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Die Erfindung betrifft ein Drehlager mit einem ersten und einem zweiten Lagerkörper, die komplementär zueinander ineinander und/oder gegeneinander verdrehbar ausgebildet sind, wobei das Drehlager wenigstens teilweise aus einem vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff ausgebildet ist.
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Solche Drehlager sind beispielsweise als Kunststoff-Gleitlager oder als Kunststoff-Wälzlager, beispielsweise als Kunststoff Rillenkugellager, hinlänglich bekannt. Derartige Lager aus Kunststoff haben den Vorzug gegenüber Metalllagern, dass sie selbstschmierend ausgebildet sein können und somit dauerhaft wartungsfrei sind. Lager aus Kunststoff können insbesondere schmiermittelfrei ausgeführt sein. Kunststoff-Kugellager können besonders reibungsarm aus Hochleistungskunststoffen mit unterschiedlichen Materialeigenschaften hergestellt werden. Diese weisen eine hohe Lebensdauer bei hoher Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit auf.
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Auch Gleitlager mit Gleitlagerbuchsen aus thermoplastischem Kunststoff haben sich mittlerweile bei vielen industriellen Anwendungen durchgesetzt. In der Fahrradtechnik kommen beispielsweise dickwandige Gleitlager für Mountainbike-Hinterradschwingen oder als „slip-stick“ freie Gleitlager für Federgabeln zur Anwendung. Insbesondere bei Mountainbikes haben Kunststoff-Gleitlager den Vorteil, dass sie dank ihrer höheren Elastizität eine weitaus bessere Schwingungsdämpfung als metallische Lagerlösungen bieten. Leichte Kunststoffkomponenten verringern die Belastung auf den Rahmen und können das Fahrrad besser manipulierbar machen. Darüber hinaus haben Kunststoffbauteile den Vorzug der Gewichtsersparnis.
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Es ist grundsätzlich bekannt, Kunststoff-Gleitlager in Freilaufnaben von Fahrrädern zu verwenden, da diese wenig Bauraum benötigen und dank ihres Trockenlaufs bzw. der schmierfreien Gestaltung frei von anhaftendem Schmutz sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehlager der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches insbesondere zur Verwendung an einem Fahrrad geeignet ist, und dessen Verwendungsmöglichkeiten allgemein, insbesondere im Hinblick auf den Anwendungsbereich Fahrradtechnik, verbessert ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Drehlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nach einem vorteilhaften Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Drehlager mit einem ersten und einem zweiten Lagerkörper vorgesehen, die komplementär zueinander ineinander und/oder gegeneinander verdrehbar ausgebildet sind, wobei das Drehlager wenigstens teilweise aus einem vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff ausgebildet ist und einen integrierten Freilauf mit einer Sperre und/oder einer kraftschlüssigen bzw. reibschlüssigen Hemmung in wenigstens einer Drehrichtung, insbesondere genau einer von beiden Drehrichtungen, umfasst.
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Ein solches Drehlager kann beispielsweise als Teil eines Freilaufs eines Fahrrads ausgebildet sein, beispielsweise als Teil des Tretlagers, als Teil einer Hinterrad-Nabe oder als Teil eines Elektroantriebs für ein Elektrofahrrad.
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Das Drehlager gemäß der Erfindung umfasst vorzugsweise ein integriertes Gleitlager und/oder ein integriertes Wälzlager. Das Drehlager kann dabei vollständig oder nur teilweise aus thermoplastischem Kunststoff ausgebildet sein. Wenn das Drehlager beispielsweise ein integriertes Wälzlager aufweist, können beispielsweise die Wälzkörper aus Metall, Keramik oder Glas bestehen, wohingegen die übrigen Teile des Drehlagers aus einem Hochleistungs-Kunststoff mit besonderen tribologischen Eigenschaften bestehen können.
