DE3603747A1

DE3603747A1 - Verfahren zum herstellen einer fahrradnabe

Info

Publication number: DE3603747A1
Application number: DE19863603747
Authority: DE
Inventors: Walter Fitz San Luis Potosi Maurice
Original assignee: Allied Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1985-02-28
Filing date: 1986-02-06
Publication date: 1986-08-28
Anticipated expiration: 2006-02-07
Also published as: MX163353A; US4576325A; DE3603747C2; JPH0696178B2; JPS61209737A; CN86100652A; CN1006147B

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Nabe für eine Rücktrittbremse eines

Fahrrades.
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Naben für Rücktrittbremsen, wie sie z.B. in der US-PS 3 252 551 offenbart sind, sind aus einer vollen Stahlstange, aus Gußteilen und aus kaltgeformten Rohlingen hergestellt worden. Derartige Naben erfordern verschie-

¹^ dene Bearbeitungsvorgänge, um Laufringe, eine verjüngte Kupplungsfläche und eine Bremsfläche herzustellen. Die konische Kupplungsfläche, die sich normalerweise neben einem Laufring befindet, stimmt mit einer entsprechenden Fläche an einer Bremsbetätigungsmutter überein. Die Bearbeitung der verjüngten Kupplungs- und der Bremsfläche verursacht eine erhebliche Materialverschwendung und kann aufwendige Qualitätskontrollen erfordern, um sicherzustellen, daß alle Bestandteile innerhalb vorbestimmter

Toleranzen liegen.
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Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.

Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Nabe durch An-

bringung eines scheiben- oder ringförmigen Elements an 25

einem bearbeiteten Rohr hergestellt. Gemäß diesem Herstellungsverfahren wird ein Stahlrohr von einer Vorratsquelle bearbeitet, um bestimmte Abmessungen der Innen- und Außenfläche zu erhalten, wobei eine Schulter

_ auf der Innenfläche gebildet wird, die zwischen einem 30

ersten und zweiten Durchmesser liegt. Ein zylindrisches Element wird vom Vorrat mit bestimmten Längsabmessungen abgeschnitten. Ein gestanztes oder gegossenes scheiben- oder ringförmiges Element besitzt eine ümfangsfläche mit einer Nut, die zwischen einer Schulter und einem

gezahnten Abschnitt liegt, und eine Innenfläche mit einem konischen Abschnitt. Das zylindrische Element mit den Laufringen wird in eine erste Haltevorrichtung gelegt. Das scheiben- oder ringförmige Element wird auf eine zweite Haltevorrichtung gelegt. Ein Stück Hartlot

in Drahtform wird in die Nut des scheiben- oder ringförmigen Elements gelegt. Die erste und zweite Haltevorrichtung werden so bewegt, daß der zweite Durchmesser auf der Innenfläche des zylindrischen Elements und der Schulterdurchmesser des scheibenförmigen Elements axial ausgerichtet sind. Die erste Haltevorrichtung wird in einer orstfesten Stellung gehalten, während eine Kraft angelegt wird, um die zweite Haltevorrichtung auf die erste Haltevorrichtung zuzubewegen. Das ring- oder scheibenförmige Element wird in den zweiten Durchmesser des zylindrischen Elements eingesetzt. Die gezahnte Fläche des scheibenförmigen Elements kommt in Eingriff mit dem ersten Durchmesser der Innenfläche des zylindrischen Körpers, um Material abzuräumen. Der Eingriff der gezahnten Fläche stellt eine mechanische Verbindung her. Die erste Haltevorrichtung wird auf die zweite Haltevorrichtung zu bewegt, bis die Schulter auf dem ring- oder scheibenförmigen Element die Schulter des zylindrischen Elements erfaßt. Jegliche beim Räumen enstandenen Späne werden aus dem Inneren des zylindrischen Elements entfernt. Das zylindrische Element wird dann zu einer Station transportiert, wo das zyzlindrische und scheibenförmige Element erwärmt werden. Durch die Erwärmung schmilzt der Hartlotring, fließt in die mechanische Verbindung und lötet die Teile zusammen, wodurch sichergestellt wird, daß die lineare Stellung des scheiben- oder ringförmigen Elements im zylindrischen Teil fixiert bleibt und keine Relativdrehung zwischen dem scheibenförmigen Element und dem zylindrischen Element stattfindet. Die Befestigung der Scheibe in der Nabe stellt sicher, daß der Betrieb von Kupplung und Bremse in der Nabe nach wiederholten Bremsbetätigungen gleich bleibt. Die Nabe wird dann einer Station zugeführt, wo sie zum Einsatzhärten des Stahls wärmebehandelt wird.

