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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Nabenanordnung, insbesondere eine geräuschlose Nabenanordnung.
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Stand der Technik
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Bei der herkömmlichen Fahrradnabe wird die Nabe durch Eingriff der Klinke zum Bewegen in einer Richtung gebracht. Wenn eine derartige zum Bewegen in Rückwärtsrichtung gebracht wird, entstehen Klemmgeräusche. Zur Beseitigen solcher Geräusche ist eine geräuschlose Nabe entwickelt worden. 10 und 11 zeigen eine herkömmliche geräuschlose Nabe 50, bei der eine Kupplung zwischen dem Außenrand eines Kupplungslagers 51 und einem Zahnkranzhalter 52 angeordnet ist. Die Kupplung besteht aus beabstandet am Innenrand des Zahnkranzhalters 52 angeordneten Aufnahmen 53 sowie in den Aufnahmen 53 angebrachten Rollen 54 und Elastomeren 55 (siehe 11). Die jeweilige Aufnahme 53 weist eine sich verjüngende Schräge auf, an deren distalem Ende ein Arretierelement 531 ausgebildet ist. So dreht sich der Zahnkranzhalter 52 in Vorwärtsrichtung, wenn beim Radfahren auf die Pedale getreten wird. Durch das Drücken der Elastomere 55 und das Reiben der Aufnahmen 531 werden die Rollen 54 zum Arretieren und Befestigen in Richtung der Arretierelemente 531 der Aufnahmen 53 gebracht, sodass der Zahnkranzhalter 52 und das Kupplungslager 51 mittels der Rollen 54 ineinander eingreifen. Dadurch wird die vom Zahnkranzhalter 52 empfangene Trittkraft auf das Kupplungslager 51 übertragen, sodass die Nabe 50 sich dreht und das Fahrrad fortlaufend fährt. Wenn der Benutzer eine kleine Pause macht und in Rückwärtsrichtung auf die Pedale tritt, wird sich der Zahnkranzhalter 52 in Gegenrichtung des rotierenden Kupplungslagers 51 drehen, um die Rollen 54 aus den Arretierelementen 531 der Aufnahmen 53 herauszubringen, sodass der Eingriff zwischen dem Zahnkranzhalter 52 und dem Kupplungslager 51 gelöst wird, was zu einem Leerlauf führt. Da das Kupplungslager 51 in diesem Moment weiter in Vorwärtsrichtung rotiert, gleitet das Fahrrad natürlich vorwärts.
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Die herkömmliche Fahrradnabe weist jedoch folgende Mängel auf:
- 1. bei der herkömmlichen Fahrradnabe ist in den Aufnahmen 53 jeweils eine Rolle 54 aufgenommen, um das Kupplunglager 51 und den Zahnkranzhalter 52 miteinander zu kuppeln. Zudem ist in den Aufnahmen 53 jeweils ein Elastomer 55 angeordnet, durch das die Rolle 54 zum Zurückkehren in die ursprüngliche Position gebracht wird. Da der Platz in der Aufnahme 53, in dem das Elastomer 55 zusammengedrückt werden kann, ist zu klein, was dazu führt, dass die Masse des Elastomers 55 verkleinert wird und das Elastomer 55 durch Zusammendrücken für lange Zeit seine Elastizität verliert und so die Rolle nicht mehr zum Zurückkehren in die ursprüngliche Position bringen kann.
- 2. Die Elastomere 55 in den Aufnahmen 53 stehen mit dem Kupplungslager 51 und dem Zahnkranzhalter 52 in Kontakt. Wenn sich der Zahnkranzhalter 52 aus dem Eingriff mit dem Kupplungslager 51 löst, rotiert das Kupplungslager 51 immer noch relativ zum Zahnkranzhalter 52, sodass die Elastomere 55 am drehenden Zahnkranzhalter 52 reiben, was sowohl das Drehen des Zahnkranzhalters 52 stört als auch Widerstand hervorbringt. Zudem wird Wärme durch die Reibungen erzeugt, sodass die Elastomere 55 unter der Wirkung der Wärme spröde werden, wodurch die besonderen Eigenschaften der Materie der Elastomere 55 verändert werden und die Elastomere 55 somit ihre Elastizität verlieren und beschädigt werden. Dadurch wird die Lebensdauer der Elastomere 55 verkürzt.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geräuschlose Nabenanordnung zu schaffen, mit der die beim Stand der Technik genannten Mängel beseitigt werden.
