DE60000754T2

DE60000754T2 - Drehbare Dichtungsanordnung für eine Fahrradantriebsnabe

Info

Publication number: DE60000754T2
Application number: DE60000754T
Authority: DE
Inventors: Akihiko Shoge
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP3428559B2; US6325386B1; CN1270108A; EP1040993A2; ATE227667T1; JP2000302081A; TW534004U; EP1040993B2; EP1040993B1; EP1040993A3; CN1196878C; DE60000754T3; DE60000754D1

Description

Fahrräder, insbesondere Freizeitfahrräder, auch als City- Cruisers bezeichnet, sind billig und leicht zu fahren, werden daher verbreitet verwendet, um zur Arbeit oder zur Schule zu fahren oder um einzukaufen.
Bei dieser Art Freizeitfahrrad ist manchmal ein innenliegendes Nabengetriebe am hinteren Rad montiert, um bei großen Geschwindigkeiten über flaches Gebiet zu fahren oder mit minimaler Anstrengung bergauf zu fahren.
Ein innenliegendes Nabengetriebe weist allgemein eine Nabenachse auf, welche an dem Fahrradrahmen befestigt ist; ein Nabengehäuse, das um die Nabenachse rotieren kann; ein Antriebselement, um eine Antriebskraft von einer Antriebskette aufzunehmen; einen Planetengetriebemechanismus, der in dem Nabengehäuse untergebracht ist, um die Antriebskraft vom Antriebselement über eine Vielzahl von Übertragungspfaden auf das Nabengehäuse zu übertragen; und einen Kupplungsmechanismus, um unter der Vielzahl von Übertragungspfaden auszuwählen.
Der Kupplungsmechanismus hat ein Kupplungselement, um den Antriebsübertragungspfad zu schalten, durch eine Bewegung in Richtung der Nabenachse und eine Druckstange, die das Kupplungselement drückt. Da sich das Antriebselement und das Nabengehäuse relativ zueinander drehen können, ist zwischen den beiden ein Raum, der zu dem Risiko führt, daß Wasser, Schmutz und andere Verunreinigungen in das Innere des Nabengehäuses eintreten und die Bedienung des Planetengetriebemechanismus und anderer Bestandteile negativ beeinflussen. Einige innenliegende Nabengetriebe verwenden einen labyrinthartigen Dichtungs mechanismus, um den Eintritt von Verunreinigungen in das Nabengehäuse zu verhindern. Da sich jedoch ein solches System auf versetzte Barrierenwände, mit Abständen zwischen den Barrierenwänden stützt, besteht immer noch das Risiko, daß Verschmutzungen zwischen die Barrierenwände wandern können, und in das Innere des Nabengehäuses eintreten, insbesondere, wenn die Nabe in Wasser eingetaucht wird. Andere innenliegende Nabengetriebe verwenden eine Gummidichtung, die auf einer inneren Umfangsoberfläche eines ringförmigen Metallrings montiert ist, die im Gegenzug auf die innere Umfangsoberfläche des Nabengehäuses druckgepreßt ist. Während ein derartiger Dichtungsmechanismus effektiv ist, wird die Gummidichtung unvermeidbar als Folge des gleitenden Kontaktes im Antriebselement abgenutzt, da sich die Nabe bezüglich des Antriebselementes dreht. Da der Ring, der die Gummidichtung enthält, auf die innere Umfangsoberfläche des Nabengehäuses druckgepreßt ist, ist eine Entfernung der alten Dichtung und der Einbau einer neuen Dichtung sehr schwierig.
Daher ist es wünschenswert, ein Dichtungssystem zu haben, welches leicht entfernt und ersetzt werden kann.
Die europäische Patentanmeldung EP 0 876 953 A2 offenbart ein innenliegendes Nabengetriebe für ein Fahrrad. Das Nabengetriebe weist eine Nabenachse mit einer Wellenachse auf, um das Getriebe an einem Fahrradrahmen zu befestigen, ein Antriebselement, welches drehbar bezüglich der Nabenachse gelagert ist und einem Planetengetriebemechanismus.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Dichtung für eine Fahrradnabe gerichtet, die effektiv den Eintritt von Verschmutzungen in die Nabe verhindert, und weiterhin die leichte Entfernung und das Ersetzen der Dichtung erlaubt. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Dichtung für eine Fahrradnabe ein ringförmiges Gehäuse und ein ringförmiges Dichtungselement auf. Das Gehäuse weist eine Seitenwand auf, welche eine Vielzahl von umfänglich angebrachten Schlitzen definiert. Das Dichtungselement ist an einem Gehäuse befestigt und erstreckt sich radial nach innen. Das Dichtungselement ist aus einem elastischen Material gebildet, und das Gehäuse ist aus einem Material gebildet, das steifer ist als das Dichtungselement.
Wenn die vorliegende Erfindung auf eine Fahrradnabe angewandt wird, weist die Fahrradnabe ein Nabengehäuse auf, das sich um eine Nabenachse dreht, wobei das Nabengehäuse wenigstens, einen Nabenkupplungsvorsprung und/oder eine Nabenkupplungsnut auf weist; ein inneres Element ist koaxial mit dem Nabengehäuse angeordnet; ein Getriebe um eine Antriebskraft über eine Vielzahl von Übertragungspfaden auf das Nabengehäuse zu übertragen; und eine Dichtung. Die Dichtung, weist ein ringförmiges Gehäuse und ein Dichtungselement auf. Das Gehäuse weist eine Seitenwand auf, die wenigstens einen Seitenwandkupplungsvorsprung und/oder eine Seitenwandkupplungsnut aufweist, die jeweils wenigstens in die Nabenkupplungsnut und/oder den Nabenkupplungsvorsprung eingreift. Das Dichtungselement ist an dem Gehäuse befestigt, erstreckt sich radial nach innen und berührt das innere Element.
Die Seitenwand definiert eine Vielzahl von umfänglich angeordneten Schlitzen.
Das innere Element kann ein Lagerkonus oder ein Antriebselement sein, um die Antriebskraft an das Nabengehäuse zu übertragen.
Bei einer spezielleren Ausführungsform einer Fahrradnabe, welche die vorliegende Erfindung beinhaltet, ist wenigstens der Nabenkupplungsvorsprung und/oder die Nabenkupplungsnut eine Nabenkupplungsnut, die auf einer äußeren Umfangsoberfläche des Nabengehäuses angebracht ist, die wenigstens den Seitenwandkupplungsvorsprung aufweist, und/oder die Seitenwandkupplungsnut ist ein Seitenwandkupplungsvorsprung, der auf einer inneren Umfangsoberfläche der Seitenwand angebracht ist und in die Nabenkupplungsnut eingreift. Die Vielzahl von umfänglich angeordneten Schlitzen erstrecken sich durch ein Ende der Seitenwand, die an das Nabengehäuse gekoppelt ist. Diese Struktur macht es sehr leicht, die Dichtung in das Nabengehäuse einzubauen oder aus dieser zu entfernen, insbesondere, wenn das Gehäuse aus Metall und das Dichtelement aus Gummi gebildet ist, da die Schlitze dem Ende des Gehäuses erlauben, von dem Nabengehäuse auseinandergespreizt zu werden.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Fahrrades, das eine spezielle Ausführungsform eines erfindungsgemäßen innenliegenden Nabengetriebes aufweist;
Fig. 2 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer besonderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen innenliegenden Nabengetriebes;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Detailansicht des innenliegenden Nabengetriebes aus Fig. 2 in der Position in einer kleinen Gangposition;
