DE202005000114U1

DE202005000114U1 - Nabenanordnung für ein Fahrrad

Info

Publication number: DE202005000114U1
Application number: DE200520000114
Authority: DE
Original assignee: Kun Teng Industry Co Ltd
Current assignee: Kun Teng Industry Co Ltd
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2015-01-08
Also published as: US20060081434A1; TW200613157A; FR2876761B1; NL1030207C2; US7121394B2; ITTO20050647A1; FR2876761A1; NL1030207A1; TWI252815B

Abstract

Nabenanordnung für ein Fahrrad, die eine Nabenwelle (11) aufweist, umfassend:
eine Nabenhülse (20), die dazu geeignet ist, auf die Nabenwelle (11) montiert zu werden und drehbar um eine Achse (L) relativ zur Nabenwelle (11) zu sein, und die eine innere rohrförmige Wandfläche (221) hat, die dazu geeignet ist, beabstandet von der Nabenwelle (11) zu sein, um so einen ringförmigen Aufnahmeraum (21) dazwischen zu definieren, die sich entlang der Achse (L) erstreckt und die an einem Innenumfang endet, und
ein Speichenmontageelement (26), umfassend einen rohrförmigen Sitz (28), der sich von diesem Innenumfang aus nach außen und radial erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die innere rohrförmige Wandfläche (221) eine Mehrzahl von Rückzugsbohrungen (23) aufweist, die winkelförmig zueinander um die Achse (L) versetzt sind, die nahe zum Innenumfang angeordnet sind und die sich jeweils nach außen hin und radial erstrecken, wobei der rohrförmige Sitz (28) eine Mehrzahl von Zugangsöffnungen (27) aufweist, die...

Description

Diese Erfindung betrifft eine Nabenanordnung für ein Fahrrad, insbesondere eine Nabenanordnung mit einem Klinkensperrmechanismus („ratchet-and-pawl mechanism"), damit die Drehung einer Nabenhülse in eine einzige Richtung bewirkt wird.
Eine herkömmliche Nabenanordnung für ein Fahrrad, wie die, die in US 2003/0198419 A1 offenbart ist, umfasst eine Nabenhülse, die auf einer Nabenwelle montiert und relativ zu dieser drehbar ist, einen Klinkensperrmechanismus, der innerhalb der Nabenhülse angeordnet ist und ein Zahnkranzmontageelement, das durch den Klinkensperrmechanismus mit einer Seite der Nabenhülse verbunden ist. Der Mechanismus umfasst ein ringförmiges Klinkenelement, das außen eine mit Gewinde versehene Fläche aufweist, die gewindeartig mit der Nabenhülse in Eingriff kommt, und eine gezahnte Innenfläche, um mit Sperren in Eingriff zu kommen, die auf einem Sperrenmontagesitz montiert sind, der so verbunden ist, dass er mit dem Zahnkranzelement rotiert, und eine Schraubenfeder, die dazu angeordnet ist, um die Sperren so vorzuspannen, dass sie in Eingriff mit der gezahnten Innenfläche kommen, damit so der Antrieb des Zahnkranzelementes auf der Nabenhülse in eine einzige Richtung übertragen wird.
Die Nachteile der oben genannten herkömmlichen Nabenanordnung sind wie folgt:

1. Die Sperren und das Klinkenelement müssen für Eingriffszwecke eine ausreichende Festigkeit aufweisen und sind so aus einem Stahllegierungsmaterial gefertigt. Zudem ist das Klinkenelement zur Bildung der äußeren mit Gewinde versehenen Fläche und der gezahnten Innenfläche relativ dick. Daher sind die Sperren und das Klinkenelement sperrig.
2. Da die Sperren durch die Schraubenfeder vorgespannt werden, um mit der gezahnten Innenfläche des Klinkenelementes in Eingriff zu kommen, sind der Einbau und das Ersetzen der Sperren umständlich durchzuführen.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Nabenanordnung für ein Fahrrad, die leicht und kompakt ist und die einen Klinkensperrmechanismus aufweist, der bequem montiert werden kann.
Erfindungsgemäß umfasst die Nabenanordnung eine Nabenhülse, die dazu geeignet ist, auf eine Nabenwelle montiert zu werden und die relativ zu dieser um eine Achse drehbar ist, und die eine innere rohrförmige Wandfläche aufweist die dazu geeignet ist, beabstandet von der Nabenwelle zu sein, um dazwischen einen ringförmigen Aufnahmeraum zu definieren, die sich entlang der Achse erstreckt und die an einem Innenumfang endet. Die innere rohrförmige Wandfläche weist eine Mehrzahl von Rückzugsbohrungen auf, die winkelförmig zueinander um eine Achse versetzt sind und die nahe zum Innenumfang angeordnet sind, und die sich jeweils nach außen hin und radial erstrecken. Ein Speichenmontageelement umfasst einen rohrförmigen Sitz, der sich von dem Innenumfang aus nach außen und radial erstreckt und der eine Mehrzahl von Zugangsöffnungen aufweist, die winkelförmig zueinander versetzt um die Achse sind und die sich entlang der Achse erstrecken, um jeweils mit den entsprechenden Rückzugsbohrungen zu kommunizieren. Eine Mehrzahl von Sperren ist jeweils in den Rückzugsbohrungen angeordnet und ist zwischen einer Antriebsposition, in der die Sperren sich radial in den ringförmigen Aufnahmeraum hinein erstrecken und einer Leerlaufposition beweglich, in der die Sperren sich radial in die Rückzugsbohrungen hinein zurückziehen. Ein Schwungradmontagezylinder ist dazu geeignet, drehbar auf die Nabenwelle montiert zu werden und hat eine rohrförmige Verbindungswand, die dem rohrförmigen Sitz zugewandt ist. Ein ringförmiges Antriebselement umfasst ein Verbindungssegment, das so verbunden ist, dass es mit der rohrförmigen Verbindungswand gedreht werden kann, und ein gezahntes Segment, das dem Verbindungssegment entlang der Achse gegenüberliegt und das sich in den ringförmigen Aufnahmeraum hinein erstreckt, um den Sperren radial zugewandt zu sein. Das gezahnte Segment ist mit den Sperren verbunden, um einen unidirektionalen Mechanismus zu bilden, der die Antriebsübertragung ermöglicht, wenn das gezahnte Segment mit den Sperren in der Antriebsposition in Eingriff kommt, um dabei die Nabenhülse so anzutreiben, dass sie sich im Uhrzeigersinn dreht und der die Antriebsübertragung verhindert, wenn das gezahnte Segment über die Sperren passiert, indem die Sperren in die Leerlaufposition gezwungen werden, um dabei der Nabenhülse zu ermöglichen, unbeweglich in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn zu bleiben.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
1: eine fragmentarische Perspektivansicht in Explosionsdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nabenanordnung für ein Fahrrad;
2 eine Ansicht im Teilquerschnitt der bevorzugten Ausführungsform; und
3 eine Ansicht im Querschnitt entlang der Linien I–I der in 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform.
Mit Bezug auf die 1 bis 3 wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nabenanordnung gezeigt, umfassend eine Nabenhülse 20, die dazu geeignet ist, auf eine Nabenwelle 11 montiert zu werden und mittels Lager 12 drehbar relativ zu dieser um eine Achse (L) zu sein, und die eine rohrförmige Wand 22 mit einer inneren rohrförmigen Wandfläche 221 aufweist, die dazu geeignet ist, beabstandet von der Nabenwelle 11 zu sein, um so einen ringförmigen Aufnahmeraum 21 dazwischen zu definieren. Die innere rohrförmige Wandfläche 221 erstreckt sich entlang der Achse (L), um an einem Innenumfang zu enden, und hat eine Mehrzahl von Rückzugsbohrungen 23, die um die Achse (L) winkelförmig versetzt zueinander sind, die nahe zum Innenumfang angeordnet sind und die sich jeweils nach außen hin und radial erstrecken. Ein Speichenmontageelement 26 umfasst einen rohrförmigen Sitz 28, der sich vom Innenumfang aus nach außen und radial erstreckt und der eine Mehrzahl von Zugangsöffnungen 27 aufweist, die um die Achse (L) winkelförmig zueinander versetzt sind und die sich entlang der Achse (L) erstrecken, um jeweils mit den Rückzugsbohrungen 23 zu kommunizieren. Jede Rückzugsbohrung 23 hat erste und zweite Haltebereiche 233, 234, die einander im Uhrzeigersinn gegenüberliegen und einen mittleren Bereich 232, der dazwischen angeordnet ist. Jeder erste und zweite Bereich 233, 234 hat im Wesentlichen eine halbkreisförmige Gestalt und hat einen Durchmesser von mindestens 5 mm.
