DE202004008009U1 - Zentrale Nabe eines Zweiradrads und Zweiradrad, welches mit einer derartigen Nabe ausgestattet ist - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine zentrale Nabe eines Rades eines Zweirads. Sie betrifft ebenso ein Rad eines Zweirades, welches mit einer derartigen Nabe ausgestattet ist.
- Auf bekannte Art und Weise weist ein Zweiradrad eine zentrale Nabe auf, welche die Verbindung zwischen dem Rad und dem Rahmen des Zweirades ermöglicht.
- In letzter Zeit hat man versucht, das Gewicht des Rades für einen Gewichtsgewinn und ein besseres Trägheitsverhalten des Rades zu verringern.
- So lehrt die Patentanmeldung
EP 1 084 868 , dass man die Dicke der unteren Brücke der Felge zwischen den aufeinanderfolgenden Befestigungszonen der Speiche verringern kann, um das Gewicht der Felge zu verringern, ohne auf beträchtliche Art und Weise die Steifigkeit und die Widerstandsfähigkeit des Rades zu beeinträchtigen. - Gleichermaßen beschreiben die Patentanmeldungen
EP 1 231 077 undEP 1 231 047 jeweils ein Verfahren zum Realisieren einer Felge und eines Nabenkörpers aus Karbon. - Eine Verbundstruktur aus Karbon ist tatsächlich viel leichter, als eine metallische Struktur, wobei Karbon eine geringere Dichte als Aluminium z.B. aufweist und ein höheres Kompressionsmodul. Jedoch kann man mit einem Element aus Kar bon keine maschinelle Bearbeitungen bzw. spanende Formgebung realisieren, wie z.B. ein Versehen mit einem Innengewinde oder einem Außengewinde.
- Die Patentanmeldung
EP 1 110 754 beschreibt eine Nabe, welche drei Elemente aufweist, zwei seitliche Flansche und einen zentralen Abschnitt. Diese drei Elemente können aus unterschiedlichen Materialien realisiert sein. Insbesondere kann man dort entnehmen, dass der zentrale Abschnitt aus einem leichteren Material als die seitlichen Flansche realisiert sein kann mit dem Ziel eines Gewichtsgewinns. - Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Nabe vorzuschlagen, deren Gewicht noch weiter im Verhältnis zu den bestehenden Naben verringert ist.
- Hierfür weist die Nabe gemäß der Erfindung einen Nabenkörper auf, der drehend auf einer zentralen hohlen Welle über Lager montiert ist, welche an der Welle montiert sind, und welche in dem Nabenkörper aufgenommen sind bzw. eingesetzt sind, wobei die Welle an jedem ihrer Enden ein mit einer Schulter versehenes Kopfteil (frz. tétine) aufweist, welches vorgesehen ist, in Haltelappen bzw. – abschnitten einer Zweiradgabel in Eingriff gebracht zu werden, wobei die Welle vorgesehen ist, um beiderseits durch eine Schnellblockierspindel (bzw. Schnellblockierwelle) durchquert zu werden.
- Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Welle drei unterschiedliche Teile aufweist, zwei Endansätze und einen zentralen Abschnitt, wobei der zentrale Abschnitt aus einem Material einer geringeren Dichte als die Ansätze realisiert ist, wobei die Ansätze an jedem Ende des zentralen Abschnitts aufgesetzt (frz. emmancher) sind, wobei die Ansätze Lagerflächen für die Lager aufweisen.
- Das Rad ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine derartige Nabe aufweist.
- Die Erfindung wird unter Bezug nehmen auf die nachfolgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden, welche ihr hinzugefügt sind.
