EP4662094A1 - Radnabe - Google Patents

Radnabe

Info

Publication number
EP4662094A1
EP4662094A1 EP24704682.4A EP24704682A EP4662094A1 EP 4662094 A1 EP4662094 A1 EP 4662094A1 EP 24704682 A EP24704682 A EP 24704682A EP 4662094 A1 EP4662094 A1 EP 4662094A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wheel hub
locking
outer housing
axle
locking pin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24704682.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Simon BÄUML
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
2lock GmbH
Original Assignee
2lock GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 2lock GmbH filed Critical 2lock GmbH
Publication of EP4662094A1 publication Critical patent/EP4662094A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D63/00Brakes not otherwise provided for; Brakes combining more than one of the types of groups F16D49/00 - F16D61/00
    • F16D63/006Positive locking brakes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B27/00Hubs
    • B60B27/0047Hubs characterised by functional integration of other elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B27/00Hubs
    • B60B27/02Hubs adapted to be rotatably arranged on axle
    • B60B27/023Hubs adapted to be rotatably arranged on axle specially adapted for bicycles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T1/00Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles
    • B60T1/005Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles by locking of wheel or transmission rotation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62HCYCLE STANDS; SUPPORTS OR HOLDERS FOR PARKING OR STORING CYCLES; APPLIANCES PREVENTING OR INDICATING UNAUTHORIZED USE OR THEFT OF CYCLES; LOCKS INTEGRAL WITH CYCLES; DEVICES FOR LEARNING TO RIDE CYCLES
    • B62H5/00Appliances preventing or indicating unauthorised use or theft of cycles; Locks integral with cycles
    • B62H5/14Appliances preventing or indicating unauthorised use or theft of cycles; Locks integral with cycles preventing wheel rotation
    • B62H5/141Appliances preventing or indicating unauthorised use or theft of cycles; Locks integral with cycles preventing wheel rotation by means of sliding bolts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62HCYCLE STANDS; SUPPORTS OR HOLDERS FOR PARKING OR STORING CYCLES; APPLIANCES PREVENTING OR INDICATING UNAUTHORIZED USE OR THEFT OF CYCLES; LOCKS INTEGRAL WITH CYCLES; DEVICES FOR LEARNING TO RIDE CYCLES
    • B62H5/00Appliances preventing or indicating unauthorised use or theft of cycles; Locks integral with cycles
    • B62H5/14Appliances preventing or indicating unauthorised use or theft of cycles; Locks integral with cycles preventing wheel rotation
    • B62H5/18Appliances preventing or indicating unauthorised use or theft of cycles; Locks integral with cycles preventing wheel rotation acting on a braking device
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62HCYCLE STANDS; SUPPORTS OR HOLDERS FOR PARKING OR STORING CYCLES; APPLIANCES PREVENTING OR INDICATING UNAUTHORIZED USE OR THEFT OF CYCLES; LOCKS INTEGRAL WITH CYCLES; DEVICES FOR LEARNING TO RIDE CYCLES
    • B62H5/00Appliances preventing or indicating unauthorised use or theft of cycles; Locks integral with cycles
    • B62H5/20Appliances preventing or indicating unauthorised use or theft of cycles; Locks integral with cycles indicating unauthorised use, e.g. acting on signalling devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62KCYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDECARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K25/00Axle suspensions
    • B62K25/02Axle suspensions for mounting axles rigidly on cycle frame or fork, e.g. adjustably
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62LBRAKES SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES
    • B62L1/00Brakes; Arrangements thereof
    • B62L1/005Brakes; Arrangements thereof constructional features of brake elements, e.g. fastening of brake blocks in their holders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62LBRAKES SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES
    • B62L1/00Brakes; Arrangements thereof
    • B62L1/02Brakes; Arrangements thereof in which cycle wheels are engaged by brake elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D51/00Brakes with outwardly-movable braking members co-operating with the inner surface of a drum or the like
    • F16D51/16Brakes with outwardly-movable braking members co-operating with the inner surface of a drum or the like shaped as brake-shoes pivoted on a fixed or nearly-fixed axis
    • F16D51/18Brakes with outwardly-movable braking members co-operating with the inner surface of a drum or the like shaped as brake-shoes pivoted on a fixed or nearly-fixed axis with two brake-shoes
    • F16D51/20Brakes with outwardly-movable braking members co-operating with the inner surface of a drum or the like shaped as brake-shoes pivoted on a fixed or nearly-fixed axis with two brake-shoes extending in opposite directions from their pivots
    • F16D51/22Brakes with outwardly-movable braking members co-operating with the inner surface of a drum or the like shaped as brake-shoes pivoted on a fixed or nearly-fixed axis with two brake-shoes extending in opposite directions from their pivots mechanically actuated
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/10Road Vehicles
    • B60Y2200/13Bicycles; Tricycles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62KCYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDECARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K2206/00Quick release mechanisms adapted for cycles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00Components of actuators
    • F16D2125/18Mechanical mechanisms
    • F16D2125/58Mechanical mechanisms transmitting linear movement
    • F16D2125/66Wedges

Definitions

  • the present invention relates to a wheel hub and a vehicle with the wheel hub mounted therein.
  • the use of the wheel hub is particularly suitable for two-wheelers, such as pedelecs, mopeds, or motorcycles, but also for wheels in general, provided they are used in a vehicle that has a power supply. This can also include a tricycle or a wheelchair.