Ein Vorteil dieses Verfahrens zum Herstellen einer Nabe für eine Rücktrittbremse liegt in der Materialeinsparung, da billiges Rohrmaterial als Werkstoff verwendet werden

kann.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der erhöhten Ringstärke einer Nabe, um ein Platzen zu verhindern, wenn sie hohen Kupplungseingriffskräften unterworden wird.

/4 Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Nabe für eine Rücktrittbremse zu schaffen, die ein scheibenförmiges Element zum Positionieren einer Kupplung aufweist, das mit einem rohrförmigen Element durch Eingriff einer gezahnten Fläche und einer Hartlotverbindung verbunden wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht des Endes eines rohrförmigen

Stahlstücks,

Fig. 2 eine Schnittansicht eines zylindrischen Elements, das aus dem Rohrstück von Fig.1 gefertigt wurde, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines scheiben-

oder ringförmigen Elements mit einer konischen Fläche und einer gezahnten Umfangsflache, Fig. 4 eine Schnittansicht des zylindrischen Elements von Fig. 2, wobei das scheibenförmige Element

von Fig. 3 an dessen Innenseite positioniert ist, Fig. 5 ein Schnitt entlang der Linie 5-5 von Fig.4 und Fig. 6 eine Schnittansicht der erhaltenen Nabe von Fig. 4, in der eine Rücktrittbremsanordnung positioniert ist.

Ein Abschnitt eines rohrförmigen Werkstoffs 8 wird zu einer Arbeitsstation wie z.B. einer automatischen Gewindeschneidmaschine transportiert. Der Werkstoff 8 hat einen Außendurchmesser 9 und einen Innendurchmesser 11, die ausreichen, um durch spanende Bearbeitung ein zylindrisches Element 10 herzustellen. Der Innendurchmesser wird so bearbeitet, daß ein erster und zweiter Durchmesser

16 bzw. 17 entstehen, die von einer Schulter 15 getrennt sind. Ein Ende 14 wird gebildet durch einen vorbestimmten Abstand von der Schulter 15 und einen Laufring 20, der neben dem Ende 14 ausgeformt ist. Eine Umfangsflache 26 wird aus der Fläche 9 herausgearbeitet, und eine Nut 24 mit einem gerändelten Abschnitt wird am Ende 14 ausgeformt. In einem feststehenden linearen Abstand vom Ende 14 wird eine Nut 22 mit Rändelung auf der Fläche 26 herausgearbeitet, während der Laufring 18 auf der Irinenseite neben dem Durchmesser 17 ausgeformt wird. Nach Herstellen von Nut 22 und Laufring 18 wird das in Fig. 2 dargestellte zylindische Element 10 vom Werkstoff 8 abgetrennt.

Ein scheiben- oder ringförmiges Element 30 (Fig. 3) besitzt eine gerändelte Fläche 32, die durch eine Nut 35 an ihrem Umfang von einer Schulter 33 getrennt ist, und eine glatte, schräge Fläche 34 auf ihrer Innenseite. Die schräge Fläche 34 enthält eine kegelstumpf förmige Fläche, die an ein Kupplungselement einer Rücktrittbremse angepaßt ist. Das scheiben- oder ringförmige Element 30 wird zu einer Arbeitsstation verbracht, wo der zylindrische Körper 10 in einer Haltevorrichtung 36 gehalten wird. Das scheibenförmige Element 30 wird in eine Haltevorrichtung 38 gegeben und mit dem Durchmesser 16 des zylindrischen Körpers 10 axial ausgerichtet. Ein abgelängtes Stück Hartlot 37 wird in die Nut 35 gelegt.