Fig. 4 ist eine Schrägansicht eines Betätigungsmechanismus, der in dem in Fig. 2 gezeigten innenliegenden Nabengetriebe verwendet wird;
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die die Betätigung der in Fig. 4 dargestellten Schalttaste und Nockenoberfläche zeigt;
Fig. 6 ist eine detaillierte Ansicht der Preßstangenanordnung, die in Fig. 4 gezeigt ist,
Fig. 7 ist eine vergrößerte Detailansicht des innenliegenden Nabengetriebes aus Fig. 2 in einer direkten Antriebsstellung;
Fig. 8 ist eine vergrößerte Detailansicht des innenliegenden Nabengetriebes aus Fig. 2 in der Position einer hohen Gangposition;
Fig. 9 ist eine detailliertere Ansicht der in Fig. 2 gezeigten Antriebselementdichtung;
Fig. 10 ist eine teilweise Explosionsansicht des innenliegenden Nabengetriebes, die die Antriebselementdichtung zeigt; und
Fig. 11 ist eine detailliertere Ansicht des Lagerkonusdichtung, die in Fig. 2 gezeigt ist.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Fahrrades, welche eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen innenliegenden Nabengetriebes verwendet. Dieses Fahrrad ist ein Freizeitfahrrad, welches einen Rahmen 1 mit einem doppelschleifenartigen Rahmenkörper 2 und eine vordere Gabel 3, ein Lenkelement 4, ein Antriebselement 5, ein Vorderrad 6, ein Hinterrad 7, an welches eine innenliegendes Dreigangnabengetriebe 10 montiert wurde, eine vordere Bremsvorrichtung 8, eine hintere Schaltkomponente 9, um das innenliegende Nabengetriebe 10 direkt mit der Hand zu betätigen und einen Sattel 11 aufweist.
Die Lenkerkomponente 4 hat einen Lenkschaft 14, der an dem oberen Teil der vorderen Gabel 3 befestigt ist und eine Lenkstange 15, die an dem Lenkerschaft 14 befestigt ist. Ein Bremshebel 16, der einen Teil der vorderen Bremsvorrichtung 8 bildet, ein Griff 17 und die Gangschaltkomponente 9 sind am rechten Ende der Lenkstange 15 montiert. Die Gangschaltkomponente 9 ist an dem Bremshebel 16 auf der Innenseite des Bremshebels 16 montiert und ist mit dem innenliegenden Nabengetriebe 10 mittels eines Schaltsteuerkabels 73 verbunden, wobei das Schaltsteuerkabel 73 ein inneres Kabel und eine äußere Hülle aufweist, welche durch ein spiralförmiges äußeres Kabel gebildet wird. Die Gangschaltkomponente 9 weist eine gewöhnliche Struktur auf, mit einem Aufwickelhebel, um das innere Kabel aufzuwickeln und einem Lockerungshebel, der die Aufwickelbetätigung des Aufwickelhebels lockert und das innere Kabel ausgibt, und daher hier nicht im einzelnen beschrieben wird, auf. Die Antriebskomponente 5 hat eine Getriebelkurbel 18, die am unteren Tretlager (Klammerbereich) des Rahmenkörpers 2 vorgesehen ist, eine Kette 19, die um die Getriebekurbel 18 führt und das innenliegende Nabengetriebe 10. Das innenliegende Nabengetriebe 10 ist eine mit einer Rücktrittbremse ausgestattete Nabe mit einer 3-Stufen-Struktur, welche Kraftübertragungspfade zum Herunterschalten, zum direkten Antrieb und zum Hochschalten aufweist. Wie in Fig. 2 gezeigt, hat das innenliegende Nabengetriebe 10 eine Nabenachse 21, die an den hinteren Ausfall 2a des Rahmenkörpers 2 des Fahrrades befestigt ist, ein Antriebselement 22, das um den äußeren Umfang an einem Ende der Nabenachse 21 angeordnet ist, ein Nabengehäuse 23, das weiterhin um den äußeren Umfang der Nabenachse 21 und des Antriebselements 22 angeordnet ist, einen Planetengetriebemechahismus 24, einen Betätigungsmechanismus 25, um einen Kraftübertragungspfad auszuwählen, einen Umkehrhebel 26, um einen Betätigungsmechanismus 25 zu aktivieren und eine Rücktrittbremse 27.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, ist die Nabenachse 21 ein stangenartiges Element, welches in seiner Mitte einen größeren Durchmesser, und an beiden Enden einen kleineren Durchmesser hat. Gewinde sind an beiden Enden der Nabenachse 21 gebildet. Ein Betätigungsloch 21a ist in dem axialen Bereich der Nabenachse 21 vom rechten Ende zur Mitte in Fig. 2 gebildet, und eine Durchgangsnut 21b ist in der Umgebung des Bodens des Betätigungsloches 21a gebildet. Die Durchgangsnut 21b verläuft durch die Achse der Nabenachse 21 und ist bezüglich der Wellenachse um einen speziellen Nutneigungswinkel β geneigt (s. Fig. 5).
Die Durchgangsnut 21b ist durch Verdrehung in Richtung der der Vorwärtsrichtung gegenüberliegenden Seite, verlaufend von rechts nach links in Fig. 5, gebildet. Die Durchgangsnut 21b wird gebildet, indem ein Endbohrer mit vorgegebenem Durchmesser verwendet wird, um Löcher zu bilden, die durch die Achse verlaufen, und in dem dann der Bohrer in Richtung der Mitte in der axialen Richtung geführt wird, während die Nabenachse 21 langsam in der Vorwärtsrichtung gedreht wird. Daher ist die Durchgangsnut 21b als kontinuierliche Spirale gestaltet, in der die Durchgangslöcher, die an beiden Enden schneiden, sich graduell gemäß der Bewegung in der axialen Richtung drehen. Der Nutneigungswinkel β sollte von 10 bis 50 Grad reichen.
Ein Ende des Antriebselements 22 ist drehbar auf der Nabenachse 21 über Kugeln 30 und einem Nabenkonus 31 gelagert, und ein Nabenzahn 32 ist um den äußeren Umfang des Antriebselementes 22 an einem Ende durch einen Schnappring 101 befestigt. Eine Vielzahl von inneren Kerbzähnen 22a sind in der axialen Richtung um den inneren Umfang am anderen Ende des Antriebselementes 22 gebildet. Das Nabengehäuse 23 ist ein röhrenförmiges Element, und ein Gehäuseabstand 23a, um den inneren Umfang desselben beinhaltet das Antriebselement 22 und den Planetengetriebemechanismus 24. Das Nabengehäuse 23 kann um die Nabenachse 21 über Kugeln 33 und 34 einen Nabenlagerkonus 35 drehen. Flansche 36 und 37 zum Stützen von Speichern 7a (s. Fig. 1) sind an beiden Enden des äußeren Umfangs des Nabengehäuses 23 befestigt. Eine Antriebselementdichtung 100 mit einem ringförmigen Gehäuse 104, welches an das Nabengehäuse 23 gekoppelt ist, und ein ringförmiges Dichtelement 108, welches das Antriebselement 22 berührt, ist auf der rechten Seite des innenliegenden Nabengetriebes 10 angeordnet. Ähnlich ist eine Konusdichtung 200 mit einem ringförmigen Gehäuse 204, welches an die Nabenachse 23 gekoppelt ist, und ein ringförmiges Dichtelement 208, welches den Konus 35 berührt, auf der linken Seite des innenliegenden Nabengetriebes 10 angeordnet.
Der Planetengetriebemechanismus 24 hat ein Sonnenrad 40, welches koaxial und gemeinsam mit der Nabenachse 21 gebildet ist, einen Getrieberahmen 41, der um den äußeren Umfang der Nabenachse 21 angeordnet ist, drei Planetenräder 42 (nur ein Planetenrad ist in der Figur gezeigt), die mit dem Sonnenrad 40 in Eingriff stehen und ein Hohlrad 43. Der Getrieberahmen 41 ist ein röhrenförmiges Element, und ist drehbar auf der Nabenachse 21 gelagert. Drei Vertiefungen 41a sind in der Umfangsrichtung des Getrieberahmens 41 gebildet, und die Planetenräder 42 sind drehbar durch Bolzen 44 in diesen verschiedenen Vertiefungen 41a gelagert. Die inneren Kerbzähne 41b sind um den inneren Umfang an einem Ende des Getrieberahmens 41 gebildet, und äußere Kerbzähne 41c (Fig. 2) sind in den äußeren Umfang am anderen Ende gebildet.