  • these mobile vehicles relevant to the present invention are all summarized under the term "vehicle".
  • State-of-the-art technology includes cable, U-lock or folding locks that can be used to prevent at least one wheel of the vehicle from rotating.
  • Such locks are usually carried as separate units on the vehicle and have to be laboriously attached or removed using a key lock or combination lock.
  • Frame locks are also known which can block the rotation of one of the wheels by means of a mechanical locking bar.
  • EP 2 357 124 A2 discloses a motor-driven locking bar for a lock which has an electromechanically driven immobilizer.
  • locks with additional functions are also known in the prior art.
  • KR101910765 shows a hub locking device in combination with an acoustic alarm signal which, in the event of a Bypassing the locking function is activated.
  • EP 3 768 583 B1 shows a bicycle bottom bracket with two locking discs accommodated therein, each of which has opposing teeth, so that when the locking discs are activated, bottom bracket rotation is inhibited as soon as the discs are moved towards each other by magnetic force and come into contact.
  • CN 108248724 A discloses a lock with a Bluetooth function that creates a radio connection as a remote control function for opening and closing the lock.
  • the wheel hub is locked using a locking bracket that protrudes from the hub and is supported on the front wheel fork with a bracket specially designed for this purpose.
  • WO 2016/17380A discloses a two-wheeler lock in which an immobilizer is coupled to a mobile control unit that can measure a distance to the lock. This means that the lock can be automatically put into a locking function if the measured distance exceeds a threshold value, or the lock is automatically unlocked if the threshold value is exceeded again.
  • the locks available in the state of the art are not sufficiently tamper-proof as there are components of the lock that allow manual access with which the lock can be opened by force.
  • the wheel hub according to the invention is characterized by the features of claim 1.
  • An inventive combination of wheel hub and associated wheel fork is claimed in claim 16.
  • Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims. Suitable applications of the hub are shown in claims 17 and 18 as a two-wheeler or pedelec.
  • the core of the invention is a wheel hub that has a hub lock that is fully functional and housed in the hub housing and is therefore tamper-proof.
  • Locking means installed in the rotatable housing have a locking element that can be controlled with a contactless control unit to prevent rotation between the wheel hub axle and the hub housing and thus provide an immobilizer for a vehicle.
  • An essential component is that all components for blocking or braking a relative rotational movement between the outer housing and the wheel hub axle are completely housed in the outer housing.
  • these locking means installed in the outer housing can have a locking pin which is rotationally rigidly connected to and with the wheel hub axle in the outer housing, wherein the locking pin is held so as to be movable in the direction of its longitudinal axis, and a rotational locking between the wheel hub axle and the outer housing can be achieved by the locking pin engaging the inner wall of the outer housing.
  • the locking means is designed as a brake wedge.
  • This is connected in a rotationally rigid manner to and with the wheel hub axle in the outer housing, wherein it is also held so as to be movable in the direction of its longitudinal axis, and rotational braking between the wheel hub axle and the outer housing is achieved by the brake wedge radially spreading brake shoes, which brake shoes contact the inner wall of the outer housing in the spread state.
  • the immobilizer allows the user to lock their vehicle without having to manually intervene in the lock itself.
  • the locking function is activated, the locking bolt or the brake wedge is moved axially in the wheel hub by a motor so that rotation of the hub relative to its hub axis is blocked or braked.
  • the locking bolt or the brake wedge By integrating the locking bolt or the brake wedge into the interior of the hub, access from the outside is impossible.
  • the wheel hub has a rotationally rigid wheel hub axle and an outer housing that is rotatably and centrally mounted on the wheel hub axle.
  • the outer housing essentially has the shape of a cylinder with a cylinder jacket and lateral base and cover surfaces.
  • the circular base and/or cover surface can have a larger diameter with which the base or cover surface protrudes beyond the outer circumference of the cylinder jacket.
  • outer casings can have wheel spokes fixed all the way around to conventional brackets provided for this purpose, which hold a wheel rim (with tube and casing) at their other end.
  • the wheel hub outer casing rotates with the wheel when the wheel rolls, namely on the rotationally rigid wheel hub axle, which is rotationally rigidly fixed in the wheel fork.
  • This rolling movement is realized via roller, rolling or ball bearings, via which the outer casing sits on the wheel hub axle.
  • the wheel hub axle has a length with which it protrudes on both sides over the top and base surface of the cylindrical outer casing.
  • a positive connection can be provided via a flattened portion at each end of the wheel hub axle, with which the wheel hub axle is held in a snug fit at the fork ends.
  • a positive connection can also be provided on one side only, ie a single flattened portion at one end of the wheel hub axle in combination with a complementary holder at only one fork end.
  • the wheel hub axle has an external thread at its respective end, onto which an internal lock nut is screwed or a stop is set, which interacts with an external and screwed-on locking nut, so that a fork end or a respective fork end is clamped and thus received and held in place in a force-locking manner.
  • the locking devices include a control unit that can be controlled contactlessly via a radio connection using a mobile transmitter.
  • the mobile transmitter is normally carried by the user of the vehicle.
  • the control unit can be controlled using the mobile transmitter to activate the motor, which moves the locking bolt to a respective end position, i.e. locking position or unlocking position.