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Bei einer vorteilhaften und zweckmäßigen Variante des Drehlagers gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lagerkörper als Gleitlager ausgebildet sind oder ein Gleitlager umfassen bzw. bilden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste und zweite Lagerkörper jeweils gegeneinander anliegende und gegeneinander verdrehbare Gleitlagerflächen aufweisen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Lagerkörper jeweils als ineinander geführte Lagerbuchsen ausgebildet sind oder jeweils eine Lagerbuchse umfassen. Zumindest eine der Gleitlagerflächen ist dabei besonders bevorzugt aus Kunstsoff hergestellt.
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Vorzugsweise sind die Lagerkörper als Freilaufkörper eines Sperrklinken-Freilaufs ausgebildet bzw. vorzugsweise ist, bildet oder umfasst der erste Lagerkörper einen ersten Freilaufkörper und der zweite Lagerkörper einen zweiten Freilaufkörper. Hierbei kann ein erster Freilaufkörper als Klinkensperre und ein zweiter Freilaufkörper als Klinkenträger mit einer Vielzahl von Sperrklinken ausgebildet sein. Das Drehlager kann somit einen Freilauf bilden.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der zweite Freilaufkörper aus einem vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff ausgebildet ist und dass die Sperrklinken einstückig mit dem zweiten Freilaufkörper geformt bzw. hergestellt oder an den zweiten Freilaufkörper angeformt sind. Zur Übertragung entsprechend hoher Drehmomente von >>10Nm, beispielsweise bis zu 90 Nm, ist es vorteilhaft, wenn wenigstens der Kunststoff des zweiten Freilaufkörpers, an dem bzw. an den die Sperrklinken vorgesehen bzw. angeformt sind, aus einem verstärkten thermoplastischen Kunststoff besteht, der beispielsweise einen die Zug- und/oder Biegefestigkeit des Materials verbessernden Verstärkungszusatz umfasst. Als Verstärkungszusatz kommen beispielsweise Glasfasern in Betracht.
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Bei einer zweckmäßigen Variante des Drehlagers gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Freilaufkörper als äußerer Freilaufkörper und der zweite Freilaufkörper als innerer Freilaufkörper ausgebildet ist.
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Ein Freilauf der vorstehend beschriebenen Art, der zumindest teilweise aus thermoplastischem Kunststoff besteht und eine integrierte Gleitlagerung aufweist, weist alle Vorzüge von Kunststofflagern auf, d. h., eine kompakte Bauweise, Gewichtsersparnis, Korrosionsschutz und insbesondere Geräuscharmut. Gerade bei Freilaufkörpern an Fahrrädern nach dem Stand der Technik ist es üblich, die Freilaufkörper aus Aluminium auszubilden und die Sperrklinken als separate Bauteile aus Stahl zu fertigen. Beim Freilauf der Nabe wird dabei ein erhöhtes Freilaufgeräusch erzeugt. Die erfindungsgemäße Lösung hat hingegen den Vorzug, dass die Geräusche des Freilaufs aufgrund der Materialwahl und der Materialpaarung deutlich reduziert sind.
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Insbesondere ist es möglich, den erfindungsgemäßen Freilauf so auszugestalten, dass keine zusätzlichen Federelemente benötigt werden, um die Sperrklinken in der sperrenden Lage vorzuspannen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Anzahl der für den erfindungsgemäßen Freilauf benötigten Teile reduziert wird. Auch wird die Montage vereinfacht, denn bei den bekannten Freilaufkassetten für Fahrräder ist es erforderlich, die Federelemente bei der Montage in den als Klinkenträger ausgebildeten Freilaufkörper separat einzusetzen.
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Die Sperrklinken können sich sowohl radial als auch axial an dem als Klinkenträger ausgebildeten Freilaufkörper erstrecken bzw. radial und/oder axial in diesen eingreifen.