Eine Kraft wird angelegt, um die Haltevorrichtung 38 auf die Haltevorrichtung 36 zuzubewegen. Wenn die gezahnte Fläche 32 des scheibenförmigen Elements 30 am Durchmesser 17 des zylindrischen Elements 10 angreift, kann Material 40 vom Durchmesser 17 abgeräumt werden. Wie in Fig. 5 gezeigt, fressen sich die Spitzen der gezahnten Fläche 32 so weit in das zylindrische Element 10, daß eine mechanische Verbindung entsteht, die eine gute Verbindungsfläche darstellt. Die Kraft wird so lange weiter an das scheibenförmige Element 30 über die Haltevorrichtung 38

angelegt, bis eine Fläche 42 der Schulter 33 an der Schulter 15 angreift.

Das zylindrische Element 10, an dem das scheibenförmige Element 30 mechanisch befestigt ist, wird aus dieser Arbeitsstation entfernt und zu einer Arbeitsstation transportiert, in der genügend Hitze herrscht, damit der Hartlotring 37 schmilzt, um in die Verbindung 44 zu fließen und das scheibenförmige Element 30 mit dem zylindrischen Element 10 zu verschmelzen, so daß ein Nabenteil 50 entsteht.

Die Nabe 50 wird dann zu einer Arbeitsstation transportiert, in der sie eine vorgegebene Zeit lang in einem Ofen verweilt, die ausreicht, um sie einsatzzuhärten. Diese Temperatur ist niedriger als die Löttemperatur, so daß die Verbindung während dieses Schrittes unbeeinträchtigt bleibt. Nach dem Einsatzhärten werden die Außenflächen plattiert, um die Nabe 50 zu vervollständigen.

Die Nabe 50 wird dann zu einer Arbeitsstation transportiert, in der die Rücktrittbremse 52 folgendermaßen zusammengebaut wird.

Eine Achse 54 wird eingeschraubt, um Kiemmuttern 56 und 58, ein konisches Lagerteil 60 und ein konisches Lagerund Verankerungsteil 62 aufzunehmen. Ein Antriebsteil 64, das an einem Kettenrad 66 befestigt ist, ist mittels Kugellager 70 am konischen Teil 60 drehbar gelagert. Das Antriebsteil 64 besitzt einen Laufring 72 zum Aufnehmen von Kugeln 74, die sich im Laufring 18 der Nabe 50 bewegen. Ringe 76 und 78 sind außen an der Nabe 50 befestigt, um die Nabe mittels Speichen mit einer (nicht gezeigten) Felge zu verbinden. Eine Radkappe 80, die an einer zylindrischen Fläche 83 der Nabe 50 angreift, verhindert/daß Staub zu den Kugeln 74 gelangt.

Die Nabe 50, in der die Achse 54 und das Antriebsteil 64 angeordnet sind, wird um 180° gedreht, und der Abschnitt für Kupplung und Bremse vom zweiten Ende 14 her montiert. Das Antriebsteil 64 weist eine Gewindeverlängerung 65 auf, die sich in die Bohrung 16 erstreckt. Eine Mutter 82 zur Betätigung von Kupplung und Bremse wird auf der Gewindeverlängerung 65 angeordnet. Die Betätigungsmutter 82 besitzt eine kegelstumpfförmige Kupplungsfläche 84, die mit der Kupplungs- oder konischen Fläche 34 des scheibenförmigen Elements 30 übereinstimmt. Das entgegengesetzte Ende der Mutter 82 besitzt Zähne 86, die in Zähne 88 eines Bremsspreizrings -90 eingreifen, um eine Drehung der Mutter 82 während der Bremsbetätigung zu verhindern.