  • the interaction between the mobile transmitter and the control unit can be provided in an advantageous embodiment in such a way that, for example, based on the The distance between the mobile transmitter (Bluetooth) and the control unit is detected based on the radio signal strength, and the motor is then automatically activated when the distance exceeds or falls below a threshold value.
  • the motor for locking the wheel hub rotation is activated to activate the immobilizer, i.e. to lock the lock, when the mobile transmitter has moved further away from the wheel hub than the threshold value, and it is activated again to unlock the lock as soon as the threshold value is exceeded, i.e. when the user and the transmitter have come sufficiently close to the vehicle again.
  • the software control required for this is stored in the control unit.
  • the control unit can be used to control the motor for the locking pin or the brake wedge, which can move it between two end positions. One of these end positions defines the unlocking position of the locking pin or the brake wedge, whereas the other end position can be referred to as the locking position.
  • the locking pin extends into a locking position that serves to ultimately block the rotational movement between the wheel hub axle and the outer housing, this does not necessarily lead to immediate blocking.
  • This groove advantageously corresponds to a blind hole recess in one of the flat inner wall surfaces of the outer housing (top surface or base surface) with a groove circumference into which the locking pin can be axially inserted with a slight tolerance play.
  • This position of the locking pin protruding into the groove is - insofar as a single groove is provided - only possible in a single specific relative position between the locking pin and the outer housing.
  • the locking pin is loaded with a spring, which presses the locking pin from its motor end position against the inner wall of the outer housing using spring force alone until the said position is reached, in which the locking pin slides into the groove using the spring force.
  • the final locking position is then obtained, in which relative rotation of the outer housing about the wheel hub axis is blocked.
  • the locking position is reached by the motor control
  • the locking position is automatically reached by means of spring preload as the outer housing is rotated further relative to the wheel hub axis. If, for example, the wheel hub is installed in a bicycle, it is sufficient to move the wheel a further distance to reach the final locking position.
  • several grooves can be provided on the inner wall of the outer housing, so that there are several of these positions that realize a locking of the relative movement between the wheel hub axle and the outer housing.
  • a bevel is provided at the end of the locking pin that has to slide into the groove on the inside of the outer housing wall in order to block the rotation between the outer housing and the wheel hub axle, with which the end of the locking pin tapers conically.
  • the bevel is dimensioned in such a way that the locking pin slides into the groove in an advantageous manner, in such a way that a relative speed during rotation between the outer housing and the wheel hub axle must be undercut for this. This prevents the locking pin from slipping into the groove when the wheel or the outer housing rotates quickly relative to the wheel hub axle and blocking the wheel.
  • the locking pin or the brake wedge does not rotate together with the outer housing around the wheel hub axle, but is held rotationally rigidly to the wheel hub axle in a bearing holder which is connected to the wheel hub axle.
  • a locking disk is provided in the outer housing on the wheel hub axle, which is held with a positive or non-positive fit on the wheel hub axle.
  • this locking disc is equally advantageous, which then carries the brake shoes which, when spread apart, come into contact with the inner wall of the outer housing and cause a braking effect.
  • the locking disc is made of a sturdy material, such as metal or steel.
  • the wheel hub axle or hollow shaft of the axle and the locking disc form a material bond, which is particularly advantageous for the second general embodiment with a brake wedge.
  • the locking disc is designed as a one-piece component with the wheel hub axle or the hollow axle shaft.
  • a form fit between the locking disc and the wheel hub axle can be advantageously created by the circular wheel hub axle having at least one flat on the outer circumference and the locking disc having a notch that is complementary in its plane and with which it sits in a snug fit on the wheel hub axle.
  • the flat on the outer circumference of the wheel hub axle can be provided to a limited extent (only) at the point where the The locking disc is ultimately located on the wheel hub axle when the wheel hub is fully assembled.
  • the wheel hub axle can also advantageously have two opposing coplanar and parallel flats so that the locking disc with its complementary notch is fixed on both sides in a snug fit on the wheel hub axle.
  • this locking disc sits on the wheel hub axle in a rotationally rigid manner and has a hole that is complementary to the locking pin, in and through which the locking pin can be moved. It absorbs the force of a locking locking pin in the outer housing and is able to hold the locking pin stably in this locked position between the wheel hub axle and the outer housing.
  • the locking pin is moved through the open hole of the locking disc into the groove on the inner wall of the outer housing.
  • the groove is advantageously designed as a blind hole.
  • the two positions of the locking pin or the brake wedge i.e. the unlocking position that can be achieved by the motor and the locking position that can be achieved by the motor
  • a sensor system that can generate signals that are sent to a control chip in the control unit and thus inform when one of these positions has been reached.
  • a marker flag is provided that detects the distance the marker flag has moved by the motor output. This makes it possible to determine both end positions, with which the locking pin is once fully retracted and once fully extended.
  • an acoustic signal can be transmitted to the user when a respective end position is reached, informing the user whether an unlocked immobilizer or a locked and activated immobilizer is present.
  • the motor moves the locking pin or the brake wedge against a stop, whereby due to the increased motor power required thereby, an increased current flow is detected, which indicates that the end position.
  • the second end position is then defined from this starting position of the motor axis using time measurement. If the motor is then controlled again to move to the second end position, the motor is controlled for a predefined time. After the time period has elapsed, the locking pin or the brake wedge has then reached its second end position. It can be provided that the first end position is the unlocking position and the second end position is then the locking position.
