DE4325443A1 - Arretierbare Freilaufkupplung für Kinderfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine arretierbare Freilaufkupplung für Kinderfahrzeuge gemäß der dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Bei den in Betracht kommenden Kinderfahrzeugen han­ delt es sich insbesondere um Dreiräder, bei denen das gelenkte Vorderrad durch Fußkraft mittels beidseitig je einer Tretkurbel angetrieben wird. Derartige Dreiräder sind insbesondere als Fahrzeuge für Kinder im Alter von etwa ein bis vier Jahren geeignet, wobei die jüngeren Kinder, zunächst das Dreirad nicht selbst aktiv antrei­ bend, allein den Lenkvorgang erlernen können. Daher sind bekannte Ausführungsformen derartiger Dreiräder besonders beliebt, bei welchen im hinteren Bereich ihres Rahmens eine Aufnahme zur wahlweisen Montage einer Griffstange angeordnet ist, mit deren Hilfe das Dreirad von einem Erwachsenen bequem geschoben werden kann.

Bei den einfachsten Ausführungsformen derartiger Dreiräder sind die Tretkurbeln mit dem Radkörper starr verbunden, d. h. sie werden bei Unterbrechung des Antriebs und weiterfahrendem Fahrzeug bzw. während des Schiebens ständig mitbewegt, was insbesondere bei verhältnismäßig schneller Fahrt des Fahrzeugs eine Unfall- und Verlet­ zungsgefahr in sich birgt.

Aus dieser Erkenntnis heraus haben sich weitgehend Dreiräder durchgesetzt, bei welchen der Tretantrieb mit einer Freilaufkupplung ausgerüstet ist. Bei einer bekann­ ten Ausführungsform eines derartigen Tretantriebs nach der DE-PS 15 05 935 kann durch entsprechende Tretrichtung wahlweise vorwärts und rückwärts gefahren werden. Zwischen den beiden möglichen Fahrtrichtungen ist eine Freilauf­ stellung mit einem verhältnismäßig kleinen Umsteuerbereich vorgesehen. Nachteilig ist jedoch bei diesem Tretantrieb, daß es dem Fahrzeugbenutzer nicht möglich ist, mit der Tretkurbel das Antriebsrad ohne Totgang anzutreiben, was sich insbesondere dann negativ auswirkt, wenn jüngere Kinder das aktive Fahren mit einem derartigen Dreirad erlernen sollen. Auch beinhaltet dieser Tretantrieb wei­ terhin dadurch eine gewisse Verletzungsgefahr, daß die Tretkurbeln dann von dem Rad bei einem freirollenden bzw. geschobenen Fahrzeug angetrieben werden, wenn der Fahr­ zeugbenutzer die Tretkurbeln aus der Freilaufstellung entgegen der Drehrichtung des Rades bewegt.