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Bei einer besonders kompakt bauenden Variante des Drehlagers gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sperrklinken bezogen auf eine Rotationsachse des Drehlagers axial wirken und vorzugsweise mit einer axial wirkenden, vorzugsweise treppenförmig ausgebildeten Verzahnung des ersten Federkörpers zusammenwirken. Eine solche Konfiguration lässt sich besonders einfach durch Spritzgießen bzw. mit Spritzguss-Teilen herstellen. Eine kompakte Bauweise ergibt sich wenn die Stirnflächen der Sperrklinken sich in einer Rotationsebene des Drehlagers erstrecken.
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Alternativ oder auch ergänzend können die Sperrklinken radial wirken und mit einer, insbesondere an einem Innenumfang des ersten Freilaufkörpers vorgesehenen, radial wirkenden Verzahnung zusammenwirken.
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Die Sperrklinken können grundsätzlich mit dem zweiten Freilaufkörper einstückig ausgebildet sein. Dies reduziet die Bauteilanzahl und vereinfacht somit die Herstellung.
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Bei einer Variante des Drehlagers bzw. Freilaufs gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der als Klinkenträger ausgebildete zweite Freilaufkörper eine Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Lagertaschen aufweist, in die jeweils eine Sperrklinke schwenkbar eingesetzt ist. Eine solche Konfiguration hat den Vorzug, dass die Sperrklinken einzeln beweglich gelagert sind, wodurch das Drehlager so ausgebildet werden kann, dass eine dauerhafte Entriegelung der Sperrklinken möglich ist, d. h., dass das Drehlager wahlweise als einfaches Gleitlager oder als Freilauf verwendbar ist.
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Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Drehlagers bzw. Freilaufs gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sperrklinken und/oder der Klinkenträger so ausgebildet sind, dass die Sperrklinken bei einer Drehung in Freilaufrichtung von Zahnflanken einer an einem Innenumfang des ersten Freilaufkörpers vorgesehenen Verzahnung in Umfangsrichtung einfedern und jeweils hinter einer Zahnflanke selbsttätig wieder ausfedern können.
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Aufgrund der federelastischen Eigenschaften der Sperrklinken, wenn diese aus Kunststoff ausgebildet sind, ist es nicht erforderlich, die Sperrklinken einzeln mittels separaten Federelementen aus Metall in radial ausgestellter Lage zu halten.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung des Drehlagers bzw. Freilaufs gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Lagerkörper als äußerer Lagerkörper ausgebildet ist und dass der zweite Lagerkörper als innerer Lagerkörper ausgebildet ist, dass der innere Lagerkörper an seinem Außenumfang mit Abstand zueinander angeordnete Federzungen aufweist, die mit einer inneren umfänglichen radialen Gleitfläche des äußeren Lagerkörpers reibschlüssig zusammenwirken und dass die Federzungen sich in einem Winkel zu einem Radius des inneren Lagerkörpers erstrecken, so dass diese in einer ersten Drehrichtung eine erste Hemmung und in einer zweiten Drehrichtung eine zweite Hemmung bewirken, wobei die erste Hemmung kleiner als die zweite Hemmung ist. Die zweite Hemmung kann so groß sein, dass diese als Freilaufsperre wirkt, wohingegen die erste Hemmung einen verhältnismäßig kleinen Freilaufwiderstand erzeugt, der in einer Freilaufsituation vernachlässigbar ist, insbesondere wenn der Freilauf bzw. das Drehlager in einem verhältnismäßig schweren Fahrrad Anwendung findet.
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Bei dieser Variante ist es zweckmäßig, wenn der innere Lagerkörper aus thermoplastischem Kunststoff besteht und die Federzungen einstückig an den inneren Lagerkörper angeformt sind.
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Grundsätzlich kann beispielsweise der äußerer Lagerkörper auch aus Metall bestehen. Die mit der Verwendung von Kunststoff für die Sperrklinken einhergehenden Vorzüge werden ebenso erreicht, wenn beispielsweise der äußere Lagerkörper bzw. Lagerkäfig aus Metall besteht.