Ein Schwungradmontagezylinder 40 ist dazu geeignet, mittels eines Lagers 12, drehbar auf der Nabenwelle 11 montiert zu sein und hat eine rohrförmige Verbindungswand 41, die dem rohrförmigen Sitz 28 zugewandt ist und die einen mit Innengewinde versehenen Abschnitt aufweist, der sich parallel zur Achse (L) erstreckt.
Ein Klinkensperrmechanismus 30 umfasst eine Mehrzahl von Sperren 32, ein ringförmiges Antriebselement 31 und eine Mehrzahl von Vorspannungselementen 33.
Jede Sperre 32 umfasst ein schwenkbares Ende 321, das in den ersten Haltebereich 233 der jeweiligen Rückzugsbohrung 23 von der entsprechenden Zugangsöffnung 27 aus eingeführt wird, und das relativ zum ersten Haltebereich 233 schwenkbar ist, und ein Verbindungsende 322, das dem schwenkbaren Ende 321 gegenüberliegt und das sich in den ringförmigen Aufnahmeraum 21 hinein erstreckt, um mittels der Schwenkbewegung des schwenkbaren Endes 321 zwischen einer Antriebsposition, in der sich das Verbindungsende 322 radial in den ringförmigen Aufnahmeraum 21 hinein erstreckt, und einer Leerlaufposition bewegt zu werden, in der sich das Verbindungsende 322 radial in die entsprechende Rückzugsbohrung 23 zurückzieht. Eine wasserdichte Abdeckung 34 ist zum Abdecken der Zugangsöffnungen 27 angeordnet, damit das Eindringen von Feuchtigkeit und Staub ins Innere vermieden wird.
Jedes Vorspannungselement 33 ist aus einem Stahlstreifen gefertigt und umfasst einen Biegeabschnitt 331, der gebogen ist und der in dem zweiten Haltebereich 234 der jeweiligen Rückzugsbohrung 23 gehalten wird, und erste und zweite Endabschnitte 332, 333, die sich jeweils von dem Biegeabschnitt 331 aus erstrecken und die voneinander in eine radiale Richtung relativ zur Achse (L) beabstandet sind, um den zweiten Endabschnitt 333 mit einer Druckkraft zu beaufschlagen, damit das Verbindungsende 322 der entsprechenden Sperre 32 in die Antriebsposition gedrückt wird.
Vorzugsweise weist die innere rohrförmige Wandfläche 221 eine Mehrzahl von ersten Begrenzungsabschnitten 24 und eine Mehrzahl von zweiten Begrenzungsabschnitten 25 auf, die jeweils benachbart zu den ersten und zweiten Haltebereichen 233, 234 angeordnet sind.
Um die Nabenwelle 11 zu umgeben, wird das ringförmige Antriebselement 31 von einem Lager 13 getragen und umfasst ein Verbindungssegment 312 mit einem mit Außengewinde versehenen Abschnitt, der gewindeartig mit dem mit Innengewinde versehenen Abschnitt der rohrförmigen Verbindungswand 41 in Eingriff kommt, um das ringförmige Antriebselement 31 mit dem Schwungradmontagezylinder 40 so zu verbinden, dass er sich mit diesem zusammen dreht, und ein gezahntes Segment 311, das dem Verbindungssegment 312 entlang der Achse (L) gegenüberliegt und das sich in den ringförmigen Aufnahmeraum 21 hinein erstreckt, um den Sperren 32 radial zugewandt zu sein. Das gezahnte Segment 311 ist mit den Verbindungsenden 322 der Sperren 32 verbunden, um den Antrieb des Schwungradmontagezylinders 40 zu übertragen, wenn das gezahnte Segment 311 mit den Verbindungsenden 322 der Sperren 32 in – der Antriebsposition in Eingriff kommt, um dabei die Nabenhülse 20 anzutreiben, damit sie sich im Uhrzeigersinn dreht. Der Antrieb wird nicht übertragen, wenn das gezahnte Segment 311 über die Sperren 32 passiert, indem die Sperren 32 in die Leerlaufposition gezwungen werden, wobei der Nabenhülse 20 ermöglicht wird, unbeweglich in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn zu bleiben.
Zur Definition eines Begrenzungsweges wirkt jeder erste Begrenzungsabschnitt 24 mit dem zweiten Endabschnitt 333 des entsprechenden Vorspannungselements 33 zusammen, um in der Antriebsposition das Verbindungsende 322 der entsprechenden Sperre 32 in Eingriff mit dem gezahnten Segment 311 des ringförmigen Antriebselements 31 zu bringen. Jeder zweite Begrenzungsabschnitt 25 ist dazu angeordnet, das Lösen des Biegeabschnittes 331 des Vorspannungselements 33 aus dem zweiten Haltebereich 234 zu verhindern.
Wie veranschaulicht, sind die Vorteile der erfindungsgemäßen Nabenanordnung wie folgt:

1. Da das Verbindungssegment 312 und das gezahnte Segment 311 einander gegenüberliegend axial ausgebildet sind, kann das ringförmige Antriebselement 31 mit einer relativ geringen Dicke gebildet sein, wobei es eine ausreichende Strukturfestigkeit aufweist. Infolgedessen ist das ringförmige Antriebselement 31 leicht und kompakt. Da weiterhin die Sperren 32 in den in der Nabenhülse 20 gebildeten Rückzugsbohrungen 23 aufgenommen werden, wobei die Nabenhülse 20 aus Aluminiumlegierung gefertigt sein kann, ist es nicht nötig, einen Sperrenmontagesitz wie in der davor erwähnten herkömmlichen Nabenanordnung, vorzusehen. Somit kann das Gesamtgewicht der erfindungsgemäßen Nabenanordnung reduziert werden.
2. Da jede Sperre 32 durch das jeweilige Vorspannungselement 33 vorgespannt und durch den jeweiligen ersten Begrenzungsabschnitt 24 und das zweite Ende 333 des jeweiligen Vorspannungselements 33 begrenzt ist, können die Anordnung und das Ausrichten der Sperren 32 entlang des Begrenzungswegs bequem durchgeführt werden.
3. Selbst wenn eine der Sperren 32 oder eins der Vorspannungselemente 33 elastisch ermüdet, können die anderen Sperren 32 immer noch effektiv in Eingriff mit dem gezahnten Segment 311 des ringförmigen Antriebselements 31 kommen. Weiterhin kann die defekte Sperre 32 oder das Vorspannungselement 33 bequem ersetzt werden.
4. Da die Sperren 32 radial und auswärts des mit Zähnen versehenen Segments 311 des ringförmigen Antriebselements 31 montiert sind, können die Abmessungen der Sperren 32 und infolgedessen die Abmessungen der Rückzugsbohrungen 23, vergrößert werden, um die Strukturfestigkeit der Nabenanordnung zu verbessern.