Aus diesem Grunde wurde bei einer späteren Ausfüh­ rungsform derartiger Dreiräder die beschriebene Freilauf­ kupplung modifiziert, so daß durch Betätigung der Tretkur­ beln nur noch vorwärts gefahren werden kann, bei frei rollendem Fahrzeug und bei Umkehrung der Tretrichtung ständig der Freilauf aktiviert ist. Um es jedoch insbeson­ dere kleineren Kindern wahlweise zu ermöglichen, durch Betätigung der Tretkurbeln in entsprechender Richtung auch rückwärts fahren zu können, kann bei einem Tretantrieb ge­ mäß der DE-OS 32 22 736 eine derartige Freilaufkupplung wahlweise von Hand auf einfache Weise arretiert werden. Die bekannte Ausführungsform dieses Antriebs umfaßt eine mit dem angetriebenen Rad formschlüssig verbundene Naben­ hülse, welche auf ihrem Innenumfang angeordnete Eingriffs­ flächen für eine Gesperreverzahnung trägt, in welche bei entsprechender Drehrichtung ein Klinkengesperre eingreift. Das Klinkengesperre umfaßt einen mit den Tretkurbeln form­ schlüssig verbundenen Sperrklinkenträger, in welchem eine unter Federspannung an der Innenumfangsfläche der Naben­ hülse geneigt anliegende Sperrklinke ruht. Bei einer der Vorwärtsbewegung des Dreirads entsprechenden Drehrichtung der Tretkurbeln wird der Sperrklinkenträger in demjenigen Drehsinn gedreht, daß die Sperrklinke mit ihren geneigt abstehenden Klinkenenden in eine Eingriffsfläche der Ge­ sperreverzahnung eingreift und dadurch das auf die Tret­ kurbeln ausgeübte Drehmoment auf das Rad überträgt. Dabei wirkt lokal auf die Nabenhülse eine schräg nach außen gerichtete Kraftkomponente. Da durch diese Kraftkomponente eine Tendenz der Nabenhülse zum Aufweiten besteht, ist diese durch einen außen aufgeschobenen Metallring zusätz­ lich verstärkt. Zur wahlweisen Arretierung umfaßt der Antrieb eine mit dem angetriebenen Rad formschlüssig ver­ bundene Mitnehmerbuchse, welche gleichzeitig ein Lager des Rades auf der mit den Tretkurbeln verbundenen Achse bil­ det. Die Mitnehmerbuchse weist an ihrem einer Tretkurbel zugewandten Ende ein Außensechskantprofil auf. In Dreh­ richtung mit den Tretkurbeln formschlüssig, in axialer Richtung hingegen verschiebbar gelagert, ist eine Mitneh­ merhülse vorgesehen, welche an ihrem der Mitnehmerbuchse zugewandten Ende ein Innensechskantprofil aufweist. Wird die Mitnehmerhülse derart axial verlagert, daß sich ihr Sechskantinnenprofil mit dem Sechskantaußenprofil der Mitnehmerbuchse im Eingriff befindet, so besteht eine starre Verbindung zwischen den Tretkurbeln und dem Rad, der Freilauf ist also blockiert. Durch Verlagerung der Mitnehmerhülse nach außen, wodurch die Kopplung von Innen­ zu Außenprofil aufgehoben wird, läßt sich der Antrieb entarretieren, wodurch die Kraftübertragung allein über die Freilaufkupplung erfolgt.

Hat sich ein derartiger Antrieb als für die Bedürf­ nisse von Dreirädern benutzenden Kindern als besonders geeignet erwiesen, so ist es insbesondere durch die wach­ sende Konkurrenz auf dem Kinderfahrzeugmarkt durch ausländische Billiganbieter von Nachteil, daß der beschriebe­ ne Antrieb relativ aufwendig in seiner Herstellung ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen der­ artigen Antrieb so weiterzuentwickeln, daß dieser einfa­ cher und preisgünstiger in seiner Herstellung ist und gleichzeitig seine Funktionssicherheit verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiederge­ gebene Erfindung gelöst.

Dadurch, daß der Sperrklinkenträger zwei radial ge­ genüberliegend angeordnete Klinkentaschen aufweist, in welchen jeweils eine gleichsinnig geneigt abstehende Sperrklinke ruht, wird die lokale Belastung der die Ein­ griffsflächen für eine Gesperreverzahnung umfassenden Nabenhülse erheblich reduziert, wodurch einerseits auf den Metallring verzichtet und andererseits die Materialstärke der Nabenhülse reduziert werden kann. Durch Einrastmittel, welche die Mitnehmerhülse wahlweise in der mit der Mit­ nehmerbuchse drehfest im Eingriff befindlichen Position arretieren, ist gewährleistet, daß auch nach einer Viel­ zahl von Betätigungen der Arretierung und den dadurch bedingten Verschleiß sich die Mitnehmerhülse nicht selbst­ tätig aus ihrer Position verlagern kann.