Das Hohlrad 43 ist in einer annähernd zylindrischen Form gebildet und erstreckt sich von den Planetenrädern 42 in Richtung des äußeren Umfangs des Antriebselementes 22. Die inneren Zähne 43b sind um den inneren Umfang an dem anderen Ende des Hohlrades 43 gebildet. Die Planetenräder 42 stehen in Eingriff mit dem Sonnenrad 40, wie oben erwähnt, aber zur gleichen Zeit stehen sie auch in Eingriff mit den inneren Zähnen 43b des Hohlrades 43. Eine Vertiefung 43a ist an einem Ende des Hohlrades 43 gebildet, und eine Kupplungssperrklinke 53, welche einen Bestandteil einer ersten Einwegkupplung 50, wie in Fig. 4 gezeigt, bildet, ist schwenkbar durch einen Bolzen 54 in dieser Vertiefung 43a gelagert. Diese Kupplungssperrklinke 53 wird in der stehenden Richtung durch eine Torsionsspiralfeder 55 (Fig. 4) vorgespannt. Die erste Einwegkupplung 50 überträgt nur Antriebsdrehkraft in der Vorwärtsrichtung von dem Hohlrad 43 auf das Nabengehäuse 23. Die Kupplungssperrklinke 53 steht nur dann in Eingriff mit Ratschenzähnen 23b, die auf der inneren Umfangsoberfläche des Nabengehäuses 23 gebildet sind, wenn das Hohlrad 43 in der Vorwärtsrichtung gedreht wurde. Auch in einem eine Übertragung erlaubenden Zustand, in dem das Hohlrad 43 sich in der Vorwärtsrichtung dreht, kann die erste Einwegkupplung 50 zwischen einem Kraftübertragungszustand, in welchem die Kupplungssperrklinke 53 in die Ratschenzähne 10 und 23b eingreift und einem Übertragungsunterbrechungszustand des Zurückziehens von den Ratschenzähnen 23b, welche durch eine Bewegung der Kupplung, wie unten diskutiert, erreicht wird, schalten.
Eine zweite Einwegkupplung 51, die Drehkraft nur in der Vorwärtsrichtung vom Antriebselement 22 auf das Hohlrad 43 überträgt, ist zwischen dem Antriebselement 22 und dem Hohlrad 43 angeordnet. Eine dritte Einwegkupplung 52, die Drehkraft nur in der Vorwärtsrichtung von dem Getrieberahmen 41 auf das Nabengehäuse 23 überträgt, ist zwischen dem Getrieberahmen 41 und dem Nabengehäuse 23 angeordnet. Die dritte Einwegkupplung 52 hat ein röhrenförmiges Kupplungsgehäuse 56, in welchem innere Kerbzähne 56a um den inneren Umfang an einem Ende gebildet sind. Diese inneren Kerbzähne 56a greifen in die äußeren Kerbzähne 41c des Getrieberahmens 41 ein, und das Kupplungsgehäuse 56 dreht sich gemeinsam mit dem Getrieberahmen 41. Diese beiden Einwegkupplungen 51 und 52 können im Gegensatz zur ersten Einwegkupplung 50 keine Schaltung in einem übertragungsermöglichenden Zustand durchführen.
Der Betätigungsmechanismus 25 wird verwendet, um den Kraftübertragungspfad auszuwählen, und er weist ein Kupplungselement 45 und ein Kupplungssteuerelement 46 auf. Das Kupplungselement 45 schaltet das Antriebselement 22 und den Getrieberahmen 41 zwischen einem verbundenen Zustand und einem getrennten Zustand und schaltet auch die erste Einwegkupplung 50, zwischen einem Kraftübertragungszustand und einem Kraftunterbrechungszustand. Das Kupplungselement 45 ist um den äußeren Umfang der Nabenachse 21 so angeordnet, daß es sich drehen und in der axialen Richtung bewegen kann.
Wie in Fig. 4 gezeigt, ist das Kupplungselement 45 ein röhrenförmiges Element, und weist äußere Kerbzähne 45a auf, die um den äußeren Umfang an einem Ende desselben gebildet sind. Die äußeren Kerbzähne 45a stehen gleitend mit den inneren Kerbzähnen 22a des Antriebselementes 22 in Eingriff. Eine Komponente 45b mit großem Durchmesser ist an dem anderen Ende des Kupplungselementes 45 gebildet, und äußere Kerbzähne 45c sind um den äußeren Umfang desselben gebildet. Die äußeren Kerbzähne 45c können mit den inneren Kerbzähnen 41b, die auf dem Getrieberahmen 41 gebildet sind, in Eingriff stehen. Eine sich verjüngende Oberfläche 45d ist zwischen der Komponente 45b mit großem Durchmesser und einem Ende gebildet. Diese sich verjüngende Oberfläche 45d ist vorgesehen, um die Kupplungssperrklinke 53 der ersten Einwegkupplung 50 aus ihrer aufrechten Position (Kraftübertragungsposition), die durch die durchgezogene Linie gezeigt ist, in ihre zurückgezogene Position (Kraftunterbrechungsposition), welche durch die gepunktete Linie angezeigt ist, zu senken. Wenn sich das Kupplungselement 45 von links in Richtung der Herabschaltposition am rechten Ende bewegt, folgt die Kupplungssperrklinke 53 entlang der sich verjüngenden Oberfläche 45d, verläuft auf die Komponente 45b mit großem Durchmesser und wird in eine zurückgezogene Stellung gesenkt.
Wie in Fig. 3 gezeigt, sind zwei gestufte Komponenten 45e und 45f um den inneren Umfang des Kupplungselementes 45, mit zwischen ihnen liegenden Abständen in der axialen Richtung angeordnet. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist eine Vielzahl von Nockenoberflächen 47 auf der linken Stufenkomponente 45f mit Abständen dazwischen in der Umfangsrichtung gebildet.
Wie in Fig. 5 gezeigt, haben die Nockenoberflächen 47 eine flache Oberfläche 47a, die an einem Ende niedergedrückt ist, eine gekurvte Oberfläche 47b, die sich nach unten in der Vorwärtsrichtung A der ebenen Oberfläche 47a erstreckt, und eine Schrägfläche 47c, die nach oben führt. Der Neigungswinkel α bezüglich der Achse der Achse dieser Schrägfläche 47c sollte größer sein als der Nutneigungswinkel β der Durchgangsnut 21b und zwischen 20 und 70 Grad liegen.
Die Kupplungssteuerkomponente 46 bewegt das Kupplungselement 45 in der axialen Richtung der Nabenachse 21, und steht in Eingriff mit dem Kupplungselement 45, um die Drehkraft des Kupplungselementes 45 in eine Verschiebung in der axialen Richtung zu überführen. Die Kupplungssteuerkomponente 46 hat eine Druckstange 48, die sich in axialer Richtung durch das Betätigungsloch 21a bewegt, und eine Schalttaste 49, die durch die Druckstange 48 an die Seite des Getrieberahmens 41 gedrückt wird, wie in Fig. 3 gezeigt.
Wie in Fig. 6 gezeigt, hat die Druckstange 48 einen Betätiger 65 einer speziellen Länge, einen Betätiger 66, der auf dem entfernten Ende des Betätigers 65 so gebildet ist, daß sich ersterer in der axialen Richtung bewegen kann, und eine erste Spiralfeder 60, die zwischen dem Bediener 65 und dem Betätiger 66 vorgesehen ist. Der Bediener 65 hat eine Stangenkomponente 68 und eine Anschlagkomponente 69, die auf die Stangenkomponente 68 geschraubt ist. Eine Schraubenkomponente 68a ist auf dem Basisende der Stangenkomponente 68 gebildet, und eine Komponente 68b mit großem Durchmesser ist auf dem entfernten Ende gebildet. Diese Schraubkomponente 68a ist in die Anschlagkomponente 69 geschraubt. Die Komponente 68b mit großem Durchmesser ist rutschfähig in einem Führungsloch 66a, welches im Inneren des Betätigers 66 gebildet ist, montiert. Das Führungsloch 66a hat einen kleineren Durchmesser auf der Seite des Betätigers 66, was verhindert, daß der Betätiger 66 herauskommt. Die erste Spiralfeder 60 wird in einem komprimierten Zustand zwischen die Endoberfläche des Betätigers 66 und die Endkomponente der Anschlagskomponente 69 eingesetzt, und drückt den Betätiger 66 und den Bediener 65 weg voneinander. So wird das Kupplungselement 45 in Richtung des Getrieberahmens 41 vorgespannt, wenn der Betätiger 66 auf die Schalttaste 49 drückt.