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Als thermoplastischer Kunststoff kommt bei allen vorstehenden Gestaltungen vorzugsweise ein selbstschmierender Kunststoff, insbesondere ein Tribopolymer, d.h. ein Kunststoff mit verbesserten Gleiteigenschaften zur Anwendung, der insbesondere als selbstschmierender Kunststoff mit einem Basiswerkstoff umfassend ein Basispolymer und wenigstens einem die tribologischen Eigenschaften des Basiswerkstoffs verbessernden Additivstoff, Zusatzstoff bzw. Füllstoff, insbesondere ein Festschmierstoff, ausgebildet ist. Ein solcher Füllstoff ist in Form von mikroskopisch kleinen Partikeln im gesamten Basiswerkstoff verteilt, und kann beispielsweise Graphit sein. Als Basispolymer kommen insbesondere Polyamide (PA, PA6, PA46, PA66) oder auch Polyoxymethylene (POM). Es kommen für hohe Temperaturbeständigkeit oder spezielle technische Eigenschaften auch andere Kunststoffe, z.B. PEEK, PSU, PPSU, PPS und ähnliche Kunststoffe, in Betracht.
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Der Basiswerkstoff umfasst bevorzugt ein Basispolymer und einen Verstärkungsstoff, insbesondere Verstärkungsfasern. Bevorzugt verwendete selbstschmierende Tribopolymere bestehen somit im Wesentlichen aus einem Basispolymer, Fasern zur Faserverstärkung und einem tribologischen Festschmierstoff.
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Das Material der beiden Lagerkörper kann verschieden sein und insbesondere hinsichtlich einer tribologisch günstigen Material-Paarung ausgewählt sein. Bevorzugt werden für beide Lagerkörper spritzgussfähige Kunststoffe verwendet, umfassend insbesondere ein Tribopolymer für mindestens einen der Körper.
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Bei dem Drehlager bzw. Freilauf gemäß der Erfindung können der erste Lagerkörper und/oder der zweite Lagerkörper und/oder die Sperrklinken aus thermoplastischem Kunststoff spritzgegossen sein.
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Wie vorstehend bereits erwähnt, betrifft die Erfindung bevorzugt ein Drehlager als Fahrrad-Freilauf einer Hinterrad-Nabe bzw. als Bestandteil hiervon. Ergänzend oder alternativ kann das Drehlager auch als Tretlager für ein Fahrrad bzw. als Bestandteil des Tretlagers ausgebildet sein.
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Weiterhin ist es möglich, das Drehlager als Teil eines Elektroantriebs, insbesondere an einem Fahrrad, auszubilden. Auch in anderen Anwendungen ist das Drehlager vorteilhaft verwendbar.
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Vorzugsweise besteht das Drehlager bzw. der Freilauf gemäß der Erfindung vollständig aus thermoplastischem Kunststoff.
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Das Drehlager bzw. der Freilauf gemäß der Erfindung kann als sogenanntes Flanschlager ausgebildet sein, bei dem der äußere bzw. erste Lagerkörper mit einem Befestigungsflansch zur Befestigung an einem Anschlussbauteil versehen sein kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend, ohne Beschränkung des Vorstehenden, unter Bezugnahme auf und anhand mehrerer in den beigefügten Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Drehlagers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2A eine perspektivische Ansicht des inneren Lagerkörpers des in 1 gezeigten Drehlagers,
- 2B eine Seitenansicht des in 2A gezeigten inneren Lagerkörpers,
- 2C eine perspektivische Darstellung des äußeren Lagerkörpers des Drehlagers gemäß 1,
- 3A eine Draufsicht auf ein Drehlager gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 3B eine perspektivische Ansicht des Drehlagers gemäß 3A,
- 4A eine perspektivische Darstellung des inneren Lagerkörpers des Drehlagers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 4B eine Seitenansicht des in 4A gezeigten inneren Lagerkörpers des Drehlagers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 4C eine perspektivische Darstellung des äußeren Lagerkörpers des Drehlagers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 5A eine Draufsicht auf ein Drehlager nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 5B eine perspektivische Ansicht des Drehlagers gemäß 5A,
- 6A eine perspektivische Darstellung des inneren Lagerkörpers des Drehlagers gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 6B eine der 6A entsprechenden Abbildung ohne die als separate Bauteile ausgebildeten Sperrklinken,
- 6C eine Seitenansicht des inneren Lagerkörpers aus 6B,
- 6D eine perspektivische Darstellung des äußeren Lagerkörpers nach dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 7A eine perspektivische Darstellung eines inneren Lagerkörpers nach einem vierten
- Ausführungsbeispiel des Drehlagers gemäß der Erfindung,
- 7B eine perspektivische Darstellung des zugehörigen äußeren Lagerkörpers nach dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung,
- 8 eine perspektivisches Prinzipschema eines Fahrrad-Freilaufs für eine Hinterrad-Nabe, wobei der Freilauf durch ein Drehlager einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gebildet ist.