Da auch die auf eine Sperrklinke wirkenden Kräfte durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Freilaufkupplung verringert werden, können die Sperrklinken gemäß Anspruch 2 aus Kunststoff im Spritzgußverfahren hergestellt werden, wodurch sich der Herstellungsaufwand der Freilaufkupplung weiter reduziert.

Eine besonders zu bevorzugende Ausgestaltung der Einrastmittel zur Positionierung von Mitnehmerhülse und Mitnehmerbuchse in ihrer gekoppelten Stellung ist Gegen­ stand des Anspruchs 3.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine arretierbare Freilaufkupplung in einer perspektivischen, teilgeschnittenen Darstellung;

Fig. 2 eine Nabenhülse derselben Freilaufkupplung in einer axialen Aufsicht;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Nabenhülse gemäß Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 einen Sperrklinkenträger der Freilaufkupplung in einer axialen Ansicht;

Fig. 5 denselben Sperrklinkenträger in einem Schnitt gemäß Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 eine Sperrklinkenanordnung der Freilaufkupp­ lung in einer Aufsicht;

Fig. 7 dieselbe Sperrklinkenanordnung in einem Schnitt gemäß Linie VII-VII in Fig. 6;

Fig. 8 eine Mitnehmerbuchse der Freilaufkupplung in einer axialen Ansicht;

Fig. 9 einen Schnitt durch dieselbe Mitnehmerbuchse gemäß Linie IX-IX in Fig. 8;

Fig. 10 eine Mitnehmerhülse der Freilaufkupplung in einer axialen Ansicht;

Fig. 11 einen Schnitt durch dieselbe Mitnehmerhülse gemäß Linie XI-XI in Fig. 10;

Fig. 12 einen axialen Schnitt durch die in einem Rad montierte, arretierbare Freilaufkupplung, welche oberhalb der Drehachse des Rades im Zustand "arretiert", unterhalb der Drehachse des Rades im Zustand "entarretiert" darge­ stellt ist.

Die in Fig. 1 und 12 insgesamt mit 100 bezeichnete Freilaufkupplung umfaßt eine Nabenhülse 1, welche mittels einer Lagerbuchse 2 drehbar auf einem Nabenrohrteil 3 gelagert ist. Die Nabenhülse 1 weist auf ihrem Außenumfang axial ausgerichtete Ansätze 4 auf, welche bei montierter Nabenhülse in entsprechende Nuten des in Fig. 1 nicht dargestellten Rades 7 eingreifen und für die Verdrehsi­ cherheit der Nabenhülse 1 in dem Rad 7 sorgen. Auf der die Nabe in axialer Richtung begrenzenden Stirnseite 39 umfaßt die Nabenhülse 1 einen nach außen überstehenden Umfangs­ bund 5, in welchen drei einen Winkel von 120° zueinander aufweisende Bohrungen 6 eingearbeitet sind, welche der Befestigung der Nabenhülse 1 an den in Fig. 12 gestrichelt angedeuten Rad 7 mittels dreier in den Radkörper einge­ drehter Schrauben 8 dienen. Die Nabenhülse 1 weist innen­ seitig eine zentrale Vertiefung 9 sowie eine sich von dieser nach außen erstreckende zentrale Bohrung 10 auf, in welche von innen die mit der Nabenhülse 1 eine Preßpassung bildende Lagerbuchse 2 eingesetzt ist. Den inneren An­ schlag der Lagerbuchse 2 bildet ein angeformter, überste­ hender Umfangsbund 11. An der inneren Umfangsfläche der Nabenhülse 1 ist eine Gesperreverzahnung 12 vorgesehen, welche dem Eingriff von Sperrklinken 13 dient.

Innerhalb der zentralen Vertiefung 9 ist mit dem Nabenrohrteil 3 mittels eines Querstifts 35 drehfest ver­ bunden ein Sperrklinkenträger 14 angeordnet, welcher radi­ al gegenüberliegend zwei Klinkentaschen 15 aufweist, wel­ che jeweils eine Sperrklinkenanordnung 13 aufnehmen (Fig. 4).