Wie in Fig. 4 gezeigt, ist die Schalttaste 49 ein stangenartiges Element mit einem dreieckigen Querschnitt. Wenn sie gedrückt wird, bewegt sich die Schalttaste 49 durch die Durchgangsnut 21b, während sie sich in der gegenüber der, Vorwärtsrichtung entgegengesetzten Richtung dreht, das heißt während sie verdreht wird. Die Kontaktoberfläche der Schalttaste 49 gegen die Durchgangsnut 21b ist unter einem Winkel gebildet, der der Durchgangsnut 21b folgt. Wenn zum Beispiel ein Neigungswinkel β der Durchgangsnut 21b 30 Grad beträgt, ist der Winkel der Kontaktoberfläche 49b bezüglich der Achse auch ungefähr 30 Grad. In dieser Ausführungsform ist die Bewegung der Schalttaste 49 durch einen Haltering 63, der um den inneren Umfang am anderen Ende des Kupplungselementes 45 montiert ist, darauf beschränkt, innerhalb des Kupplungselementes 45 zu liegen. Daher kann die Schalttaste 49 tatsächlich nicht aus dem Kupplungselement 45 austreten, wie in Fig. 4 gezeigt. Anstelle dessen berührt die Schalttaste 49 den Haltering 63 und bewegt das Kupplungselement 45 nach links in Fig. 3.
Andererseits kann die Schalttaste 49 an die Nockenoberflächen 47 innerhalb des Kupplungselementes 45 anschlagen. Wenn das Kupplungselement 45 in der Vorwärtsrichtung in einem Zustand gedreht wird, in dem die Schalttaste 49 die flache Komponente 47a der Nockenoberfläche 47 angeschlagen hat, dann wird die Schalttaste 49 in Richtung der Führungsoberfläche der Durchgangsnut 21b durch die Schrägfläche 47c der Nockenoberfläche 47 gedrückt. Als Folge bewegt sich das Kupplungselement 45 nach rechts in der axialen Richtung. Genauer wird die Drehkraft des Kupplungselementes 45 in eine Verschiebung in axialer Richtung umgewandelt, um die Schaltsteuerung zu unterstützen.
Eine Vertiefung 49a wird an beiden Enden der Schalttaste 49 gebildet, und gegen diese Vertiefung 49a wird eine zweite Spiralfeder 61 gehalten, die an ihrem anderen Ende auf der Nabenachse 21 gehalten wird. Die Schalttaste 49 ist permanent in Richtung des Kupplungselementes 45 durch diese zweite Spiralfeder 61 vorgespannt. Eine dritte Spiralfeder 62 ist zwischen der Schalttaste 49 und dem Kupplungselement 45 zwischengelagert. Die dritte Spiralfeder 62 ist auf eine vorgegebene Gesamtlänge durch ein (nicht gezeigtes) Begrenzungselement begrenzt. Wenn sie zusammengedrückt ist, spannt die dritte Spiralfeder 62 die Schalttaste 49 und das Kupplungselement 45 weg voneinander, bevor das erstere das letztere anschlägt. Als Folge bleibt das Kupplungselement 45 gewöhnlich in einem festen Abstand von der Schalttaste 49, während der Bewegung und wird genau positioniert.
In dieser Ausführungsform nehmen die Vorspannkräfte der ersten bis dritten Spiralfedern 60, 61 und 62 in dieser Reihenfolge ab. Wenn die Federkraft der ersten Spiralfeder 60 kleiner wäre als diejenige der zweiten Spiralfeder 61, dann würde sogar, wenn die Schalttaste 49 durch die Preßstange 48 gedrückt wäre, die erste Spiralfeder 60 sich zusammenziehen und die Schalttaste 49 würde sich nicht bewegen. Wenn, die Federkraft der zweiten Spiralfeder 61 kleiner wäre als diejenige der dritten Spiralfeder 62, würde die Schalttaste 49 nicht in die Nockenoberfläche 47 eintreten, sogar wenn die Schalttaste 49 durch die zweite Spiralfeder 61 gedrückt wäre, und die Schaltsteuerung würde nicht unterstützt werden.
Die erste Spiralfeder 60 ist in einem relativ großen Abstand zwischen dem Bediener 65 und dem Betätiger 66 innerhalb des Betätigungsloches 21a vorgesehen, so daß es möglich ist, die Anzahl der Windungen zu erhöhen und dabei die Federkonstante und die Federkraft zu verringern. Entsprechend können die Federkonstanten und die Federkräfte der zweiten und dritten Spiralfedern 61 und 62 weiter verringert werden, was eine Verringerung der Gesamtkraft, welche benötigt wird, um die Druckstange 48 während eines Hochschaltens zu drücken, zu verringern. Dies würde im Gegenzug die Bedienkraft des Wickelhebels in der Schaltsteuerkomponente 9 verringern. Als Folge tritt auf dem inneren Kabel eine geringere Spannung auf, und das innere Kabel bricht nicht so häufig.
Der Umlenkhebel 26 ist an das axiale Ende der Nabenachse 21 montiert. Der Umlenkhebel 26 weist eine Stützklammer 70 auf, die am axialen Ende montiert ist und ein Verbindungselement 71, welches schwenkbar durch die Stützklammer 70 gestützt wird. Das äußere Gehäuse 73a eines Schaltsteuerkabels 73 wird an dieser Stützklammer 70 angehalten und ein inneres Kabel 73b wird an dem Verbindungsglied 71 angehalten. Das entfernte Ende des Verbindungsglieds 71 schlägt an das Basisende der Druckstange 48. Durch ein Ziehen des inneren Kabels 73b mittels der Schaltsteuerkomponente 9 schwenkt das Verbindungsglied 71, drückt die Stoßstange 48, und führt ein Hochschalten durch. Wenn das innere Kabel gelockert wird, wird das Kupplungselement 45 durch die zweite Spiralfeder 61 über die Schalttaste 49 gedrückt, und ein Herunterschalten wird durchgeführt.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Rücktrittbremse 27 an das Kupplungsgehäuse 56 montiert. Die Rücktrittbremse 27 weist eine Bremsrolle 57 auf, die von dem Kupplungsgehäuse 56 gelagert wird, eine Nockenoberfläche 41d, die um einen äußeren Umfang an dem anderen Ende des Getrieberahmens 41 gebildet ist, einen Bremsschuh 58, der eine Bremswirkung auf die innere Oberfläche am anderen Ende des Nabengehäuses 23 ausübt. Die Bremsrolle 57 ist so gestaltet, daß sie nach außen in der radialen Richtung durch die Nockenoberfläche 41d gedrückt wird, wenn das Antriebselement 22 sich in der umgekehrten Richtung dreht. Als Folge kommt der Bremsschuh 58 in Kontakt mit der inneren Oberfläche des Nabengehäuses 23 und bremst dasselbe.