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Es wird zunächst Bezug genommen auf das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in den 1 und 2 dargestellt ist. Das Drehlager 100 gemäß der Erfindung umfasst einen ersten äußeren Lagerkörper 101 und einen zweiten inneren Lagerkörper 102, die im Wesentlichen als runde ineinander drehbare Scheiben aus thermoplastischem Kunststoff ausgebildet sind.
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Das Drehlager 100 ist als sogenanntes Flanschlager ausgebildet, bei welchem der äußere Lagerkörper 101 mit einem Befestigungsflansch 103 mit Befestigungsbohrungen 104 zur Befestigung an einem Anschlussbauteil versehen ist. Der äußere Lagerkörper 101 und der innere Lagerkörper 102 sind als Freilaufkörper eines Freilaufs ausgebildet.
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Der innere Lagerkörper 102 umfasst eine Aufnahme, hier einen Vierkant-Durchbruch 105, der beispielsweise zur Aufnahme eines Kurbelzapfens einer Tretkurbel eines Fahrrads oder eines Antriebszapfens eines Elektroantriebs für ein Fahrrad ausgebildet ist.
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Der innere Lagerkörper 102 umfasst an seinem Umfang axial nach unten hervorstehende Sperrklinken 106 (siehe auch 2), die einstückig am äußeren Umfang des inneren Lagerkörpers 102 angeformt sind und die als parallel zur Rotationsachse des Drehlagers 100 nach unten vorspringende, federnd nachgiebige Zungen ausgebildet sind, die mit einer treppenförmigen bzw. rampenförmigen Verzahnung 107 des äußeren Lagerkörpers 101 zusammenwirken. Die Verzahnung 107 umfasst rampenförmig ausgebildete, flach ansteigende Zahnflanken 108, die jeweils mit Stufen gegen die benachbarte Zahnflanke 108 abgesetzt sind. Die Verzahnung 107 wirkt axial mit den Sperrklinken des inneren Lagerkörpers 102 zusammen und erstreckt sich auf einem innen umlaufenden Absatz des äußeren Lagerkörpers 101.
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In einer Einbausituation ist der innere Lagerkörper 102 in den äußeren Lagerkörper 101 fluchtend eingesetzt, wie dies in 1 dargestellt ist. Die Sperrklinken 106 fügen sich dabei jeweils in einen komplementär ausgebildeten Absatz der Verzahnung 107 ein. Bei der in den Figuren dargestellten Konfiguration lässt sich der innere Lagerkörper 102 im Uhrzeigersinn drehen. Diese Drehrichtung ist die Freilaufrichtung. Dabei gleiten die nach unten weisenden Flächen der Sperrklinken 106 über die Zahnflanken 108 der Verzahnung 107, wobei diese von Zahnflanke zu Zahnflanke 108 einfedern und wieder ausfedern. Bei einer Drehung gegen die Freilaufrichtung, d. h. gegen den Uhrzeigersinn, schlagen die führenden Enden der Sperrklinken 106 jeweils gegen einen Absatz der Verzahnung 107 an und bewirken so eine Sperrung der Bewegung.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel eines Drehlagers 200 ist in den 3 und 4 dargestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel des Drehlagers 200 unterscheidet sich im Wesentlichen von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Sperrklinken 206, die ebenfalls am Außenumfang des inneren Lagerkörpers 202 einstückig angeformt sind, radial mit einer sich an einem Innenumfang des ersten Lagerkörpers 201 erstreckenden Verzahnung 207 (siehe 4) zusammenwirken. Die Sperrklinken 206 erstrecken sich tangential zum Außenumfang des inneren Lagerkörpers 202.