Eine Sperrklinke 13 besteht aus einem etwa einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisenden Lagerteil 16 und einem von diesem forterstreckenden Mitnehmerarm 17, welcher an dem Lagerteil 16 einstückig angeformt ist (Fig. 7). Senkrecht zur Längsausdehnung des Lagerteils 16 ist in die Sperrklinke 13 entlang der Symmetrieachse S ein Spalt 18 eingearbeitet, der den sich von dem Lagerteil 16 for­ terstreckenden Teil der Sperrklinke 13 in zwei gleiche Mitnehmerarme 17a, 17b unterteilt. Mit den Lagerteilen 16 ruhen die Sperrklinken 13 derart in den Ausnehmungen 15, daß sie um gewisse Winkel um zur Drehachse D des Sperr­ klinkenträgers 14 parallele Achsen verschwenkt werden können. Mittels eines Federringes 19, welcher in die Schlitze 18 beider Sperrklinken 13 eingreift und diese in die jeweilige Klinkentasche 15 drückt, sind die Sperrklin­ ken 13 gehaltert. Der mit dem Federring 19 in Berührung stehende Bereich 20 einer jeden Sperrklinke 13 ist derart ausgerichtet, daß die Einrastarme 17 der Sperrklinken 13, bezogen auf eine Rotation des Sperrklinkenträgers 14 um seine Drehachse D, gleichsinnig schräg von diesem so weit abstehen, daß die Mitnehmerarme 17, deren freie Enden zur Ausbildung von Berührungsflächen 21 abgeschrägt sind, den Innenumfang der Vertiefung 9 ständig berühren. Wird der Sperrklinkenträger 14 in dem durch den Pfeil P in Fig. 4 angedeuteten Sinne relativ zur Nabenhülse 1 gedreht, so werden die Mitnehmerarme 17 der Sperrklinken 13 durch die Gesperreverzahnung 12 der Nabenhülse 1 entgegen der Feder­ kraft des Federringes 19 nach innen verschwenkt und können daher die Gesperreverzahnung 12 im wesentlichen wider­ standsfrei passieren. Dieser Vorgang entspricht der Frei­ lauffunktion der Freilaufkupplung. Wir hingegen der Sperr­ klinkenträger 14 im umgekehrten Sinne gedreht, so haken die Mitnehmerarme 17 der Sperrklinken 13 in die Gesperre­ verzahnung 12 ein, und es findet eine schlupffreie Kraft­ übertragung von dem angetriebenen Sperrklinkenträger 14 auf die Gesperreverzahnung 12 der das Rad 7 antreibenden Nabenhülse 1 statt.

Auf dem Nabenrohrteil 3 ist des weiteren eine Mit­ nehmerbuchse 22 drehbar gelagert, welche auf ihrer dem Sperrklinkenträger 14 zugewandten Seite einen Bereich 23 eines kreisrunden Querschnitts aufweist. Dem Bereich 23 folgt ein radial überstehender Umfangsbund 24, von welchem aus sich bis zum seitlichen Ende der Mitnehmerbuchse 22 ein Sechskantaußenprofil 25 erstreckt. Das Sechskantaußen­ profil 25 dient einerseits der Herstellung einer drehfe­ sten Verbindung zwischen der Mitnehmerbuchse 22 und dem Rad 7, andererseits einem wahlweise drehfesten Zusammen­ wirken mit einer ebenfalls auf dem Nabenrohrteil gelager­ ten Mitnehmerhülse 26.