-
1 stellt in auseinandergezogener Ansicht die verschiedenen Elemente der Nabe gemäß einem nicht-beschränkenden Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. -
2 zeigt die Nabe der1 in Querschnittsansicht gemäß einer Längsebene. -
3 zeigt in Querschnittsansicht eine hintere Nabe, welche die Erfindung umsetzt. -
4 betrifft eine Ausführungsvariante. - Die
1 und2 zeigen eine Nabe für ein Vorderrad, welche einen Nabenkörper2 aufweist. Der Nabenkörper ist ein hohles Rotations-Element um eine Achse, welche durch ihre Linie1 schematisch dargestellt ist. - Gemäß der dargestellten Ausführungsform besteht der Nabenkörper
2 aus drei Teilen, zwei seitlichen Flanschen3 und4 , die für die Befestigung der zwei Ebenen von Speichen vorgesehen sind, und ein zentrales Zwischenelement5 (bzw. Steg-Element). Die zwei Flansche3 und4 weisen Befestigungsaufnahmen der Speichen auf, gemäß denjenigen, welche in der PatentanmeldungEP 1 110 754 beschrieben sind. Das zentrale Zwischenelement5 weist eine doppelkegelige Form auf. - Vorteilhafterweise sind die drei Elemente aus unterschiedlichen Materialien, insbesondere sind die zwei Flansche
3 und4 aus einer Aluminiumlegierung, z.B. einer Legierung 6082, und das Zwischenelement5 ist aus einem Verbundmaterial auf Basis von Karbonfasern oder Aramidfasern. Die drei Elemente werden durch jedes geeignete Mittel montiert, z.B. durch Aufpressung von zusammenwirkenden Zonen und durch Klebung. - Die Konstruktion des Nabenkörpers ist nicht beschränkend, insbesondere kann man wulstförmige Teile, anstatt der Flansche haben, wie dies z.B. in der Patentanmeldung FR 2 739 059 beschrieben ist oder auch Wulste bzw. Verdichtungen mit Schachten, wie dies in dem Dokument FR 2 767 285, Ausführungsform der
4 , beschrieben ist. - Der Nabenkörper
2 wird auf einer Welle8 über zwei Lager9 und10 montiert, welche jedes in Richtung zu ihren Enden hin angeordnet sind. - Gemäß der dargestellten Ausführungsform sind die Lager vom Typ Lager mit Kugeln und mit zwei ringförmigen Käfigen. Der äußere Käfig der Lager ist in einer Aufnahme aufgenommen, welche in den Flanschen
11 und12 jeweils angeordnet sind. Sie sind in dieser Aufnahme durch eine Schulter jeweils13 bzw.14 eingeklemmt. - Gemäß einem Merkmal der Erfindung bestehen die Welle, welche die Lager trägt, und der Körper der Nabe aus mehreren Abschnitten.
- Im Großen und Ganzen weist sie einen zentralen Abschnitt
16 und zwei Endansätze17 und18 auf. - Die Lager
9 und10 sind an zylindrischen Lagerflächen21 und22 der Ansätze17 und18 montiert. Die zwei Lagerflächen21 und22 sind auf Maß des Durchmessers der inneren Käfige der Lager9 und10 für eine Montage ohne Spiel ausgearbeitet bzw. geformt. Die zwei Ansätze sind durch den zentralen Abschnitt16 miteinander verbunden, welcher als Zwischensteg dient. - Sie sind aus Metall realisiert, z.B. aus einer Aluminiumlegierung, Magnesiumlegierung oder Titanlegierung. Der zentrale Abschnitt ist aus einem Material, welches eine geringere Dichte als diejenige der Ansätze aufweist, und vorzugsweise ein Kompressionsmodul größer als demjenigen der Ansätze.