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Der äußere Lagerkörper 201 ist ebenso wie der äußere Lagerkörper 101 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem innen umlaufenden Absatz versehen, in den sich der innere Lagerkörper 202 mit einer entsprechenden Kontur einfügt. An dem Absatz ist innen umlaufend, wie vorstehend bereits erwähnt, die Verzahnung 207 vorgesehen, welche rampenförmig flach ansteigende Zahnflanken 108 und daran angrenzend senkrechte (radiale) Absätze aufweist. Der äußere Lagerkörper 201 bildet weiterhin eine abgesetzte axiale Gleitfläche 209, die mit einer entsprechend ausgebildeten Gleitfläche 210 des inneren Lagerkörpers zusammenwirkt. Im Übrigen ist das Drehlager 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechend dem Drehlager 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet.
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Ein Drehlager 300 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist in den 5 und 6 dargestellt. Dieses Drehlager 300 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel entspricht nach seinem Funktionsprinzip dem Drehlager 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, mit dem Unterschied, dass die Sperrklinken 306 nicht einstückig mit dem inneren Lagerkörper 302 ausgebildet sind. Die Sperrklinken 306 sind vielmehr schwenkbar in Lagertaschen 309 des inneren Lagerkörpers 302 eingesetzt. Die Sperrklinken 306 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind in sich federelastisch ausgebildet und in der unbelasteten Einbaulage radial ausgestellt. Eine Drehung des inneren Lagerkörpers 302 gegen den Uhrzeigersinn bewirkt, dass die Sperrklinken 306 jeweils von einer Zahnflanke 308 einwärts gegen einen Anschlag 310 gedrückt werden und vermöge ihrer Elastizität zunächst einfedern und in Drehrichtung hinter der jeweiligen Zahnflanke 308 wieder ausfedern. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der als Klinkenträger ausgebildete innere Lagerkörper 302 beispielsweise aus Metall bestehen, wohingegen die Sperrklinken 306 aus Kunststoff bestehen. Der äußere Lagerkörper 301 kann sowohl aus Kunststoff als auch aus Metall bestehen.
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7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel des Drehlagers 400, welches auf einem anderen Funktionsprinzip als die vorhergehenden Ausführungsbeispiele beruht. Das Drehlager 400 umfasst, wie die zuvor beschriebenen Drehlager 100,200 300, einen äußeren Lagerkörper 401 und einen inneren Lagerkörper 402, die sich in der Einbausituation ineinander fügen. Wenigstens der innere Lagerkörper 401 ist aus thermoplastischem Kunststoff ausgebildet und umfasst einstückig angeformte Federzungen 406, die sich tangential zum Außenumfang des inneren Lagerkörpers 402 erstrecken und die Funktion von Sperrklinken 406 erfüllen. Der äußere Lagerkörper 401 umfasst eine Innenkontur, die ebenso wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen komplementär zu der Außenkontur des inneren Lagerkörpers 402 ausgebildet ist, wobei der äußere Lagerkörper 401 keine Verzahnung aufweist, sondern eine ringförmige axiale Gleitfläche 409 und eine sich um die Gleitfläche 409 erstreckende glattwandige Innenwand als radiale Gleitfläche 410. Eine Drehung des inneren Lagerkörpers 402 innerhalb des äußeren Lagerkörpers 401 in Freilaufrichtung, d. h. im Uhrzeigersinn, erzeugt eine verhältnismäßig geringfügige erste Hemmung, wohingegen eine Drehung des inneren Lagerkörpers 402 gegen den Uhrzeigersinn eine zweite sehr viel größere Hemmung (gegen Unendlich) erzeugt, die sich aus dem Reibschluss der sich tangential zu der Drehbewegung der Lagerkörper 401,402 erstreckenden Federzungen/Sperrklinken 406 mit der Innenwand 410 des äußeren Lagerkörpers 401 ergibt. Die zweite Hemmung ist so hoch, dass das Drehlager 400 bei einer Drehung des inneren Lagerkörpers 402 gegen den Uhrzeigersinn sperrt. Die bei Drehung des inneren Lagerkörpers 402 in Freilaufrichtung, d. h. im Uhrzeigersinn erzeugte Reibung ist vernachlässigbar klein, insbesondere wenn der innere Lagerkörper 402 aus einem tribologischen optimierten thermoplastischen Kunststoff besteht.