  • the locking pin or the brake wedge is moved with an electric motor, to whose output a reduction gear is connected.
  • This can be used to reduce the speed at which the locking pin or the brake wedge is moved and at the same time to increase the torque with which the locking pin or the brake wedge is moved.
  • the reduction gear has a gear spindle that acts on the locking pin or the brake wedge.
  • a worm shaft output of the motor is also possible, which acts on a threaded rod. In both cases, when the motor is controlled and switched on, its output can move the locking pin or the brake wedge in both directions along its output longitudinal axis.
  • the locking pin then has a hole along its longitudinal axis, preferably as a blind hole, into which the gear spindle/threaded rod extends when assembled.
  • a spiral spring is provided between the gear spindle/threaded rod and the bottom of the blind hole, which is in a relaxed resting position when the locking pin is retracted - i.e. in the unlocking position - and is then compressed and thus pre-tensioned as soon as the extended end position of the locking pin is reached by the motor and the locking pin is also in contact with the inner wall of the outer housing, or is guided along the inner wall when the outer housing rotates around the rigid wheel hub axis. Only the pre-tension of the spiral spring allows the locking pin to be pushed into the groove when the groove and locking pin are opposite each other.
  • the above immobilizer is combined with an optional alarm function and/or an optional tracking function.
  • This hub then fulfills three functions for the wheel with wheel hub installed in the vehicle, namely the immobilizer discussed above (LOCKING), an alarm function (ALARM) in the event of suspected theft, and a function for locating the wheel hub or the vehicle (TRACKING; tracking).
  • LOCKING immobilizer discussed above
  • ALARM alarm function
  • TRACKING a function for locating the wheel hub or the vehicle
  • the interaction of the means for implementing all three functions in the wheel hub makes using the wheel hub easier and safer than the sum of the individual functions:
  • a gyroscope and/or a motion sensor is installed in the hub, which detects when the angular position of the wheel hub/vehicle is changed by a movement of the same. While the gyroscope measures angle changes, an accelerometer can output speeds or accelerations as a motion detector. An alarm beeper emits a warning signal when movement is detected, so that dismantling components such as the wheel hub from the wheel itself does not go unnoticed. In any case, it will no longer be possible for thieves to carry the vehicle away silently. To make the alarm signal easier to hear and to better transmit the radio signals from the mobile transmitter, a perforation is provided on the casing of the cylindrical outer housing in an advantageous embodiment.
  • a membrane is provided on the inside of the casing in an advantageous design, with which the perforation openings are closed in such a way that no dirt can penetrate into the hub, but the acoustic signals can easily penetrate to the outside or the radio signals can reach the control unit in the hub.
  • the activation of the alarm function can be linked to the immobilizer.
  • the alarm function then remains inactivated as long as the wheel hub is in its freewheel position. If the immobilizer has been activated, the alarm function is also activated with a gyroscope detection or the signal from the accelerometer.
  • the alarm function can be activated by detecting that the locking end position has been reached and the signal that is emitted.
  • Activating the alarm function can also involve starting a time window, for example of a few seconds, after which an acoustic alarm signal is emitted at the earliest:
  • a time window for example of a few seconds, after which an acoustic alarm signal is emitted at the earliest:
  • a further safety function is provided for the control or for blocking the control of the motor by coupling it with the gyroscope provided for the alarm function or the accelerometer as a motion detector.
  • the motor can only be controlled to move the locking bolt or the brake wedge into the locking position if the gyroscope does not detect any angular change in three-dimensional space.
  • the gyroscope emits a signal according to which the hub is at rest, i.e. "unmoved", and this represents the condition under which the motor can only be controlled to reach the locking position.
  • the gyroscope reports a change in the angular position of the hub in three-dimensional space or the accelerometer reports a movement
  • the control of the motor for moving the locking pin or the brake wedge into the locking position is blocked by programming the control chip in the control unit for this purpose.
  • the hub according to the invention provides worldwide tracking.
  • a GPS system can be used for this.
  • the Apple® AirTag® system in conjunction with an iPhone®
  • a Tile® tracker (Android-based), whose tracker component is built into the wheel hub.
  • These systems work via a Bluetooth connection, with which the hub can be located.
  • This type of localization offers several advantages over conventional localization using GPS. The first advantage is that localization via Bluetooth is much more energy efficient than using a GPS signal. Another advantage is that the user does not need a SIM card from a mobile phone provider, which incurs monthly costs.
  • the altitude can also be determined approximately, since the AirTag® or Tile® systems can determine the direction from which the relevant Bluetooth signal to be received is coming. If the stolen vehicle, including the installed wheel hub, is located in a high-rise apartment building, for example, this can be detected using these systems.
  • the power supply for the functions described above comes from a rechargeable battery or battery cell. These can be housed in the outer casing of the hub. Alternatively, they can be supplied as an external battery by an existing battery, for example from a pedelec or a battery-operated wheelchair. In an advantageous embodiment, the energy cell is self-sufficient, i.e. it does not need to be replaced, but is charged via an external energy supply.
  • the external energy supply can also be provided by a dynamo provided on the vehicle, for example.
  • the cell can be powered by a battery attached to the vehicle.
  • a battery can be that of a Pedelec to supply energy to the Pedelec drive.