Bremsenschluß neigt dazu aufzutreten, wenn die Rücktrittbremse 27 eingebaut wird. Bremsenschluß ist ein Phänomen, wobei die erste Einwegkupplung 50 in einem Zustand der Kraftübertragung ist, wenn der Fahrer rückwärts tritt, um zu bremsen. Die Antriebskraft wird in einem Zustand übertragen, in welchem die Bremse angewandt wird, und die Bremse kann nicht gelockert werden. Ein Sperrklinkenkäfig 59 ist an die erste Einwegkupplung 50 in dieser Ausführungsform montiert, um dieses Phänomen zu verhindern. Der Sperrklinkenkäfig 59 weist einen speziellen Winkel des Spiels zwischen den Ratschenzähnen 23b des Nabengehäuses 23 und der Kupplungssperrklinke 53, der ersten Einwegkupplung 50 auf, und er erlaubt, daß die Bremse gelockert wird, während das Hohlrad 43 durch diese Menge des Spiels dreht. Genauer verhindert der Kupplungskäfig 59 entweder, daß die Kupplungssperrklinke 53 unter einem speziellen Winkel aufgerichtet wird, oder, selbst wenn sie aufgerichtet ist, erlaubt er dieser, an einer Position aufgerichtet zu werden, in der sie nicht die Ratschenzähne 23b unter diesem speziellen Winkel stoppen kann, und verzögert die Zeit, wenn die Kupplungssperrklinke 53 durch die Ratschenzähne 23b während des ursprünglichen Antriebs gestoppt wird.
Wegen des Planetengetriebemechanismus 24 und den Einwegkupplungen 50 bis 52 weist das innenliegende Nabengetriebe 10 folgendes auf:
Einen Herunterschaltkraftübertragungspfad, der aus dem Antriebselement 22, dem Hohlrad 43, dem Planetengetriebemechanismus 24, dem Getrieberahmen 41 und dem Nabengehäuse 23 gebildet wird;
einen direkten Antriebskraftübertragungspfad, der aus dem Antriebselement 22, dem Hohlrad 43 und dem Nabengehäuse 23 gebildet wird, und einem Hochschaltkraftübertragungpfad, der aus dem Antriebselement 22, dem Kupplungselement 45, dem Getrieberahmen 41, dem Planetengetriebemechanismus 24, dem Hohlrad 43 und dem Nabengehäuse 23 gebildet wird.
Eine Schaltung wird durchgeführt, indem die Druckstange 48 mit dem Umlenkhebel 26 über das Schaltsteuerkabel 73 betätigt wird. In dem in Fig. 3 gezeigten Zustand, in dem die Druckstange 48 nicht eingedrückt ist, ist das Kupplungselement 45 in der Herunterschaltposition am rechten Ende angeordnet, und die Drehung vom Antriebselement 22 wird auf das Nabengehäuse 23 übertragen, nachdem es in der Geschwindigkeit über den · Herunterschaltkraftübertragungspfad verringert wurde. Genauer gesagt, wird die Eingangsdrehung auf das Antriebselement 22 auf das Hohlrad 43 über die zweite Einwegkupplung 51 übertragen. An diesem Punkt wird die Kupplungssperrklinke 53 der ersten Einwegkupplung 50 von dem Kupplungselement 45 in den zurückgezogenen Zustand, der durch die gepunktete Linie in Fig. 4 gezeigt ist, gedreht und die erste Einwegkupplung ist in einem Kraftunterbrechungszustand. Entsprechend wird die Drehung, die auf das Hohlrad 43 übertragen wurde, weiter auf das Nabengehäuse 23 über den Planetengetriebemechanismus 24, den Getrieberahmen 41 und die dritte Einwegkupplung 52 übertragen. In diesem Fall wird die Eingangsdrehung in ihrer Geschwindigkeit entsprechend dem Gangschaltverhältnis, welches durch die Anzahl von Zähnen des Sonnenrades 40, der Planetenräder 42 und des Hohlrades 43 bestimmt ist, verringert.
Wenn der Aufwickelhebel der Schaltsteuerkomponente 9 betätigt wird, schwingt das Verbindungselement 71 der Umlenkhebel 26 und drückt durch eine Stufe auf die Druckstange 48. Als Folge, da die Federkraft der ersten Spiralfeder 60 größer als die Federkraft der zweiten Spiralfeder 61, wird die Schalttaste 49 durch das Verbindungselement 71 über die Druckstange 48 gedrückt, in die Durchgangsnut 21b geführt und in Fig. 3 nach links geführt, während es sich um die Nabenachse dreht. Das Kupplungselement 45 wird auch über den Stoppring 63 gedrückt und nimmt die Direktantriebsposition ein. Wenn das Kupplungselement 45 erst in der in Fig. 7 gezeigten Direktantriebsposition angeordnet ist, wird die Kupplungssperrklinke 53 der ersten Einwegkupplung 50, die in einem zurückgezogenen Zustand durch die sich verjüngende Oberfläche 45d gebracht worden war, zurück in den aufrechten Zustand, der durch die durchgezogene Linie in Fig. 4 gezeigt ist, durch die Federkraft der Spiralfeder 55 gebracht. In diesem Zustand kann die erste Einwegkupplung 50 nur Drehung in der Vorwärtsrichtung vom dem Hohlrad 43 auf das Nabengehäuse 23 übertragen. Daher wird die Drehung vom Antriebselement 22 direkt auf das Nabengehäuse 23 durch den Direktantriebskraftübertragungspfad übertragen. Genauer gesagt, wird die Eingangsdrehung an das Antriebselement 22 auf das Hohlrad 43 über die zweite Einwegkupplung 51 übertragen, wird dann auf das Nabengehäuse 23 über die erste Einwegkupplung 50 übertragen, und die Drehung des Antriebselements 22 wird direkt auf das Nabengehäuse 23 über das Hohlrad 43 übertragen. An diesem Punkt wird die Drehung vom Hohlrad 43 auf den Getrieberahmen 41 über den Planetengetriebemechanismus 24 übertragen, und der Getrieberahmen 41 dreht sich mit verringerter Geschwindigkeit, aber da die Drehung des Nabengehäuses 23 schneller ist als diejenige des Getrieberahmens 41, tritt keine Übertragung der Drehung von dem Getrieberahmen 41 auf das Nabengehäuse 23 über die dritte Einwegkupplung 52 auf.
Wenn der Aufwickelhebel im direkten Antriebszustand betätigt wird und die Druckstange 48 weiter eingedrückt wird, bewegt sich die Schalttaste 49 weiter nach links und das Kupplungselement 45 bewegt sich auch dementsprechend in die Hochschaltposition. Wenn das Kupplungselement 45 in der Hochschaltposition, die in Fig. 8 gezeigt ist, angeordnet ist, greifen die äußere Kerbzähne 45c des Kupplungselements. 45 und die inneren Kerbzähne 41b des Getrieberahmens 41 ineinander ein. Bei dieser Bewegung in Richtung der Hochschaltposition, wenn die äußeren Kerbzähne 45c und die inneren Kerbzähne 41b in Positionen angeordnet sind, in denen sie ineinander greifen, bewegt sich das Kupplungselement 45 direkt in die Hochschaltposition nach links, nachdem das Kupplungselement 45 an den Getrieberahmen 41 anschlägt. Wenn jedoch diese Zähne in Positionen angeordnet sind, in denen sie nicht ineinandergreifen, halten die Schalttaste 49 und das Kupplungselement 45 zeitweise ihre Bewegung nach links an dem Punkt, wenn das Kupplungselement 45 den Getrieberahmen 41 anschlägt. Wenn dies geschieht, zieht sich der Betätiger 66 der Druckstange 48 zurück, die erste Spiralfeder 60 wird zusammengedrückt, und die Schalttaste 49 wird gedrückt. Wenn das Kupplungselement 45 sich dann dreht und die beiden Sätze von Zähnen 45c und 41b ihre Eingriffspositionen erreichen, bewegt die Federkraft der ersten Spiralfeder 60 das Kupplungselement 45 über die Schalttaste 49 und die beiden Sätze von Zähnen 45c und 41b greifen ineinander. In diesem Zustand wird die Drehung, die auf das Antriebselement 22 übertragen wird, auf das Nabengehäuse 23 über den Hochschaltübertragungspfad übertragen. Genauer gesagt, wird die Drehung vom Antriebselement 22 über das Kupplungselement 45 und auf den Getrieberahmen 41 übertragen. Die Drehung, die auf den Getrieberahmen 41 übertragen wird, wird auf das Nabengehäuse 23 über den Planetengetriebemechanismus 24, das Hohlrad 43 und die erste Einwegkupplung 50 übertragen. In diesem Fall wird die Eingangsdrehung in ihrer Geschwindigkeit erhöht und die Ausgangsdrehung entsprechend dem Gangschaltverhältnis, welches durch die Anzahl von Zähnen des Sonnenrades, der Planetenräder 42 und des Hohlrades 43 bestimmt wird, erhöht. An diesem Punkt gibt es einen Versuch, die Drehung vom Antriebselement 22 auf das Hohlrad 43 über die zweite Einwegkupplung 51 zu übertragen, aber da die Drehung des Hohlrades 43 schneller als diejenige des Antriebselements 22 ist, wird keine Drehung von der zweiten Einwegkupplung 51 übertragen.