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Technische Lösung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine geräuschlose Nabenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße geräuschlose Nabenanordnung umfasst einen Nabenhalter, einen Koppelring, einen Sperrring und einen Zahnkranzhalter. An einer Seite des Nabenhalters ist eine Montageaufnahme angeordnet, in der der Koppelring fest montiert ist. Am Außenumfang des Koppelrings ist ein Montageelement angeordnet, das in der Montageaufnahme eingebaut ist. Am Innenumfang des Koppelrings ist eine Durchbrechung vorgesehen, in der der Sperrring drehbar aufgenommen ist, wobei in der Durchbrechung ferner eine Vielzahl von Aufnahmen in einem gleichen Abstand zueinander an der Innenringwand angeordnet ist, wobei in jeder Aufnahme eine Rolle aus Metall axial aufgenommen ist, wobei an der Seite zur Drehung in Vorwärtsrichtung der jeweiligen Aufnahme, welche Seite eine im Vergleich zur Länge der Rolle kleinere Tiefe aufweist, ein Arretierelement ausgebildet ist, sodass die Rolle die Aufnahme übersteht, damit die Stirnseite der Rolle sich am Sperrring abstützt und eine Sperrung bewirkt. Nahe bei dem jeweiligen Arretierelement der Aufnahme ist ein Magnetelement angeordnet, wobei an der Seite zur Drehung in Rückwärtsrichtung der jeweiligen Aufnahme ein Löseelement ausgebildet ist, wobei die Seite eine im Vergleich zur Länge der Rolle größere Tiefe aufweist. Am Außenumfang des Sperrrings ist eine Sperrfläche ausgebildet, und am Innenumfang des Sperrrings ist ein Verbindungsteil mit Innengewinde angeordnet. An einem Ende des Zahnkranzhalters ist ein Zylinderabschnitt mit Außengewinde angeordnet, wobei der Zahnkranzhalter über den Zylinderabschnitt mit dem Sperrring zusammengebaut und gekoppelt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung.
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2 zeigt eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung.
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3 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung im aufgebauten Zustand.
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4 zeigt eine schematische Darstellung der Rollen und des Sperrrings in Eingriff gemäß der Erfindung.
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5 zeigt eine schematische Darstellung der Rollen und des Sperrrings aus dem Eingriff gemäß der Erfindung.
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6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung.
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7 zeigt eine Schnittansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung.
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8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung.
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9 zeigt eine Schnittansicht des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung.
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10 zeigt eine herkömmliche geräuschlose Nabenanordnung in axialem Schnitt.
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11 zeigt eine herkömmliche geräuschlose Nabenanordnung in radialem Schnitt.
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Wege der Ausführung der Erfindung
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Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Die Erfindung soll nicht auf die Beschreibung und die beigefügte Zeichnung beschränkt werden.