  • the three functions discussed above are controlled using a radio remote control. This could be a 433.9 MHz radio connection or a Bluetooth ® connection, for example via a smartphone.
  • a component carrier is advantageously provided which is rigidly connected to the wheel hub axle.
  • the component carrier can partially run around the inner circumference of the outer housing, i.e. the component carrier makes optimal use of the interior of the outer housing, in that the component carrier is designed with attachment points for the components in such a way that all components are arranged in a suitable manner in relation to one another and to the component carrier, and the component carrier is thus housed in the outer housing in the best possible manner.
  • the eager holder of the locking bolt or the brake wedge is accommodated on this component carrier, whereby the respective force connection between the locking bolt or brake wedge and the outer housing in the locked state is advantageously realized via the locking disk.
  • the component carrier can be made of plastic, for example, because no locking force between the locking element and the outer housing acts on the eager holder of the locking bolt.
  • the motor and its control unit are also mounted on the component carrier.
  • the marking flag is also advantageously held on the component carrier.
  • the optional components for, for example, the locating means and/or the alarm means are fixed to the component carrier, such as a radio receiver, a gyroscope, an acoustic alarm device and/or a locating unit and/or a rechargeable battery or a battery cell.
  • the component carrier such as a radio receiver, a gyroscope, an acoustic alarm device and/or a locating unit and/or a rechargeable battery or a battery cell.
  • the component carrier can advantageously be accommodated in a protective housing or connected to a housing part, so that the components arranged on the component carrier are protected from dirt and moisture inside the space formed by the component carrier and its housing part.
  • a seal can advantageously be provided between the component carrier and its housing part for this purpose. Since all components are accommodated on the component carrier and thus within its housing part, only two openings remain from the assembled housing part and component carrier, which are required to move the locking bolt.
  • the locking disc can be fixed to the outside of the housing part. In this case, the component carrier is also securely supported on the wheel hub axle via the locking disc.
  • the protective housing is removable and attached to the component carrier.
  • the housing part of the component carrier is only mounted on the component carrier, whereas the component carrier itself is fixed to the locking disc.
  • the wheel hub axle is designed as a hollow shaft and has a coaxial hollow channel.
  • the component carrier and the locking disk are located on this hollow wheel hub shaft as described above.
  • the wheel hub outer casing rotates with the wheel when the wheel rolls, namely on the rotationally rigid hollow wheel hub shaft, which is held rotationally rigidly in the wheel fork.
  • a frictional connection In order to hold the hollow shaft rotationally rigid in the fork, a frictional connection, a frictional connection in combination with a positive connection or a material connection between the hollow shaft and the fork mount for the wheel hub is provided.
  • a force connection is provided by means of a quick-release axle that can be inserted into the hollow channel.
  • the quick-release axle has a thread that can be screwed into a complementary hole with an internal thread as a clamping nut on one fork end.
  • an Allen head or a quick-release clamping lever is provided on the other side of the quick-release axle.
  • the quick-release axle can be screwed into the opposite internal thread using a suitable tool key.
  • the fork end located there is clamped against the quick-release axle by tightening the clamping lever.
  • such a force connection can be combined and supported with a form-fit connection:
  • This can be provided via a recess, for example a milled section on the outer circumference of the hollow shaft, which is provided at at least one end of the hollow shaft - advantageously this is provided at both ends of the hollow shaft.
  • This milled section creates a recessed flattening that reduces the outer circumference of the hollow shaft.
  • Fig. 1 is an exploded view of the wheel hub according to the invention.
  • Fig. 2 is an exploded perspective view, wherein
  • Fig. 3 shows the wheel hub shown in the preceding figures in an assembled state
  • Fig. 4 is a sectional view of the assembled wheel hub according to the invention in a state in which the locking pin is in the groove of the outer housing;
  • Fig. 5 shows an embodiment of the wheel hub according to the invention with a plug pin that can be screwed onto a fork end and a hollow shaft with milled recesses for a positive connection with the fork ends;
  • Fig. 6 an embodiment of the hub according to the invention with
  • Fig. 7 shows the embodiment from Fig. 6 in a sectional view
  • Fig. 8 is a further perspective view of the embodiment of Figures 6 and 7, in which the hollow shaft shows a milling for a positive connection at the fork ends;
  • Fig. 9 shows the embodiment of Fig. 6 in the unlocking position
  • Fig. 10 shows the embodiment of Fig. 6 in the locking position.
  • Fig. 1 shows an embodiment of the wheel hub according to the invention with immobilizer, alarm means and locating means in an exploded view. All components, with the exception of the elements of the nuts 17 and the axle ends of the wheel hub axle 2, are all housed in the outer housing 16.
  • Fig. 3 shows the wheel hub in an assembled state. On the outer circumference of the cover and base surface of the cylindrically shaped outer housing 16, holes are provided for fixing wheel spokes (not shown). For improved and simple lacing, these cover and base surfaces each protrude radially over the cylindrical shell of the outer housing 16. As shown in Fig.
  • the wheel hub axle 2 has a length with which it protrudes on both sides above the height of the hub cylinder in order to be able to be used in a fork, for example, a bicycle fork.
  • the flattened areas at both ends of the wheel hub axle 2 can also be clearly seen, by means of which the wheel hub axle 2 can be fixed in the fork in a rotationally rigid manner via a positive fit.
  • the outer housing 16 can rotate on the wheel hub axle 2 via two end ball bearings 10.