Da die Drehung direkt zwischen dem Antriebselement 22 und dem Hohlrad 43 während eines derartigen Schaltens von der Herunterschaltseite in die Hochschaltseite übertragen wird, ist es am besten, dasjenige Kupplungselement 45 zu bewegen, auf das keine Kraft wirkt.
Entsprechend kann die Federkraft der ersten Spiralfeder 60 reduziert werden, um das Kupplungselement 45 zu drücken, und weiterhin, da die Federkraft der zweiten Spiralfeder 61 kleiner als diese ist, kann eine Schaltbetätigung mit einer leichten Kraft durchgeführt werden.
Wenn der Lösehebel der Schaltsteuerkomponente 9 in der in Fig. 8 gezeigten Hochschaltposition betätigt wird, wird die Vorspannkraft der ersten Spiralfeder 60 reduziert, und die zweite Spiralfeder 61 drückt auf die Schalttaste 49 und bewirkt, daß die Druckstange 48 um eine Stufe nach rechts zurückgezogen wird. Die Schalttaste 49 drückt dann auf das Kupplungselement 45 über die dritte Spiralfeder 62 und versucht, das Kupplungselement 45 in die Direktantriebsposition zu bewegen. Wenn der Fahrer nicht in die Pedale tritt und keine Antriebskraft übertragen wird, trennt sich das Kupplungselement 45 sofort von dem Getrieberahmen 41, und das Kupplungselement 45 bewegt sich in die direkte Antriebsposition. Wenn der Fahrer die Pedale tritt, kann jedoch, da Antriebskraft von dem Kupplungselement 45 auf den Getrieberahmen 41 übertragen wird, Reibungskraft bewirken, daß die inneren Kerbzähne 41b und die äußeren Kerbzähne 45b in Eingriff bleiben. In einem derartigen Fall wird die Federkraft der zweiten Spiralfeder 61 allein nicht das Kupplungselement 45 in Fig. 8 nach rechts bewegen. In einem derartigen Zustand, wenn die Schalttaste 49 die flache Oberfläche 47a der Nockenoberfläche 47 des Kupplungselements 45, wie in Fig. 5 gezeigt, anschlägt, wird die Schalttaste 49 in Richtung der Führungsoberfläche über die gesamte Länge des in die Durchgangsnut 21b eingesetzten Bereiches gedrückt und durch Reibungskraft davon abgehalten, in der axialen Richtung zu entweichen. Als Folge, wenn die Schalttaste 49 auf die Schrägfläche 47c hinauf läuft, bewegt sich das Kupplungselement 45 nach rechts. Wenn die inneren Kerbzähne 41b und die äußeren Kerbzähne 45c dann außer Eingriff gelangen, wird das Kupplungselement 45 durch die zweite Spiralfeder 61 über die Schalttaste 49 gedrückt und bewegt sich in die Direktantriebsposition. Mit anderen Worten, unterstützt der Kontakt zwischen der Nockenoberfläche 47 des Kupplungselements 45 und der Schalttaste 49 das Schalten, indem die Drehbewegung des Kupplungselements 45 in eine Verschiebung in der axialen Richtung umgewandelt wird.
Die Schalttaste 49 kann nicht sofort nach links in der axialen Richtung entweichen, da sie, wie oben angemerkt, von der zweiten Spiralfeder 61 gedrückt wird, und die Durchgangsnut 21b geneigt und in einer Spirale bezüglich der Achse verdreht ist. Daher wird die Schaltfcaste 49 nicht in der axialen Richtung entweichen, wenn die übertragene Antriebskraft kleiner ist als die Vorspannkraft der zweiten Spiralfeder 61 und die Reibungskraft zwischen der Schalttaste 49 und der Führungsoberfläche. Wenn jedoch eine Antriebskraft aufgebracht wird, die größer ist als die genannten Kräfte, kann die Schalttaste 49 die Vorspannkraft der zweiten Spiralfeder 61 und die Reibungskraft mit der Führungsoberfläche überwinden und nach links in der axialen Richtung entweichen, ohne daß sich das Kupplungselement 45 bewegt. Die Reibungskraft kann mittels des Nutneigungswinkels β eingestellt werden. Wenn dieser Nutneigungswinkel β zu hoch eingestellt wird, dann wird es schwierig für die Schalttaste 49, sich nach links zu bewegen, wenn die Schalttaste 49 von der Druckstange 4,8 gedrückt wird. Wenn der Nutneigungswinkel β zu gering eingestellt ist, wird der Widerstand während des Drückens durch die Druckstange 48 geringer sein, aber die Reibungskraft wird auch abnehmen. Daher sollte der Nutneigungswinkel β zwischen 10 und 50 Grad liegen. Es ist möglich, die Antriebskraft an der Grenze einzustellen, an der die Schalttaste 49 während der Unterstützung entweicht, indem dieser Nutneigungswinkel β, der Neigungswinkel α der Neigungsoberfläche 47c der Nockenoberfläche 47 und die Federkraft der drei Spiralfedern 60 bis 62 eingestellt werden.
Auch wenn eine Antriebskraft aufgebracht wird, die größer ist als die eingestellte Antriebskraft und die Schaltfcaste 49 in der axialen Richtung entweicht, ohne daß sich das Kupplungselement 45 bewegt, wird das Kupplungselement 45 durch die unterstützende Kraft, die von der Schalttaste 49 produziert wird, gepreßt werden und wird sich nach rechts bewegen, wenn erst die Pedalkurbel 18 die Umgebung des oberen Totpunktes oder des unteren Totpunktes erreicht und die Antriebskraft abnimmt. Demgemäß wird ein Schaltvorgang nicht durchgeführt werden, wenn eine extrem große Antriebskraft aufgebracht wird, so wie auf einem steilen Hügel, was Schaltstöße vermindert und dazu beiträgt, Schaden für den Fahrer und die kraftübertragenden Teile, wie die Kerbzähne und die Einwegkupplungen, zu verhindern. Wenn sich dieses Kupplungselement 45 schließlich bewegt, wird die Schalttaste 49 von der Nockenoberfläche 47 durch die dritte Spiralfeder 62 getrennt. Entsprechend wird, durch die Berührung mit der Schalttaste 49 kein Geräusch erzeugt werden, auch wenn das Kupplungselement 45 gedreht wird. In der in Fig. 7 gezeigten direkten Antriebsposition wird eine Drehung von dem Antriebselement 22 auf das Nabengehäuse 23 über den direkten Antriebsübertragungspfad übertragen, wie oben beschrieben.
Wenn der Lockerungshebel in einem Zustand betätigt wird, in dem das Kupplungselement 45 in einer direkten Antriebsposition angeordnet ist, zieht sich die Druckstange 48 weiter zurück, und die Schalttaste 49 drückt auf das Kupplungselement 45. An diesem Punkt kommt die sich verjüngende Oberfläche 45d des Kupplungselements 45 in Kontakt mit der Kupplungssperrklinke 53 der ersten Einwegkupplung 50 und versucht, die Kupplungssperrklinke 53 von einem aufgerichteten Zustand in einen zurückgezogenen Zustand zu senken. Da die Kupplungssperrklinke 53 Kraft von dem Hohlrad 43 auf das Nabengehäuse 23 überträgt, wird sie jedoch nicht sofort in einen zurückgezogenen Zustand durch die Vorspannkraft der zweiten Spiralfeder 61 allein gesenkt. Hier wird wiederum, wie oben dargestellt, eine unterstützende Kraft erzeugt, wenn die Schalttaste 49 die Nockenoberfläche 47 des Kupplungselements 45 schlägt, das Kupplungselement 45 wird in der axialen Richtung bewegt und die Kupplungssperrklinke 53 kann gesenkt werden.