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Wie aus 1 und 2 in Verbindung mit 3 und 4 ersichtlich, umfasst die geräuschlose Nabenanordnung einen Nabenhalter 10, einen Koppelring 20, einen Sperrring 30 und einen Zahnkranzhalter 40. An einer Seite des Nabenhalters 10 ist eine Montageaufnahme 11 angeordnet, in der der Koppelring 20 fest montiert ist. Am Außenumfang des Koppelrings 20 ist ein Montageelement 21 angeordnet, das durch Schrauben in der Montageaufnahme 11 eingebaut ist. Am Innenumfang des Koppelrings 20 ist eine Durchbrechung 22 vorgesehen, in der der Sperrring 30 drehbar aufgenommen ist, wobei in der Durchbrechung 22 ferner eine Vielzahl von Aufnahmen 23 in einem gleichen Abstand zueinander an der Innenringwand angeordnet ist, wobei in jeder Aufnahme 23 eine Rolle 24 aus Metall axial aufgenommen ist, wobei an der Seite zur Drehung in Vorwärtsrichtung der jeweiligen Aufnahme 23, welche Seite eine im Vergleich zur Länge der Rolle 24 etwas kleinere Tiefe aufweist, ein Arretierelement 231 ausgebildet ist, sodass die Rolle 24 die Aufnahme 23 übersteht, damit die Stirnseite der Rolle 24 sich am Sperrring 30 abstützt und eine Sperrung bewirkt. Nahe bei dem jeweiligen Arretierelement 231 der Aufnahme 23 ist ein Magnetelement 25 angeordnet, wobei an der Seite zur Drehung in Rückwärtsrichtung der jeweiligen Aufnahme 23, welche Seite eine Vergleich zur Länge der Rolle 24 größere Tiefe aufweist, ein Löseelement 232 ausgebildet ist. Am Außenumfang des Sperrrings 30 ist eine Sperrfläche 31 ausgebildet, deren Materialstärke größer als die der Rollen 24 ist; am Innenumfang des Sperrrings 30 ist ein Verbindungsteil 32 mit Innengewinde angeordnet. An einem Ende des Zahnkranzhalters 40 ist ein Zylinderabschnitt 41 mit Außengewinde angeordnet, wobei der Zahnkranzhalter 40 über den Zylinderabschnitt 41 mit dem Sperrring 30 zusammengebaut und gekoppelt ist.
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Bezüglich des Zusammenbaus der erfindungsgemäßen, geräuschlosen Nabenanordnung wird auf die 2, 3 und 4 verwiesen. Eine Achse 12 wird im Nabenhalter 10 so angebracht, dass sie rotieren kann. Weiter wird der Koppelring 20 in die Montageaufnahme 11 eingeschraubt. Beim Koppelring 20 wird in jede Aufnahme 23 eine Rolle 24 axial eingesetzt, und nahe bei dem jeweiligen Arretierelement 231 der Aufnahmen 23 ist ein Magnetelement 25 angeordnet, wobei die Rollen 24 alle magnetisch sind und dadurch von den Magnetelementen 25 angezogen werden und eine Beschränkung bewirken können. Der Sperrring 30 wird in der Durchbrechung 22 des Koppelrings 20 so aufgenommen, dass er sich drehen und mit der Sperrfläche 31 an seinem Außenumfang an den Rollen 24 reiben kann; ferner wird der Sperrring 30 zum Verschrauben mit dem an seinem Innenumfang angeordneten Verbindungsteil 32 gebracht, sodass der Sperrring 30 vom Zahnkranzhalter 40 mitbewegt wird und sich synchron dreht. Der Zahnkranzhalter 40 ist über die Achse 12 so gezogen, dass er darauf rotieren kann.
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Bezüglich des Einsatzes der erfindungsgemäßen, geräuschlosen Nabenanordnung wird auf die 3 und 4 verwiesen. Bei der Nabenanordnung ist ein Kassettenzahnkranz (nicht dargestellt) mittels des Zahnkranzhalters 40 montiert. Wenn der Fahrer auf die Pedale tritt, wird der Zahnkranz durch die Kurbel zum Bewegen gebracht, wodurch der Zahnkranzhalter 40 zum Drehen bzw. Halten gebracht wird. Wenn der Fahrer in Vorwärtsrichtung auf die Pedale tritt, um vorwärts zu fahren, werden die Rollen 24 in den Aufnahmen 23 des Koppelrings 20 durch die Magnetelemente 25 so angezogen, dass sie sich den Arretierelementen 231 an der Seite zur Drehung in Vorwärtsrichtung annähern. Weiter bringt der sich in Vorwärtsrichtung drehende Sperrring 30 die Rollen 24 zum Verschieben in Vorwärtsrichtung, sodass die Rollen 24 vollständig in den Arretierelementen 231 der Aufnahmen 23 eingesteckt und durch die Magnetelemente 25 angezogen und so befestigt werden. Nun hören die Rollen 24 mit Rollen auf und kommen mit der Sperrfläche 31 des Sperrrings 30 in engen Kontakt und dadurch in Eingriff. Dadurch wird der Kopppelring 20 auch zum Drehen gebracht, sodass der Nabenhalter 10 synchron sich dreht. So fährt das Fahrrad vorwärts.