- Vorteilhafterweise ist der mittige bzw. zentrale Abschnitt
16 aus Karbonfasern realisiert, welche in eine Harz-Matrize eingebracht bzw. eingebettet sind, z.B. ein thermo-härtbares Harz, z.B. ein Polyesterharz oder ein Epoxydharz. Mit dieser Art von Material kann man eine Dichte von 1,55 erreichen, wobei diejenige von Aluminium2 ,7 ist, und ein Kompressionsmodul in der Größenordnung von 110 GPa (Gigapaskal), wobei dasjenige von Aluminium in der Größenordnung von 70 GPa ist. Man kann eine Kompressionswiderstandsfähigkeit größer als 1800 MPa (Megapaskal) erreichen, wohingegen sie für Aluminium in der Größenordnung von 300 bis 600 MPa liegt. - Man versteht, dass bei diesen Bedingungen der zentrale Abschnitt
16 leichter ist als ein Element aus Aluminium, und dass er besonders angepasst ist, um der Kompression bzw. der Druckbeanspruchung zu widerstehen, welche durch die Blockier-Welle des Rades eingeleitet wird. Diese Kompression kann eine Kraft von 10 000 Newton erreichen. Jedoch ist einer der großen Nachteile dieser Art von Material im Vergleich zu metallischen Legierungen seine geringe Widerstandsfähigkeit gegen Scherbeanspruchungen (5 bis10 Mal geringer/Alu Std.), was der Grund ist, dass die Lager an zwei metallischen Ansätzen17 und18 montiert sind, welche eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen Scherbeanspruchungen aufweisen. - Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist der zentrale Abschnitt ein rotationszylindrisches Rohr von 9 mm Außendurchmesser und einer Wanddicke von 1,5 mm.
- Zum Realisieren des zentralen Abschnitts
16 geht man von einem Rohr aus Karbonfasern aus, welches durch eine Ziehstrangpresstechnik realisiert ist, welches es erlaubt, exzellente mechanische Eigenschaften bei niedrigen Kosten zu erhalten. Vorzugsweise ist der Anteil an Karbonfasern gleich oder größer als 65%. - Das Rohr wird im Durchmesser über seine Länge begradigt bzw. auf Maß gebracht, dann wird es auf Länge des Abschnitts
16 geschnitten und an seinen Enden abgeschrägt. - Die Ansätze
17 und18 sind vorgesehen, um an den Enden des Abschnitts16 aufgesetzt bzw. aufgepresst zu werden. Hierfür weist jeder eine mit einer Schulter versehene Aufnahme19 ,20 auf, deren Durchmesser gleich dem äußeren Durchmesser des Abschnitts16 ist. Die Montage zwischen dem Abschnitt16 und den Ansätzen17 und18 nach dem Aufpressen bzw. Aufstecken wird durch jedes geeignete Mittel, insbesondere mit Klebstoff realisiert. Jedoch bevorzugt man die Lösung, die darin besteht, dass man die genauen und präzisen Durchmessertolleranzen für den Abschnitt16 und die Aufnahmen berücksichtigt, um eine Aufsetzung mit Kraft (bzw. kraftschlüssiges Aufpressen) der Ansätze an den Enden des Abschnitts16 zu realisieren. - Zum Begrenzen der Lagerfläche
21 ist der Ansatz17 mit einem radialen Kragen23 ausgearbeitet, welcher vorgesehen ist, um in Anlage gegen den inneren Käfig des Lagers zu gelangen, welcher durch eine Lippe in Rücksprung zum Schützen des Lagers verlängert ist. - An seinem Ende weist der Ansatz
17 ein Kopfteil25 bzw. Tüllenteil (frz. tétine) auf, welches vorgesehen ist, um in dem Befestigungslappen einer Gabel in Eingriff zu gelangen. Das Kopfteil25 ist gemäß der Achse1 durchbohrt, um das Hindurchführen der Blockierwelle des Rades zu ermöglichen. - Der andere Ansatz