Da Drehung direkt auf das Hohlrad 43 übertragen wird, ohne durch das Kupplungselement 45 zu gehen, tritt eine Verringerung der Betätigungskraft, welche während des Schaltens in einer Hochschaltbetätigung von der Herunterschaltseite in Richtung der Hochschaltseite benötigt wird, auf.
Weiterhin kann der Fahrer in einer Herunterschaltbetätigung von der Hochschaltseite zu der Herunterschaltseite, da die Drehkraft des Kupplungselements 45 unterstützt wird, indem sie in eine Verschiebung in der axialen Richtung umgewandelt wird, eine Schaltung mit leichter Kraft vornehmen, während er noch immer in die Pedale tritt, sogar beim Hochschalten.
Fig. 9 ist eine detailliertere Ansicht der Dichtung des Antriebselementes aus Fig. 2, und Fig. 10 ist eine teilweise Explosionsansicht des innenliegenden Nabengetriebes 10, welche die Antriebselementdichtung 100 zeigt. Wie in diesen Figuren gezeigt, weist das ringförmige Gehäuse 104 eine zylindrische Metallseitenwand 120 mit einer äußeren Umfangsoberfläche 124 und einer inneren Umfangsoberfläche 128 auf. Die Seitenwand 120 weist eine Kupplungswand oder einen Vorsprung 132, der in eine Nabenkupplungsnut 136, die auf einer äußeren Umfangsoberflache 140 zum Nabengehäuse 23 gebildet ist, eingreift, auf. Eine fetthaltende Nut 144 ist auch auf der äußeren Umfangsoberfläche des Nabengehäuses 23, rechts von der Nabenkupplungsnut 136, gebildet. Eine Dichtungskupplungswand oder ein Vorsprung 150 erstreckt sich radial nach innen von der Seitenwand 124, um in eine komplementäre Dichtungskupplungs nut 154, die in dem oberen Bereich des Dichtelements 108 gebildet ist, einzugreifen.
In dieser Ausführungsform ist das Dichtelement 108 ein Gummielement, das an der inneren Umfangsoberfläche des Gehäuses 104 gehalten wird. Eine innere Umfangsoberfläche des Dichtungselementes 108 bildet eine erste Lippe 160, die sich radial nach innen erstreckt und das Antriebselement 22 innerhalb einer Dichtungsnut 164, die auf einer äußeren Umfangsoberfläche 168 des Antriebselements gebildet ist, berührt. Das Dichtungselement 108 bildet auch eine zweite Lippe 172, die sich in einer unterschiedlichen Richtung von der ersten Lippe 160 erstreckt, um einen Vorsprung 176, der durch die äußere Umfangsoberfläche 168 des Antriebselements 22 gebildet wird, zu berühren. Die beiden Lippen 160 und 172 bilden eine sehr effektive Dichtung gegen äußere Verschmutzungen. Eine ringförmige Staubkappe 180 ist weiterhin zwischen dem Nabenzapfen 32 und der Dichtung 100 vorgesehen, um noch größeren Schutz zu gewährleisten.
Wie in Fig. 10 gezeigt wird, definiert die Seitenwand 120 eine Vielzahl von umgebend angeordneten Schlitzen 184, die vollständig durch die Seitenwand 120 gebildet sind, und sich durch das Ende der Seitenwand 120, das mit dem Nabengehäuse 23 gekoppelt ist, erstrecken, um eine Vielzahl von Kupplungsvorsprüngen 188 zu bilden. Da die Seitenwand 120 aus einem Metallmaterial hergestellt ist, das steifer ist als das flexible Gummidichtungselement 108, kann die Seitenwand 120 stark das Nabengehäuse 23 greifen, wenn sich das Nabengehäuse 23 relativ zum Antriebselement dreht, aber die Schlitze 184 erlauben es den Kupplungsvorsprüngen 188, sich zum leichten Entfernen des Gehäuses 104 vom Nabengehäuse 23 radial nach außen zu biegen.
Fig. 11 ist eine detailliertere Ansicht der in Fig. 2 gezeigten Lagerkonusdichtung 200. Wie in Fig. 11 gezeigt, weist das ringförmige Gehäuse 204 eine zylindrische Metallseitenwand 220 mit einer äußeren Umfangsoberfläche 224 und einer inneren Umfangsoberfläche 228 auf. Die Seitenwand 220 hat eine Kupplungswand oder einen Vorsprung 232, der in eine Nabenkupplungsnut 236, die auf der äußeren Umfangsoberfläche 140 des Nabengehäuses 23 gebildet ist, eingreift. Eine Dichtungskupplungswand oder ein Vorsprung 250 erstreckt sich radial nach innen von der Seitenwand 224, um in eine komplementäre Dichtungskupplungsnut 254, die im oberen Bereich des Dichtungselements 208 gebildet ist, einzugreifen.
In dieser Ausführungsform ist das. Dichtungselement 280 ein Gummielement, das an der inneren Umfangsoberfläche des Gehäuses 204 gehalten wird. Eine innere Umfangsoberfläche des Dichtungselementes 208 bildet eine Lippe 260, die sich radial nach innen erstreckt und eine äußere Umfangsoberfläche 268 des Lagerkonus 35 berührt. Obwohl dies nicht in den Zeichnungen gezeigt ist, definiert die Seitenwand 220 eine Vielzahl von umfänglich angeordneten Schlitzen, die vollständig durch die Seitenwand 220 gebildet sind, und sich durch das Ende der Seitenwand 220, das mit dem Nabengehäuse 23 gekoppelt ist, erstrecken, um eine Vielzahl von Kupplungsvorsprüngen in der gleichen Weise, wie in Fig. 10 für das Gehäuse 104 gezeigt, zu bilden. In der gleichen Weise kann die Seitenwand 220 stark das Nabengehäuse 23 greifen, wenn das Nabengehäuse 23 sich relativ zum Lagerkonus 35 dreht, aber die in der Seitenwand gebildeten Schlitze 220 erlauben den Kupplungsvorsprüngen, sich radial nach außen zu biegen, um das Gehäuse 204 in einfacher Weise von dem Nabengehäuse 23 zu entfernen.
Während das obengesagte eine Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist, können weitere Modifikationen angewandt werden, ohne sich von dem Bereich der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Zum Beispiel können die Größe, die Form, die Position oder die Orientierung der verschiedenen Komponenten wie gewünscht geändert werden.
Obwohl die Antriebselementdichtung 100 und die Konusdichtung 200 als an die äußere Umfangsoberfläche des, Nabengehäuses 23 gekoppelt gezeigt wurden, könnten die Dichtungen an die innere Umfangsoberfläche des Nabengehäuses 23 gekoppelt sein. Obwohl ein Kupplungsvorsprung auf den Gehäusen 104 und 204 als inkomplementäre Kupplungsnuten 136 und 236 auf dem Nabengehäuse 23 eingreifend gezeigt wurden, könnten Kupplungsvorsprünge auf dem Nabengehäuse 23 gebildet werden/um in komplementäre Kupplungsnuten auf den Dichtungsgehäusen einzugreifen. Obwohl die Dichtungsnut 164 auf dem Antriebselement 22 gezeigt wurde, um in eine erste Lippe 160 einzugreifen, ist eine derartige Nut nicht nötig. Die erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung könnte auf jede Art von innenliegendem Nabengetriebe mit einer beliebigen Anzahl von Gängen angewandt werden.
Daher sollte der Bereich der Erfindung nicht durch die speziellen offenbarten Strukturen begrenzt werden. Anstelle dessen sollte der wahre Bereich der Erfindung durch die folgenden Ansprüche festgelegt sein.