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Wenn der Fahrer in Rückwärtsrichtung auf die Pedale tritt, wie in 6 gezeigt wird, wird der Zahnkranzhalter 40 synchron den Sperrring 30 zum Drehen in Gegenrichtung bringen, wobei die drehende Sperrfläche 31 des Sperrrings 30 mit den Rollen 24 in Kontakt kommt, sodass die Rollen 24 aus den Arretierelementen 231 der Aufnahmen 23 herausgebracht und zum Verschieben zu den im Vergleich zur Länge der Rollen 24 eine größere Tiefe aufweisenden Löseelementen 232 der Aufnahmen 23 gebracht werden, sodass die Rollen 24 und der Sperrring 30 aus dem Eingriff kommen. Gleichzeitig rollt die jeweilige Rolle 24 zwischen der entsprechenden Aufnahme 23 und dem Sperrring 30, sodass die durch Treten zum Bewegen in Rückwärtsrichtung gebrachten Pedale keine Leistung hervorbringt, wenn sie den Zahnkranzhalter 40 zum Drehen bringen. Vielmehr läuft der Zahnkranzhalter 40 in der Durchbrechung 22 des Koppelrings 20 leer in Rückwärtsrichtung. Wenn der Fahrer beim fortlaufenden Fahrrad in Rückwärtsrichtung auf die Pedale tritt, drehen sich der Nabenhalter 10 und der Koppelring 20 weiter in Vorwärtsrichtung, sodass das Fahrrad natürlich vorwärts gleitet.
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Wenn der Fahrer im Vorgang der Fortbewegung des Fahrrades mit dem Treten auf die Pedale aufhört, wird der stillstehende Sperrring 30 an den Rollen 24 so reiben, dass die Rollen 24 in Rückwärtsrichtung aus den Arretierelementen 231 herausgebracht werden. Da der Nabenhalter 10 und der Koppelring 20 sich weiter in Vorwärtsrichtung drehen, läuft der Nabenhalter 10 relativ zum Sperrring 30 leer, sodass das Fahrrad natürlich vorwärts gleitet.
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Wenn der Fahrer im Vorgang des natürlichen Gleitens des Fahrrades wieder auf die Pedale tritt, bringt der Zahnkranzhalter 40 den Sperrring 30 zum Drehen in Vorwärtsrichtung, sodass sich die Rollen 24 mit dem Sperrring 30 zur Seite zur Drehung in Vorwärtsrichtung verschieben und rechtzeitig durch die Magnetelemente 25 so angezogen werden, sodass die Rollen 24 in die Arretierelemente 231 der Aufnahmen 23 eingesteckt werden, wodurch die Rollen 24 und der Sperrring 30 in Eingriff kommen. Gleichzeitig dreht sich der Nabenhalter 10 durch Treten des Fahrers auf die Pedale synchron, und das Vorwärtsfahren des Fahrrades erfolgt unmittelbar nach dem erneuten Treten auf die Pedale, sodass ein Leerlauf nicht beim Treten geschieht und die Fahrtsicherheit dadurch erhöht wird.
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6 und 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung. Die Aufnahmen 23 des Koppelrings 20 sind alle derart ausgebildet, dass sie nicht durch den Koppelring 20 hindurch gehen und jeweils ein Stufenteil 26 aufweisen, wobei am Arretierelement 231 der Aufnahme 23 eine Durchgangsöffnung 261 angeordnet ist, die zum Stufenteil 26 hin verläuft, wobei in der Durchgangsöffnung 261 ein Magnetelement 25 derart aufgenommen ist, dass sich das Magnetelement 25 am Boden des Arretierelements 231 der Aufnahme 23 befindet, um die Rolle 24 effektiv magnetisch anzuziehen und zu beschränken.