Die Mitnehmerhülse 26 ist durch einen diametralen Zylinderstift 34, welcher in Bohrungen 27 des Nabenrohr­ teils 3 eingesetzt ist und in innere achsparallele Aus­ sparungen 28 der Mitnehmerhülse 26 eingreift, auf dem Nabenrohrteil 3 drehfest gelagert (Fig. 12). Dadurch, daß die inneren Aussparungen 28 sich über die gesamte Länge der Mitnehmerhülse 26 erstrecken, kann diese unter Beibe­ haltung der drehfesten Verbindung auf dem Nabenrohrteil 3 in axialer Richtung verschoben werden. Auf der der Mit­ nehmerbuchse 22 zugewandten Seite umfaßt die Mitnehmerhül­ se 26 ein Sechskantinnenprofil 29, welches mit dem Sechs­ kantaußenprofil 25 durch axiales Verschieben der Mitneh­ merhülse 26 in Eingriff bringbar ist. Am Außenumfang der Mitnehmerhülse ist ein Handhabungsbund 30 vorgesehen, welcher die Betätigung der Mitnehmerhülse 26 erleichtert.

In der in Fig. 1 und dem oberen Teil von Fig. 12 dargestellten Betriebsstellung befindet sich die Mitneh­ merhülse 26 im Eingriff mit der Mitnehmerbuchse 22. Der Positionierung der Mitnehmerhülse 26 dienen an dieser angeformte, an ihren freien Enden nach innen gerichtete Verdickungen 31 aufweisende Laschen 32, welche in an dem Sechskantprofil 25 der Mitnehmerbuchse 22 vorgesehene Vertiefungen 33 einschnappen. Eine Drehbewegung des Naben­ rohrteils 3, welche im Betrieb mittels der in der Zeich­ nung nicht dargestellten Tretkurbeln eingeleitet wird, wird über den diametralen Zylinderstift 34 auf die Mit­ nehmerhülse 26 übertragen, welche die Mitnehmerbuchse 22 antreibt, die sich wiederum im permanenten Eingriff mit dem Rad 7 befindet. Daher ist in dieser Betriebsstellung über die Sechskantaußen/Innenprofile 25, 29 der Mitnehmer­ buchse 22 und der Mitnehmerhülse 26 das Nabenrohrteil 3 mit dem Rad 7 drehfest verbunden, wodurch der Antrieb von den Tretkurbeln unmittelbar und starr auf das Rad 7 über­ tragen wird.

In der Stellung der Mitnehmerhülse 26 gemäß des unte­ ren Teils der Fig. 12 befindet sich diese nicht im Ein­ griff mit der Mitnehmerbuchse 22, so daß die nur mit dem Zylinderstift 34 im Eingriff befindliche Mitnehmerhülse 26 leer umläuft. Das mittels der nicht dargestellten Tretkur­ beln in das Nabenrohrteil 3 eingeleitete Antriebsmoment wird daher über den Sperrklinkenträger 14 und die Sperr­ klinkenanordnungen 13 in der beschriebenen Weise auf die verdrehfest in dem Rad 7 gelagerte Nabenhülse 1 übertra­ gen. Demnach wird in dieser Stellung der Mitnahmehülse 26 das in das Nabenrohrteil 3 eingeleitete Drehmoment lediglich in der einer Vorwärtsfahrt entsprechende Drehrichtung auf das Rad 7 übertragen, wobei in umgekehrter Drehrich­ tung der Freilauf aktiviert ist. Eine in der Zeichnung nicht dargestellte Sicherungsbuchse, welche auf der Achse der ebenfalls nicht dargestellten Tretkurbel ruht, bildet einen äußeren Anschlag für die Nabenhülse 26 und positio­ niert diese in der Stellung "entarretiert".