18 weist einen mit einem Gewinde versehenen Abschnitt26 benachbart zu der Lagerfläche22 auf, sodann ein Kopfteil28 , welches an den anderen Befestigungslappen der Gabel angepasst ist. Das Kopfteil28 ist für das Hindurchführen der Schnellblockierwelle durchbohrt, vorzugsweise weist es einen Eindruck auf, z.B. einen hexagonalen Eindruck, für das Eingreifen eines Werkzeuges, welches das Feststellen der Welle in Drehung ermöglicht. - Der mit einem Gewinde versehene Abschnitt weist einen Außendurchmesser des Gewindes auf, welcher leicht geringer als der Durchmesser der Lagerfläche ist, um das Hindurchführen des Lagers
9 während der Montage der Nabe zu ermöglichen. - Eine Mutter
30 ist vorgesehen, um auf den mit einem Gewinde versehenen Abschnitt26 aufgeschraubt zu werden. Die Mutter weist einen Kragen32 auf, der vorgesehen ist, um in Anlage gegen den inneren Käfig des Lagers zu gelangen, und welcher durch eine Abdeck-Lippe des Lagers verlängert ist. Bei diesen Bedingungen ermöglicht es die Mutter30 , durch ihr Aufschrauben, die axiale Spannung, welche auf die Lager ausgeübt wird, einzustellen. Vorzugsweise ist die Mutter30 selbsthemmend durch jedes geeignete Mittel, um ihr unbeabsichtigtes Lösen zu vermeiden. - In dem Fall einer kraftschlüssigen Aufpressung der Ansätze werden die Toleranzen festgelegt, damit die Welle die Reaktion auf diese axiale Belastung aufnehmen kann, ohne ein Gleiten eines Ansatzes.
- An der Außenseite weist die Mutter eine Scheibe
33 mit einem Befestigungseindruck für ein Spannwerkzeug auf, z.B. eine Reihe von um die Achse verteilten Löchern. - Schließlich weist die Welle einen Ring
34 auf, welcher am Ende des Ansatzes18 in Eingriff gebracht ist, und welcher gegen eine Schulter der Welle, die an der Basis des mit einem Gewinde versehenen Abschnitts26 angeordnet ist, in Anlage gelangt. Das Kopfteil28 ragt im Verhältnis zu diesem Ring vor, welcher eine Abstützoberfläche36 für den anderen Befestigungslappen der Gabel liefert. -
3 zeigt im Querschnitt eine hintere Nabe. Die Konstruktion dieser Nabe ist im Wesentlichen aus der Patentanmeldung FR 2 724 431 bekannt und wird nicht im Detail beschrieben werden. - Im Allgemeinen weist die Nabe einen Nabenkörper
42 mit zwei Flanschen43 und44 für die Befestigung der Speichen auf. An einer Seite ist der Nabenkörper durch einen zylindrischen Teil45 verlängert, an welchem ein Freilaufkörper46 in Drehung montiert ist, mit einem zwischengeschalteten Freilauf-Mechanismus. Der Freilaufkörper ist vorgesehen, um die Ritzel aufzunehmen. - Die Gesamtheit wird durch eine zentrale Welle über Lager mit ringförmigen Ringen
50 ,51 und52 getragen. - Die Lager werden durch eine zentrale Welle
53 getragen. Die Welle ist für das Hindurchführen der Schnellblockierwelle des Rades hohl. - Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht die Welle
53 aus drei Teilen, zwei Endansätzen54 ,55 und einem zentralen Abschnitt56 . - Wie in dem vorangegangenen Fall sind die Ansätze aus einer metallischen Legierung realisiert, z.B. eine Aluminiumlegierung oder eine Titanlegierung, in einer Art und Weise, um Bearbeitungen bzw. spanende Formgebungen, wie Schultern, Außengewinde oder Innengewinde aufzuweisen. Der zentrale Abschnitt ist aus einem Material einer geringeren Dichte und vorzugsweise einer größeren Widerstandsfähigkeit gegen Kompression realisiert, und insbesondere aus einem Verbund-Material auf Basis von Glasfasern oder Karbonfasern.