  • a component carrier 6 is fixed in a rotationally rigid manner on the wheel hub axle 2, which carries a large part of all elements for the locking means, the alarm means and the tracking means.
  • Such an chicken chip 7 is a physical computing platform consisting of software and hardware. Both components are open source.
  • the hardware consists of a simple I/O board with a microcontroller and analog and digital inputs and outputs.
  • the hardware consists of a simple I/O board with a microcontroller and analog and digital inputs and outputs.
  • the hardware can be used to control stand-alone interactive objects or to interact with software applications on computers.
  • This electrician chip 7 works functionally with a control unit 12 for the motor 1 1.
  • the motor 11 itself is an electric motor that can move a gear spindle or a threaded rod via a worm drive.
  • the gear spindle/threaded rod then acts on a locking bolt 19 via a fin bracket as a marking flag 21.
  • the locking bolt 19 has an axial bore in the form of a blind hole or a recess provided in another form in which a spiral spring 25 is mounted.
  • the blind hole opening is closed by a cover 20 in order to keep the spring inside the blind hole.
  • the locking pin has to protrude into a complementary groove 27 on the inside of the outer housing in order to block the rotation of the outer housing relative to the hub axle.
  • This groove 27 corresponds to a recess in one of the lateral, flat inner wall surfaces (top surface or base surface) of the outer housing with a groove circumference into which the locking pin 19 can be axially inserted with a slight tolerance play.
  • This position of the locking pin 19 protruding into the groove 27 is only possible in relation to this groove in a single special relative position between the wheel hub axle - and thus the locking pin held in a rotationally rigid manner by this - and the outer housing 16.
  • the locking pin is loaded with this spiral spring, which presses the locking pin from its motor end position against the inner wall of the outer housing using spring force alone until the position in question is reached in which the locking pin slides into the groove 27 using the spring force. Only then is the locking position obtained in which a relative rotation of the outer housing around the wheel hub axis is blocked.
  • the locking bolt 19 is moved by means of a fin bracket 21, which engages between the cover 20 and the blind hole bottom in the locking bolt and acts on the spring 25.
  • the fin bracket 21 engages in the blind hole from the side of the outer surface of the locking bolt 19.
  • This lateral opening in the jacket of the locking bolt 19 has a catch that roughly corresponds to the compression path of the internal spring 25. The locking bolt 19 can thus be moved by this compression path relative to the fin bracket 21 beyond the end position of the fin bracket reached by motor power.
  • the spring 25 is pre-tensioned by a distance which the locking bolt 19 then travels by means of the spring force when the locking bolt 19 is in the locked groove 27 on the inner wall of the outer housing slips if the outer housing 16 is rotated further on the wheel hub axle 2 until this relative position between the locking pin and the groove 27 is reached.
  • the "free" end of the fin bracket i.e. the end opposite the one in the blind hole, fulfills the task of detecting the position of the fin bracket. This "free" end of the fin bracket is moved by the same distance that defines both end positions that can be reached by the motor, i.e.
  • the respective end position can be detected via a stop, with which a current flow is taken from the free end via the respective stop.
  • Each of the two stops is linked in terms of control function to the control chip of the control unit, so that a clear distinction can be made between the two positions by the respective stop contact.
  • This is also linked to a respective distinguishable acoustic signal, which shows the user the respective position of the locking pin. For example, when the locking pin reaches its unlocking position, a single sound signal is emitted, whereas when the stop in the locking position is reached, a double acoustic signal is emitted. This allows the user to determine which end position the motor has brought the locking pin to.
  • the user can be assured that, for example, the unlocking position has been reached in order to move the vehicle safely.
  • the user is informed by a characteristic and recognizable acoustic signal when the locking position for locking the vehicle has been reached by blocking the hub and thus activating the immobilizer.
  • a safety function for controlling the motor 11 can be achieved by coupling the gyroscope:
  • the motor can only be controlled to move the locking pin into the locking position if the gyroscope emits a signal according to which the hub is at rest, i.e. "unmoved". If, on the other hand, the gyroscope reports a change in the position of the hub in three-dimensional space, the motor is controlled to move the locking pin 19 into the locking position. blocked.
  • an accelerometer can also be installed, which then takes over this function.
  • a bevel is provided with which the end tapers.
  • the bevel is dimensioned in such a way that the locking pin 19 slides into the groove 27 in an advantageous manner, namely in such a way that a relative speed during rotation between the outer housing and the wheel hub axle must be undercut. This prevents the locking pin from accidentally slipping into the groove when the wheel is rotating quickly or due to a control error, thereby blocking the wheel.
  • the described embodiment has a total of eight grooves 27 on the inner wall of the outer housing 16, into which the locking pin 19 can slide. This means that there are a total of eight possible locking positions between the locking pin and the outer housing 16.
  • An advantageous alternative has a total of 6 grooves 27 with an intermediate angle of 60°.
  • a locking disk 3 is provided, which is fixed to the side cover surface of the component carrier 6 with screws.
  • the locking disk 3 is made of a more stable material, for example steel (stainless steel), so that the locking bolt 19 in the locked state of the wheel hub is held stable and rotationally rigid on the component carrier 6 when the locking pin 19 is held through the locking disk 3 in the groove on the inner wall of the outer housing 16.
  • the locking disc 3 is held in a form-fitting manner on the wheel hub axle 2.