Um eine Bewegung von Kupplung und Betätigungsmutter 82 infolge einer Drehung des Antriebsteils 64 sicherzustellen, ist eine Sperrhülse 92 zwischen Mutter 82 und Spreizring 90 angeordnet. Die Mutter 82 ist mit einer ebenen zylindrischen Fläche 94 versehen, und der Spreizring 90 besitzt eine ähnliche zylindrische Fläche 96, die an einer Schulter 98 anliegt. Die Sperrhülse 92 besitzt elastische Arme 100 und 102, die reibschlüssig an den Fläche 94 und 96 angreifen und sich auf ihnen bewegen, während die Schulter 98 die Bewegung des Spreizrings 90 auf die Mutter 82 zu begrenzt.

Die Rücktrittbremse 52 von Fig. 6 funktioniert wie folgt: Das Kettenrad 66 dreht das Antriebsteil 64 im Uhrzeigersinn in Abhängigkeit von einer angelegten Eingangskraft.

Wenn das Kettenrad 66 im Uhrzeigersinn wie durch Pfeil A angedeutet gedreht wird, bewegt das Gewinde 65 die Kupplungsmutter 82 gegen das scheibenförmige Element 30, um die Fläche 84 gegen die Fläche 34 anzulegen und das Antriebsteil 64 mit der Nabe 50 zu verriegeln. Wenn das Antriebsteil 64 mit der Nabe 50 verriegelt ist, wird die Eingangsdrehung des Kettenrades 66 über an Ringen 76 und 79 befestigten Speichen an eine (nicht gezeigte) Felge übertragen.

Der mechanische Eingriff des gezahnten Abschnitts 32 mit dem Durchmesser 17 des zylindrischen Körpers 10 und die Lötverbindung 44 haben genügend Kraft, um sicherzustellen, daß das über das Antriebsteil 66 angelegte Drehmoment auf die Nabe 50 übertragen wird.

Sollte die Eingangskraft zum Kettenrad 66 aufhören, während sich ein Fahrrad, an dem das Rad befestigt ist, vorwärts bewegt, setzt die Mutter 82 ihre Drehung aufgrund ihres Eingriffs mit dem scheibenförmigen Element 30 fort, bis sie sich so weit vom Gewinde wegbewegt, daß sie außer Eingriff gelangt. Danach kann sich die Nabe 50 weiter auf den Kugeln 74 und 75 drehen, während die Mutter 82 stationär bleibt.

Zum Anlegen der Bremsen 104 und 106/ wird das Antriebsteil 64 im Gegenuhrzeigersinn von einer Eingangskraft gedreht, durch die die Mutter 82 auf das zweite Ende 14 zu bewegt wird. Einer Drehung der Mutter 82 wird anfänglich ein Widerstand durch die Reibungselastizität der Arme 100 und 102 der Sperrhülse 92 entgegengesetzt; danach wird sie jedoch mit dem Spreizring 90 dadurch verriegelt, daß die Zähne 86 mit den Zähnen 88 in Eingriff kommen. Wenn die Mutter 82 am Spreizring 90 angreift, bewirkt eine weitere gegenuhrzeigersinnige Eingangskraft, daß die Mutter 82 den Spreizring 90 gegen das Verankerungsteil 62 bewegt. Wenn der Spreizring 90 sich auf das Vexankerungsteil 62 zu bewegt, bewegen sich die Bremsbacken 104 und 106 in Reingungseingriff mit der Fläche des Durchmessers 16 der Nabe 10. Dieser Reibungseingriff wird auf das Verankerungsteil 62 über dessen Eingriffsvorsprünge 63 und 61 übertragen. Da der Verankerungsarm 67 in einer stationären Stellung gehalten wird, wird das Drehmoment der Nabe 50 entsprechend herabgesetzt, um eine Bremsung zu verursachen.