Die vorbeschriebene, erfindungsgemäße arretierbare Freilaufkupplung 100 ist in dem Rad 7 auf einfache Weise wie folgt montierfähig:

• - zunächst wird der diametrale Zylinderstift 34 in die nahe eines Endes in dem Nabenrohrteil 3 angeordneten Bohrungen 27 eingepreßt;
• - dann werden von der dem Zylinderstift 34 gegenüber­ liegenden Seite des Nabenrohrteils 3 die Mitnehmerbuchse 22 aufgeschoben und der weitere, die drehfeste Verbindung zwischen dem Sperrklinkenträger 14 und dem Nabenrohrteil 3 herstellende Querstift 35 in diametral angeordnete Bohrun­ gen 36 eingesetzt,
• - der mit diametral angeordneten Aussparungen 37 versehene und mit den Sperrklinkenanordnungen 13 sowie dem Federring 19 vormontierte Sperrklinkenträger 14 auf das Nabenrohrteil 3 derart aufgeschoben, daß der Zylinderstift 35 sich im Eingriff mit den Aussparungen 37 befindet;
• - die mit der Lagerbuchse 2 vormontierte Nabenhülse 1 auf das Nabenrohrteil 3 geschoben,
• - die derart vorbereitete Freilaufkupplung in die Nabe des Rads 7 eingeschoben und in diesem mittels einge­ drehter Schrauben 8 verankert.

Die Mitnehmerbuchse 22 greift dabei in ein Sechskan­ tinnenprofil 38 des Rades 7 ein, der Umfangsbund 24 bildet hierbei einen Anschlag, welcher die einzelnen Bauteile gegen axiale Verschiebungen sichert. Abschließend wird von der der Nabenhülse 1 gegenüberliegenden Seite die Mitneh­ merhülse 26 auf das Nabenrohrteil derart aufgeschoben, daß der Zylinderstift 34 in die Aussparungen 28 eingreift.

Claims (3)

1. Arretierbare Freilaufkupplung (100) für Kinder­ fahrzeuge, insbesondere für das Vorderrad (7) eines Kin­ derdreirades,
mit einem zentralen Nabenrohrteil (3) zur beidseiti­ gen Aufnahme einer Tretkurbel,
mit einer mit dem angetriebenen Rad (7) formschlüssig verbundenen Nabenhülse (1), welche eine auf dem Innenum­ fang einer zentralen Vertiefung (9) angeordnete Gesperre­ verzahnung (12) umfaßt,
mit einem in einer zentralen Vertiefung (9) der Na­ benhülse (1) angeordneten Sperrklinkenträger (14), welcher mit dem zentralen Nabenrohrteil (3) verdrehfest verbunden ist,
mit in dem Sperrklinkenträger (14) ruhenden Sperr­ klinken (13), deren von dem Sperrklinkenträger (14) ge­ neigt abstehende Mitnehmerarme (17) unter Federspannung an der Innenumfangsfläche der Nabenhülse anliegen,
mit einer mit dem angetriebenen Rad (7) formschlüssig verbundenen Mitnehmerbuchse (22),
und mit einer in Drehrichtung formschlüssig, in axialer Richtung verschiebbar auf dem Nabenrohrteil (3) gelagerten Mitnehmerhülse (26), welche durch eine axiale Verschiebung wahlweise drehfest mit der Mitnehmerbuchse (22) in Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sperrklinkenträger (14) zwei radial gegen­ überliegend angeordnete Klinkentaschen (15) aufweist, in welchen jeweils eine gleichsinnig geneigt abstehende Sperrklinke (13) ruht,
und daß die Mitnehmerbuchse (22) und die Mitnehmer­ hülse (26) Einrastmittel (31, 32, 33) umfassen, welche die Mitnehmerhülse (26) wahlweise in der mit der Mitnehmer­ buchse (22) drehfest im Eingriff befindlichen Position arretieren.

2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sperrklinken (13) einstückig aus Kunst­ stoff im Spritzgußverfahren hergestellt sind.

3. Freilaufkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrastmittel (31, 32, 33) an der Mitnehmerhülse (26) vorgesehene, sich parallel zur Dreh­ achse D erstreckende, an ihren freien Enden nach innen gerichtete Verdickungen (31) aufweisende Laschen (32) sind, welche in Aussparungen (33) einschnappen, die in die laterale Oberfläche der Mitnehmerbuchse (22) eingearbeitet sind.