- Die Ansätze
54 und55 weisen jeder eine Lageroberfläche58 ,59 für die Lager50 ,51 und52 auf. - Sie weisen außerdem eine mit einer Schulter versehene Aufnahme
60 ,61 eines gleichen Durchmessers zu dem äußeren Durchmesser des zentralen Abschnitts56 auf. - Die Enden der Welle
56 werden kraftschlüssig aufgepresst oder mit einer Klebung auf die mit einer Schulter versehenen Aufnahmen aufgesetzt. - Die axiale Belastung auf die Lager wird hier durch eine mit einer Schulter versehene Schraube
63 sichergestellt, welche in ein mit einem Innengewinde versehenes Loch64 des Ansatzes55 eingeschraubt ist. Und wie man es in der Figur sehen kann, ragt die Schraube63 vor und ihr Kopf bildet das Kopfteil66 , welches für das in Eingriffgelangen in dem Befestigungslappen der Gabel vorgesehen ist. Das andere Kopfteil67 ist aus der Masse (bzw. aus dem Vollen) des Ansatzes54 realisiert. - Gemäß der in
4 dargestellten Variante weist die Nabe einen Nabenkörper78 auf, welcher frei in Drehung an einer Welle70 über zwei Lager73 und76 montiert ist. - Die Welle
70 weist einen zentralen Abschnitt71 und zwei Endansätze72 und74 auf. - Wie in dem vorangegangenen Fall sind die Ansätze metallische und der zentrale Abschnitt ist aus einem Material einer geringeren Dichte als derjenigen der Ansätze realisiert, insbesondere aus Karbonfasern oder Glasfasern, welche mit Harz imprägniert sind.
- Der eine Ansatz, in
4 der Ansatz72 , ist kraftschlüssig auf eines der Enden des zentralen Abschnitts aufgepresst. Dieser Ansatz weist eine ausgearbeitete bzw. spanend geformte Lagerfläche auf, an welcher der innere Käfig des Lagers73 in Eingriff gebracht ist. - Als Variante könnte der Ansatz
72 durch einen gleitenden Kontakt aufgesetzt sein und gegebenenfalls durch Klebstoff festgesetzt werden. - Der andere Ansatz
74 weist eine innere Aufnahme auf, die mit einer Schulter für das Ende des zentralen Abschnitts versehen ist, welche an einer Seite ausgearbeitet ist, wobei sie einen gleitenden Kontakt zwischen dem Ansatz und dem zentralen Abschnitt ermöglicht, d.h. dass der Ansatz in Eingriff gebracht werden kann und wieder mit einer geringeren Kraft gelöst werden kann. - Der Ansatz
74 weist eine Lagerfläche75 für das anderen Lager76 auf. - Mit Ausnahme der mit einer Schulter versehene Lager, welche ein leicht unterschiedliches Durchmessermaß für die Gleitmontage des Ansatzes
74 aufweisen, sind die zwei Ansätze72 und74 identisch. - In dem Fall der Variante, in welcher die zwei Ansätze in Gleitkontakt montiert sind, sind sie vollständig identisch.
- Bei der Montage werden die Lager in dem Nabenkörper aufgenommen und es ist die Länge des Rohrs
71 , welches den Abstand der Ansätze72 und74 und die Vorspannung, welche sie auf die Lager unter der Kompressionskraft, welche durch die Schnellblockierwelle ausgeübt wird, bestimmt. - Es gibt somit keine mit einem Gewinde versehene Zone an einem der Ansätze entgegengesetzt zum vorangegangenen Fall. Die Ansätze kommen an den Lagern durch ihre jeweiligen radialen Kragen in Anlage, ähnlich zu dem Kragen
23 , der zuvor beschrieben wurde. - Die Länge des Abschnitts
71 wird in Abhängigkeit der gewünschten Vorspannung auf die Lager unter der Spannbeanspruchung, welche die Schnellblockierwelle ausübt, festgelegt. - Als eine Variante könnte man Einstell-Unterlegscheiben verwenden, um mit Präzision den Abstand der zwei Ansätze festzulegen.