Claims

1. Eine Dichtung (100, 200) für eine Fahrradnabe, insbesondere für eine Nabe für ein Fahrradgetriebe mit:

einem ringförmigen Gehäuse (104, 204) mit wenigstens einer Seitenwand (120, 220) mit einer äußeren Umfangsoberflache (124, 224) und einer inneren Umfangsoberfläche (128, 228),

wenigstens einem ringförmigen Dichtungselement (108, 208), wobei das Dichtungselement (108, 208) an dem Gehäuse (104, 204) angeordnet ist, und sich radial nach innen erstreckt;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Seitenwand eine Vielzahl von am Umfang angebrachten Schlitzen (184) bestimmt, und

das Gehäuse (104, 204) aus einem Material gebildet ist, das steifer als das aus einem elastischen Material gebildete Dichtungselement ist.

2. Die Dichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Schlitzen (184) sich durch ein Ende der Seitenwand (120) erstreckt.

3. Die Dichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse (104, 204) im wesentlichen aus Metall gebildet ist.

4. Die Dichtung gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement (108, 208) im wesentlichen aus Gummi gebildet ist.

5. Die Dichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse wenigstens einen Kopplungsvorsprung (132, 232) aufweist, welcher sich radial nach innen erstreckt.

6. Die Dichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Kopplungsvorsprung (132, 232) sich von der inneren Umfangsoberfläche (128, 228) des Gehäuses (104, 204) erstreckt.

7. Die Dichtung gemäß Anspruch 6, wobei eine äußere Umfangsoberfläche des Dichtungselements (108, 208) wenigstens eine Kopplungsnut (136, 236) enthält, welche den Kopplungsvorsprung (132, 232) aufnimmt.

8. Die Dichtung gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Seitenwand (120, 220) eine im wesentlichen zylindrische Gestalt hat.

9. Die Dichtung gemäß Anspruch 1, wobei eine innere Umfangsoberfläche des Dichtungselementes (108, 208) eine erste Lippe (160, 260) bildet.

10. Die Dichtung gemäß Anspruch 9, wobei das Dichtungselement (108, 208) wenigstens eine zweite Lippe (172) aufweist, die sich in einer bezüglich der ersten Lippe (160) unterschiedlichen Richtung erstreckt.

11. Die Dichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Dichtungselement (108, 208) im wesentlichen an der inneren Oberfläche (128, 228) des Gehäuses (104, 204) angeordnet ist.

12. Eine Fahrradnabe mit:

einem Nabengehäuse (23), das sich um eine Nabenachse dreht, wobei das Nabengehäuse (23) mindestens einen Nabenkopplungsvorsprung (132, 232) und/oder eine Nabenkopplungsnut (136, 236) aufweist;

einem inneren Element, welches koaxial mit dem Nabengehäuse (23) angeordnet ist;

einem Getriebe (10), um eine Antriebskraft über eine Vielzahl von Übertragungswegen auf das Nabengehäuse (23) zu übertragen; und

wenigstens einer Dichtung (100, 200) mit

einem ringförmigen Gehäuse (104, 204) mit wenigstens einer Seitenwand (120, 220) mit einer äußeren Umfangsoberflache (124, 224) und einer inneren Umfangsoberfläche (128, 228), wobei die Seitenwand wenigstens einen Seitenwandkopplungsvorsprung (132) und/oder eine Seitenwandkopplungsnut aufweist, die in die wenigstens eine Nabenkopplungsnut (136, 236) und/oder den wenigstens einen Nabenkopplungsvorsprung (132, 232), bzw. (12) eingreift, und wobei die Seitenwand (120, 220) eine Vielzahl von am Umfang angeordneten Schlitzen (184) bestimmt, und

einem ringförmigen Dichtungselement (108, 208), das an dem Gehäuse befestigt ist, sich im wesentlichen radial nach innen erstreckt und das innere Element berührt.

13. Die Fahrradnabe gemäß Anspruch 12, wobei das innere Element ein Antriebselement (22) auf weist, welches drehbar um das Nabengehäuse (23) angebracht ist, um die Antriebskraft auf das Nabengehäuse (23) zu übertragen.

14. Die Fahrradnabe gemäß Anspruch 12, wobei das innere Element einen Lagerinnenring (35) auf weist.

15. Die Fahrradnabe gemäß Anspruch 12, wobei die Vielzahl von Schlitzen (184) sich durch ein Ende der Seitenwand (120, 220), die mit der Nabenhülse gekoppelt ist, erstrecken.

16. Die Fahrradnabe gemäß Anspruch 12, wobei das Dichtungselement (108, 208) im wesentlichen aus einem elastischen Material gebildet ist.

17. Die Fahrradnabe gemäß Anspruch 12, wobei wenigstens der Nabenkopplungsvorsprung und/oder die Nabenkopplungsnut (136, 236) die Nabenkopplungsnut (136, 236) ist, wobei wenigstens der Seitenwandkopplungsvorsprung (132) und/oder die Seitenwandkopplungsnut der Seitenkopplungsvorsprung (132) ist, und wobei der Seitenwandkopplungsvorsprung im wesentlichen in die Nabenkopplungsnut (136, 236) eingreift.

18. Die Fahrradnabe gemäß Anspruch 17, wobei die Nabenkopplungsnut (136, 236) an einer äußeren Umfangsoberfläche des Nabengehäuses (23) angebracht ist, und wobei der Seitenwandkopplungsvorsprung auf der inneren Umfangsoberfläche (124, 224) der Seitenwand (120, 220) angebracht ist.

19. Die Fahrradnabe gemäß Anspruch 12, wobei sich ein Dichtungskopplungsvorsprung (150) im wesentlichen radial nach innen von der Seitenwand (120, 220) erstreckt, und wobei das Dichtungselement (108, 208) eine Dichtungskopplungsnut (154) auf weist, welche im wesentlichen den Dichtungskopplungsvorsprung aufnimmt.

20. Die Fahrradnabe gemäß Anspruch 12, wobei die Seitenwand (120, 220) eine im wesentlichen zylindrische Gestalt aufweist.

21. Die Fahrradnabe gemäß Anspruch 12, wobei eine innere Umfangsoberfläche (128, 228) des Dichtungselements eine erste Lippe (160, 260) bildet.

22. Die Fahrradnabe gemäß Anspruch 21, wobei das Dichtungselement eine zweite Lippe (172) auf weist, die sich in eine bezüglich der ersten Lippe (160, 260) im wesentlichen unterschiedliche Richtung erstreckt.

23. Die Fahrradnabe gemäß Anspruch 12, wobei wenigstens der Nabenkopplungsvorsprung (132, 232) und/oder die Nabenkopplungsnut (136, 236) die Nabenkopplungsnut (136, 236) ist, wobei die Nabenkopplungsnut (136, 236) an einer äußeren Umfangsoberfläche des Nabengehäuses (23) angeordnet ist, wobei wenigstens der Seitenwandkopplungsvorsprung und/oder die Seitenwandkopplungsnut der Seitenwandkopplungsvorsprung ist, wobei der Seitenwandkopplungsvorsprung auf einer inneren Umfangsoberfläche (124, 224) der Seitenwand (120, 220) angeordnet ist, und in die Nabenkopplungsnut (136, 236) eingreift und wobei die Seitenwand (120, 220) eine Vielzahl von am Umfang angebrachten Schlitzen (184) bestimmt, die sich durch ein Ende der Seitenwand (120, 220), die mit dem Nabengehäuse (23) gekoppelt ist, erstrecken.

24. Die Fahrradnabe gemäß Anspruch 23, wobei das Gehäuse (104, 204) im wesentlichen aus Metall gebildet ist, und wobei das Dichtungselement (108, 208) im wesentlichen aus Gummi gebildet ist.