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Die 8 und 9 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen geräuschlosen Nabenanordnung. Die Aufnahmen 23 des Koppelrings 20 sind alle derart ausgebildet, dass dass sie jeweils ein Stufenteil 26 aufweisen, wobei zwischen dem Arretierelement 231 und dem Löseelement 232 der Aufnahme 23 eine Durchgangsöffnung 261 angeordnet ist, die zum Stufenteil 26 hin verläuft, wobei in der Durchgangsöffnung 261 ein Magnetelement 25 derart aufgenommen ist, dass das Magnetelement 25 zwischen dem Arretierelement 231 und dem Löseelement 232 der Aufnahme 23 beschränkt wird. Wenn das Treten auf die Pedale aufhört oder in Gegenrichtung erfolgt, können die Rollen 24 sowohl durch den Sperrring 30 herausgebracht als auch mittels der Magnetelemente 25 angezogen und so herausgeführt werden, um den Rollen 24 das Lösen und Zurückkehren in die ursprüngliche Position zu erleichtern. Wenn die Rollen 24 durch die Magnetelemente 25 angezogen werden, reiben die Rollen 24 weiter an der Sperrfläche 31 des Sperrrings 30, sodass sichergestellt wird, dass die Rollen 24 durch das Treten des Fahrers auf die Pedale in Vorwärtsrichtung in die Sperrfläche 31 des Sperrrings 30 eingreifen und die Sperrfläche 31 zum Bewegen bringen.
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Die erfindungsgemäße geräuschlose Nabenanordnung ist insofern vorteilhaft, als die Rollen 24 des Koppelrings 20 der Nabenanordnung durch die Magnetelemente 25 angezogen werden und dadurch in die ursprüngliche Position zurückkehren, wobei eine derartige Nabenanordnung einfach aufgebaut, leicht zusammenbaubar und dadurch kostengünstiger herstellbar ist; zudem können die Rollen 24 in den Aufnahmen 23 des Koppelrings 20 nur rollen, sodass die Rollen 24 sich klarer und ungehinderter verschieben können; die Magnetelemente 25 sind jeweils nahe bei den entsprechenden Arretierelementen 231 der Aufnahmen 23 des Koppelrings 20 eingebaut und können dadurch die Rollen 24 sicher anziehen, noch weiter Beschädigungen der Nabenanordnung vermeiden und so eine längere Lebensdauer der Nabenanordnung ermöglichen.
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Die Erfindung betrifft somit eine geräuschlose Nabenanordnung, die einen Nabenhalter 10, einen Koppelring 20, einen Sperrring 30 und einen Zahnkranzhalter 40 umfasst, wobei der Koppelring 20 im Nabenhalter 10 montiert ist, wobei am Innenumfang des Koppelrings 20 eine Durchbrechung 22 vorgesehen ist, in der ein Sperrring 30 drehbar aufgenommen ist, wobei in der Durchbrechung 22 ferner eine Vielzahl von Aufnahmen 23 in einem gleichen Abstand zueinander an der Innenringwand angeordnet ist, wobei in jeder Aufnahme 23 eine Rolle 24 aus Metall axial aufgenommen ist, wobei an der Seite zur Drehung in Vorwärtsrichtung der jeweiligen Aufnahme 23 ein Arretierelement 231 ausgebildet ist, bei dem ein Magnetelement 25 angeordnet ist, wobei an der Seite zur Drehung in Rückwärtsrichtung der jeweiligen Aufnahme 23 ein Löseelement 232 ausgebildet ist. Somit dienen die Aufnahmen 23 des Koppelrings 20 nur dazu, dass die Rollen 24 in den Aufnahmen 23 rollen und sich verschieben, sodass der Verschiebung der Rollen 24 klarer und ungehinderter erfolgt; der Einsatz der Magnetelemente 25 sorgt dafür, dass die Rollen 24 gewiss von den Magnetelementen 25 angezogen und zum Zurückkehren in die ursprüngliche Position gebracht werden. Zudem werden Beschädigungen der Nabenanordnung durch die Magnetelemente 25 vermieden, sodass eine längere Lebensdauer der Nabenanordnung realisiert wird.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die Offenbarung der vorliegenden Erfindung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale mit ein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Nabenhalter
- 11
- Montageaufnahme
- 12
- Achse
- 20
- Koppelring
- 21
- Montageelement
- 22
- Durchbrechung
- 23
- Aufnahme
- 231
- Arretierelement
- 232
- Löseelement
- 24
- Rolle
- 25
- Magnetelement
- 26
- Stufenteil
- 261
- Durchgangsöffnung
- 30
- Sperrring
- 31
- Sperrfläche
- 32
- Verbindungsteil
- 40
- Zahnkranzhalter
- 41
- Zylinderabschnitt