- Das Zweiradrad gemäß der Erfindung weist auf herkömmliche Art und Weise eine Felge auf, Speichen, welche gemäß zwei Ebenen aufgeteilt sind, und eine zentrale Nabe, gemäß demjenigen, was zuvor beschrieben wurde.
- Selbstverständlich ist die vorliegende Beschreibung nur beispielhaft gegeben, und man könnte andere Umsetzungsarten der Erfindung annehmen, ohne den Rahmen derselbigen zu verlassen.
- Insbesondere könnte man schalenförmige Lager (frz. roulements à cuvettes) anstatt von ringförmigen Lagern verwenden.
Claims (10)
- Nabe für ein Rad eines Zweirads, aufweisend einen Nabenkörper (
2 ,42 ,78 ), der drehend an einer zentralen, hohlen Welle (8 ,53 ,70 ) über Lager (9 ,10 ,50 ,51 ,52 ,73 ,76 ) montiert ist, die an der Welle montiert sind, und welche in dem Nabenkörper aufgenommen sind, wobei die Welle (8 ,53 ,70 ) an jedem ihrer Enden ein mit einer Schulter versehenes Kopfteil (25 ,28 ) aufweist, das vorgesehen ist, in die Haltelappen einer Zweiradgabel in Eingriff gebracht zu werden, wobei die Welle vorgesehen ist, um beiderseits durch eine Schnellblockierspindel durchquert zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (8 ,53 ,70 ) drei unterschiedliche Teile aufweist, zwei Endansätze (25 ,26 ,54 ,55 ,72 ,74 ) und einen zentralen Abschnitt (16 ,56 ,71 ), der aus einem Material einer geringeren Dichte, als die Ansätze realisiert ist, wobei die Ansätze (25 ,26 ,54 ,55 ,72 ,74 ) an jedem Ende des zentralen Abschnitts (16 ,56 ,71 ) aufgesetzt sind, wobei die Ansätze Lagerflächen (21 ,22 ,58 ,59 ,75 ) für die Lager aufweisen. - Nabe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Abschnitt (
16 ,56 ) aus einem Material besteht, welches eine Widerstandsfähigkeit gegen Komprimierung aufweist, die größer ist, als diejenige der Ansätze (25 ,26 ,54 ,55 ). - Nabe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Abschnitt (
16 ,56 ) aus Karbonfasern oder Glasfasern realisiert ist, welche in einer Matrize aus Harz eingebracht sind. - Nabe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze (
25 ,26 ,54 ,55 ,72 ,74 ) eine mit einer Schulter versehene Aufnahme (19 ,20 ,60 ,61 ) aufweisen, in welche die Enden des zentralen Abschnitts (16 ,56 ) in Eingriff gebracht sind. - Nabe gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze (
25 ,26 ,54 ,55 ) mit Kraft auf die Enden des zentralen Abschnitts (16 ,56 ,71 ) aufgepresst sind. - Nabe gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze (
25 ,26 ,54 ,55 ) auf die Enden des zentralen Abschnitts (16 ,56 ) aufgesetzt sind und durch Klebung montiert sind. - Nabe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Ansätze einen Abschnitt (
26 ,64 ) aufweist, der mit einem Gewinde oder einem Innengewinde jeweils versehen ist für eine Mutter (30 ) oder eine Schraube (63 ) zur axialen Spannung der Lager. - Nabe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer (
72 ) der Ansätze mit Kraft an einem Ende des zentralen Abschnitts (71 ) montiert ist, dass der andere Ansatz (74 ) auf gleitende Art und Weise montiert ist. - Nabe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenkörper (
2 ) zwei seitliche Flansche (3 ,4 ) und ein Zwischenelement (5 ) einer geringeren Dichte, als der Dichte der Flansche aufweist. - Zweiradrad aufweisend eine Felge, eine Nabe und Speichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe in Übereinstimmung mit irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 realisiert ist.
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