Claims

Nabenanordnung für ein Fahrrad, die eine Nabenwelle (11) aufweist, umfassend: eine Nabenhülse (20), die dazu geeignet ist, auf die Nabenwelle (11) montiert zu werden und drehbar um eine Achse (L) relativ zur Nabenwelle (11) zu sein, und die eine innere rohrförmige Wandfläche (221) hat, die dazu geeignet ist, beabstandet von der Nabenwelle (11) zu sein, um so einen ringförmigen Aufnahmeraum (21) dazwischen zu definieren, die sich entlang der Achse (L) erstreckt und die an einem Innenumfang endet, und ein Speichenmontageelement (26), umfassend einen rohrförmigen Sitz (28), der sich von diesem Innenumfang aus nach außen und radial erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die innere rohrförmige Wandfläche (221) eine Mehrzahl von Rückzugsbohrungen (23) aufweist, die winkelförmig zueinander um die Achse (L) versetzt sind, die nahe zum Innenumfang angeordnet sind und die sich jeweils nach außen hin und radial erstrecken, wobei der rohrförmige Sitz (28) eine Mehrzahl von Zugangsöffnungen (27) aufweist, die winkelförmig zueinander um die Achse (L) versetzt sind und die sich jeweils entlang der Achse (L) erstrecken, um jeweils mit den entsprechenden Rückzugsbohrungen (23) zu kommunizieren; eine Mehrzahl von Sperren (32), die jeweils in den Rückzugsbohrungen (23) angeordnet sind und die zwischen einer Antriebsposition, in der die Sperren (32) sich radial in den ringförmigen Aufnahmeraum (21) hinein erstrecken und einer Leerlaufposition beweglich sind, in der die Sperren (32) sich radial in die Rückzugsbohrungen (23) hinein zurückziehen; einen Schwungradmontagezylinder (40), der dazu geeignet ist, drehbar auf die Nabenwelle (11) montiert zu werden und der eine rohrförmige Verbindungswand (41) aufweist, die dem rohrförmigen Sitz (28) zugewandt ist; und ein ringförmiges Antriebselement (31), umfassend ein Verbindungssegment (312), das verbunden ist, um mit der rohrförmigen Verbindungswand (41) gedreht zu werden, und ein gezahntes Segment (311), das dem Verbindungssegment (312) entlang der Achse (L) gegenüberliegt und das sich in den ringförmigen Aufnahmeraum (21) hinein erstreckt, um den Sperren (32) radial zugewandt zu sein, wobei das gezahnte Segment (311) mit den Sperren (32) verbunden ist, um einen unidirektionalen Mechanismus zu bilden, der die Antriebsübertragung ermöglicht, wenn in der Antriebsposition das gezahnte Segment (311) mit den Sperren (32) in Eingriff kommt, um dabei die Nabenhülse (20) so anzutreiben, dass sie sich im Uhrzeigersinn dreht und der die Antriebsübertragung verhindert, wenn in der Leerlaufposition das gezahnte Segment (311) über die Sperren (32) passiert, wobei die Sperren (32) in die Leerlaufposition gezwungen werden, um dabei der Nabenhülse (20) zu ermöglichen, unbeweglich in eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn zu bleiben.
Nabenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Verbindungswand (41) des Schwungradmontagezylinders (40) einen mit Innengewinde versehenen Abschnitt hat, der sich parallel zur Achse (L) erstreckt, wobei das Verbindungssegment (312) einen mit Außengewinde versehenen Abschnitt aufweist, der gewindeartig mit dem mit Innengewinde versehenen Abschnitt in Eingriff kommt, um das Verbindungssegment (312) mit der rohrförmigen Verbindungswand (41) zu verbinden.
Nabenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rückzugsbohrung (23) erste und zweite Haltebereiche (233, 234) hat, die einander im Uhrzeigersinn gegenüberliegen, und einen dazwischen angeordneten mittleren Bereich (232), wobei jede Sperre (32) ein schwenkbares Ende (321) umfasst, das von einer entsprechenden Zugangsöffnung (27) aus in den ersten Haltebereich (233) eingeführt wird und das relativ zum ersten Haltebereich (233) schwenkbar ist, und ein Verbindungsende (322), das dem schwenkbaren Ende (321) gegenüberliegt und das sich in den ringförmigen Aufnahmeraum (21) hinein erstreckt, um mittels einer Schwenkbewegung des schwenkbaren Endes (321) zwischen den angetriebenen und Leerlaufpositionen bewegt zu werden, wobei die Nabenanordnung weiterhin eine Mehrzahl von Vorspannungselementen (33) umfasst, von denen jedes im zweiten Haltebereich (234) aufgenommen wird und welches das Verbindungsende (322) in die Antriebsposition drückt.
Nabenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Vorspannungselement (33) aus einem Stahlstreifen gefertigt ist, der einen Biegeabschnitt (331) umfasst, der gebogen ist und der in dem zweiten Haltebereich (234) gehalten wird, und erste und zweite Endabschnitte (332, 333), die sich jeweils von dem Biegeabschnitt (331) aus erstrecken und die jeweils in einer radialen Richtung relativ zur Achse (L) beabstandet voneinander sind, um den zweiten Endabschnitt (333) mit einer Druckkraft zu beaufschlagen, damit das Verbindungsende (322) in die Antriebsposition gedrückt wird.
Nabenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder erste und zweite Haltebereich (233, 234) eine halbkreisförmige Gestalt aufweist und einen Durchmesser von mindestens 5 mm hat.
Nabenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die innere rohrförmige Wandfläche (221) eine Mehrzahl von Begrenzungsabschnitten (25) aufweist, von denen jeder mit dem zweiten Endabschnitt (333) eines entsprechenden Vorspannungselementes (33) zusammenwirkt, um einen Begrenzungsweg zu definieren, damit in der Antriebsposition das Verbindungsende (322) einer entsprechenden Sperre (32) in Eingriff mit dem gezahnten Segment (311) gebracht wird.
Nabenanordnung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch ein zwischen dem ringförmigen Antriebselement (31) und der Nabenwelle (11) angeordnetes Kugellagerelement (13).
Nabenanordnung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine wasserdichte Abdeckung (34), die zum Abdecken der Zugangsöffnungen (27) angeordnet ist.