  • the wheel hub axle 2 has a flattened area 26 at the point where the locking disc sits on the wheel hub axle, whereby the locking disc has a complementary shape with which the locking disc is held rotationally rigidly on the wheel hub axle 2.
  • the locking disc 3 is rotationally rigid, whereby the fastening of the locking disc 3 to the component carrier 6 also holds the component carrier stably and rotationally rigidly on the wheel hub axle 2 in the outer housing 16.
  • the fastening of the locking disc to the component carrier or the housing of the component carrier is carried out via a screw connection with screws 23.
  • the component carrier 6 is accommodated in a protective housing 15.
  • a flange fold to which the protective housing 15 can be plugged and fixed.
  • the connection can be made by means of adhesive.
  • an alternative fastening between the cover surface and the component carrier can also be provided, which can be repeatedly removed and re-fixed, for example by means of a screw connection.
  • the function of the immobilizer ie the control of the motor to extend the locking bolt 19 into the groove on the outer housing 16, is carried out via a mobile radio transmitter (not shown in the figures).
  • the mobile radio transmitter can be available separately in the form of a remote control.
  • the mobile radio transmitter can also be implemented using a smartphone. In this respect, the radio transmitter functions can then be configured via the smartphone.
  • One of these configurable functions concerns the interaction of the mobile transmitter (Bluetooth) and the control unit 12 in such a way that, for example, the distance between the mobile transmitter and the control unit 12 can be determined based on the radio signal strength.
  • Transmitter not exclusively smartphone
  • control unit 12 is detected, and the motor is activated when the distance between the mobile transmitter and the radio receiver 8 on the component carrier 6 exceeds or falls below a threshold value.
  • the motor is activated to lock the wheel hub rotation when the mobile transmitter has moved away from the radio receiver 8 in the wheel hub by more than a distance threshold value, and it is activated again to unlock as soon as the distance falls below the threshold value, i.e. when the user has approached the vehicle - i.e. the radio receiver 8 - again with his mobile radio transmitter.
  • the alarm means include an acoustic alarm device 18 and a gyroscope 9.
  • the gyroscope 9 can detect a change in the position of the wheel hub in three-dimensional space and in such a case of detection of a change in position, the acoustic alarm device 18 is controlled via the control unit 12 to emit an audible warning signal.
  • a perforation is provided on the casing of the cylindrical outer housing 16.
  • a membrane is provided on the inside of the casing, with which the perforation openings are closed in such a way that no dirt can penetrate into the hub, but the acoustic signals can easily penetrate to the outside and the control signals can easily penetrate into the hub.
  • the tracking means include an Apple® AirTag element that is fixed to the component carrier 6. If the wheel hub is lost due to theft along with the AirTag and the vehicle, it can be tracked down again using the "Where is?" smartphone app.
  • AirTags Despite the AirTags' short radio range of just a few meters, this works worldwide. Apple uses a large proportion of the millions of smartphones and iPads to locate lost AirTags and inform the respective owner of their location. To do this, the smartphone first saves the last known location of each AirTag in the smartphone. If the hub is a few meters away from the smartphone, a signal tone can be played on the smartphone. If the wheel hub with AirTag is outside the range of the user's smartphone, Apple's® "Find my" network is used. This is the network of all smartphones with which other Apple devices in the vicinity can be tracked down and their location reported - regardless of the respective owner. The AirTag uses Bluetooth to identify itself in its immediate vicinity and waits for its signal to be picked up and transmitted by a passing smartphone sooner or later.
  • Fig. 4 shows the wheel hub according to the invention schematically in a sectional view, in which the wheel hub is assembled. At the outer ends of the wheel hub axle 2, the wheel hub is held in a DIN standard fork.
  • a state of the wheel hub is shown in which the locking pin 19 is located in a groove 27, as provided on the inside of the outer housing 16 (several grooves 27 can be provided at the same radial distance from the wheel hub axis 2, which are then provided on the inner wall of the outer housing in an evenly distributed manner at an equidistant distance from one another).
  • the locking pin 19 was moved as shown in Figure 4 by the motor 11 into the maximum locking position (on the right-hand side in the picture).
  • the locking pin 19 is held so that it can move in a guide of the component carrier 6.
  • This guide is adapted in its axial catch to the two end positions that the locking pin assumes once in its de-locking position by means of the motor power and another time in the locking position, which is determined by the locking position extended to the maximum by means of the motor plus the Spring force is generated by the spring 25 and defines the locking position at which the immobilizer is activated.
  • the spring 25 is in an at least partially compressed state, as a result of which the locking pin 19 has been moved further towards the blind hole bottom of the groove 27 beyond the final locking position achieved by motor power. This activates the immobilizer and prevents relative rotation between the outer housing and the wheel hub axle.
  • the spring 25 is first relaxed by moving back the gear spindle/threaded rod located coaxially to the motor axis, after which the locking pin 19 is pulled out of the groove 27 when the tension is as high as possible, i.e. when the spring 25 is in the rest position and the motor 11 is still being driven. Both end positions are detected by means of the fin bracket 21 and an associated sensor (not shown in Fig. 4) and sent to the control unit, ie in this case to the PC chip. When these signals are received, an acoustic signal is also sent to the user via the acoustic alarm device 18 to signal to him that the respective deformation has been reached.