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8 zeigt schematisch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Drehlagers 100,200,300,400 - hier rein beispielhaft eines Drehlagers 100 nach 1-2 - in einem Fahrradantrieb 800 mit Tretkurbel. Zur Vereinfachung sind nur einige Bestandteile des Antriebs schematisch gezeigt. Teil des Tretlagers ist die Tretkurbel-Welle 801, an welcher die Tretkurbel 805 (hier nur die rechte gezeigt, linke nicht) mit Pedal befestigt ist. Die Tretkurbel-Welle 801 hat ein daran drehfestes Kettenblatt um über die Kette das an der Hinterachse 802 angebrachte hintere Ritzel 804 anzutreiben, wodurch über die Hinterrad-Nabe (nicht gezeigt) das Hinterrad eines Fahrrads angetrieben wird. Wie schematisch dargestellt ist zwischen Ritzel 804 und Hinterachse 802 ein Drehlager 100, z.B. nach dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen. Die Primär-Funktion des Drehlagers 100 ist in 8 die des Fahrrad-Freilaufs. Das Drehlager 100 kann zudem als Teil der Lagerung der hinteren Ritzel und/oder der Hinterrad-Nabe genutzt werden.
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Unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele wurde die Drehbewegung des inneren Lagerkörpers 102,202,302 und 402 relativ zu einem theoretisch feststehend angeordneten äußeren Lagerkörper 101,201,301 und 401 erläutert. Die Erfindung ist jedoch grundsätzlich so zu verstehen, dass es nur auf die Relativbewegung zwischen den Lagerkörpern bzw. Freilaufkörpern ankommt und dass jedes der drehbar ineinander gelagerten Teile feststehend und/oder drehend ausgebildet sein kann.
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Die Drehlager 100,200,300,400 aller Ausführungsbeispiele sind jeweils als Freilauf in diversen Anwendungen, insbesondere in der Fahrradtechnik, einsetzbar. Sie zeichnen sich unter anderem durch geringe Herstellkosten und wartungsarmen Betrieb aus.
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Bezugszeichenliste
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- 100,200,300,400
- Drehlager
- 101,201,301,401
- äußerer Lagerkörper
- 102,202,302,402
- innerer Lagerkörper
- 103,203,303,403
- Befestigungsflansch
- 104,204,303,404
- Befestigungsbohrung
- 105,205,305,405
- Aufnahme (Vierkant-Durchbruch)
- 106,206,306,406
- Sperrklinken (Federzungen)
- 107,207,307,407
- Verzahnung
- 108,208,308
- Zahnflanken
- 209,409
- axiale Gleitfläche
- 210
- Gleitfläche
- 309
- Lagertasche
- 310
- Anschlag
- 410
- radiale Gleitfläche
- 800
- Fahrradantrieb
- 801
- Tretkurbel-Welle
- 802
- Hinterrad-Achse
- 803
- Kettenblatt
- 804
- Ritzel (der Hinterrad-Nabe)
- 805
- Tretkurbel