Nach beendeter Bremsbetätigung wird das Antriebsteil 64 im Uhrzeigersinn gedreht, um die Mutter 82 gegen das

scheibenförmige Element 30 zu bewegen. Wenn sich die Mutter 82 auf das scheibenförmige Element 30 zu bewegt, wird auch der Spreizring 90 durch die Reibungsverbindung der Hülse 92 bewegt. Eine weitere Bewegung der Mutter 82 in

δ Richtung des scheibenförmigen Elements 30 führt dazu, daß die Fläche 84 in Anlage gegen die konische Fläche 34 gerät, um die Mutter 82 mit der Nabe 50 zu verriegeln und daraufhin die Drehung des Antriebsteils 64 auf die Felge des Rades zu übertragen. Wenn sich die Mutter 82 vom Spreizring 90 wegbewegt, stellt die Nachgiebigkeit der Hülse 92 sicher, daß deren Zähne nicht in Eingriff bleiben, um ungebührlichen Verschleiß zu verursachen.

Wie die durchgeführten Tests zeigten, hat die mechanische Lötverbindung 44 genügend Festigkeit, um Drehmoment vom Antriebsteil 64 auf die Nabe 50 zu übertragen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen einer Nabe zur Aufnahme einer Kupplung und expandierbarer Backen einer Rücktrittbremse, dadurch gekennzeichnet, daß _ ein Vorrat an rohrförmigem Werkstoff zu einer Arbeitsstation transportiert wird, das Innere des rohrförmigen Werkstoffs so bearbeitet, insbesondere spanabhebend bearbeitet, wird, daß ein erster und zweiter Durchmesser gebildet werden, die durch eine erste Schulter voneinander getrennt sind,

ein zylindrisches Element vom rohrförmigen Werkstoff abgeschnitten w.ird,

das zylindrische Element in eine erste Haltevorrichtung gelegt wird,

ein ringförmiges Element, das eine Umfangsflache aufweist, die einen gezahnten Abschnitt besitzt, der durch eine Nut von einer zweiten Schulter getrennt ist, in eine zweite Haltevorrichtung gelegt wird,
die zweite Haltevorrichtung bezüglich der ersten

Haltevorrichtung bewegt wird, um das ringförmige Element mit dem zweiten Durchmesser des zylindrisehen Elements auszurichten,

eine Kraft auf die zweite Haltevorrichtung ausgeübt wird, um den gezahnten Abschnitt in Anlage an den ersten Durchmesser des zylindrischen Elements zu bringen, und

die zweite Haltevorrichtung weiter auf die erste Haltevorrichtung zu bewegt wird, um die Materialverformung am ersten Durchmesser durch den gezahnten Abschnitt zu steuern, bis die zweite Schulter an der ersten Schulter angreift, wodurch eine mechanische Verbindung hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiters gekennzeichnet dadurch, daß

ein Hartlot in die Nut in der Umfangsfläche des ringförmigen Elements gelegt wird, bevor das ringförmige Element in den zweiten Durchmesser des zylindrischen Elements bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, weiters gekennzeichnet dadurch, daß

das zylindrische Element mit dem ringförmigen Element als Einsatz von der ersten und zweiten Haltevorrichtung zu einem Ofen transportiert wird, in dem die Temperatur ausreichend ist, damit das Hartlot schmilzt und aus der Nut in den gezahnten Abschnitt fließt und eine Hartlotverbindung mit dem ersten Durchmesser herstellt, um die mechanische Verbindung ausreichend zu verstärken, damit eine Drehbewegung des ringförmigen Elements bezüglich des zylindrischen Elements verhindert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, weiters gekennzeichnet dadurch, daß

ein konischer Abschnitt auf der Innenfläche des ringförmigen Elements gebildet wird, wobei die Kupplung an dem konischen Abschnitt angreift,' um ein Drehmoment von einem Antriebsteil auf das zylindrische Element zu übertragen.

5. Nabe, hergestellt nach dem Verfahren einer der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 3.