  • Figures 5 to 7 show an embodiment which also includes an anti-theft device for the wheel with a wheel hub according to the invention in a wheel fork (not shown).
  • quick-release fasteners are known in which a hollow shaft with a quick-release pin is inserted through the two recesses at the respective fork ends and secured with a clamping nut or opposing thread.
  • the quick-release axle has a thread at one end onto which the clamping nut is first screwed when the quick-release axle is mounted, whereby when the clamping lever is subsequently deflected, the quick-release axle or pin is clamped between the fork ends and thus the wheel is fixed in the fork.
  • the disadvantage of such a quick-release fastener in the prior art is that the wheel can also be quickly removed from the wheel fork. This makes it possible to lever out the above immobilizer if the wheel with the wheel hub according to the invention is removed.
  • the present invention shows a Design in which the wheel hub and thus the wheel are held in the fork in a theft-proof manner even when using such a quick release fastener.
  • the wheel hub axle is advantageously designed as a hollow shaft 1 with a hollow channel.
  • This hollow channel is open on both sides so that a quick-release axle 1' can be pushed completely through the hollow channel.
  • the quick-release axle 1' has a thread for the clamping nut at one end and a head at the other end - in this case a head with an Allen key opening - so that the quick-release axle can be fixed to the fork ends to prevent axial displacement.
  • the embodiment shown is based on a quick-release fastener, in which the wheel hub and thus the wheel in the fork are ultimately fixed by turning the wing of the wing nut.
  • This can mean that although the wheel is held securely in the wheel fork, the frictional connection between the wheel hub hollow shaft and the fork is not sufficiently large when the immobilizer is activated - in other words, the wheel may still be able to rotate in the fork to a limited extent.
  • An advantageous embodiment - as shown in Fig. 5 - shows a hollow shaft 1 with a radial flattening, milling or recess provided at its ends. This flattening creates a snug fit of the hollow shaft 1 on complementarily designed ends of the fork legs. This snug fit creates a suitable form fit between the wheel hub and the fork ends, so that rotation of the wheel in the fork is effectively prevented when the immobilizer is activated.
  • the brake wedge 17 When the brake wedge 17 is extended, it spreads two brake shoes 40 apart, so that the brake shoes arranged brake pads 41, a frictional connection can be achieved on the inner circumference of the outer housing 16, with which a rotation of the wheel hub outer housing 16 relative to the wheel hub axle 2, or the hollow shaft 1 is braked until it is locked.
  • the inner circumference of the outer housing 16 is provided with a special brake force-enhancing coating for this purpose.
  • the brake shoes 40 are fixed to the locking disk 3 via a holder 39 in such a way that they can only be spread out radially.
  • the holder 39 represents a guide on which the brake shoes slide flatly in the radial movement and through which a movement of the brake wedge 17 is converted into a radial spreading movement of the brake shoes 40.
  • the holder 39 prevents the brake shoes 40 from "folding out” in a kind of tilting movement due to the advancement of the brake wedge 17 relative to the axis of rotation.
  • a guide aid 43 is also provided, via which the respective brake shoe 40 is mounted in a respective cylindrical pivot bearing, so that the pivot bearing only allows a radial movement of the respective brake shoe.
  • the brake shoes 40 reach their unlocked rest position through a spring preload of the tension spring 38.
  • This spring force is adjusted to the motor force and is dimensioned such that the motor 11 can apply sufficient force to the brake wedge 17 to bring the brake shoes with their brake pads into effective frictional engagement with the inner wall of the outer housing 16 against this spring force.
  • the immobilizer is thus activated and turning the wheel is made impossible - or at least made considerably more difficult.
  • Fig. 7 shows the embodiment of the hub according to the invention with brake wedge 17 and brake shoes 40 from Fig. 8 in a sectional side view.
  • the brake shoes 40 are located behind the flat holder 39 which provides the guidance. By means of this flat guide, only a radial spreading movement of the brake shoes 40 towards the inner circumference of the outer housing 16 remains possible. This is supported by the guide aid 43 in the form of a respective cylindrical pivot bearing for the respective brake shoe 40.
  • the tension spring 38 holds the brake shoes 40 in their rest position, which corresponds to the unlocking position - in this case also corresponding to the defined unlocking position - and thus a rotation of the Outer casing 16 on the wheel hub axle or the hollow shaft is permitted.
  • the brake shoes are coated with a cumulative outer layer of rubber 41.
  • Fig. 8 shows this embodiment in perspective view, whereby the right-hand brake shoe has been omitted from the drawing in order to show the interaction of the locking disk 3 with the holder 39:
  • the respective brake shoe 40 is held between these two flat components and can therefore only be moved in the radial direction even when the brake wedge 42 is moved. This movement is illustrated in Figures 11 and 12.
  • the brake wedge 42 is in the retracted, i.e. retracted, position, which corresponds to the unlocking position.
  • the outer surface of the brake shoes 40 does not touch the inner circumference of the outer housing 16 here.
  • the brake wedge is extended in its end position by means of motor power and spreads both brake shoes 40 radially outwards, whereby their respective outer surface rests on the inner circumference of the outer housing 16 and brakes or blocks a rotational movement.
  • a positive connection between the hollow shaft and the fork ends is shown, which is realized via a respective square milling of the hollow shaft ends. These are seated in complementary square bushings (not shown) of the fork ends. Alternatively, such a positive connection can also be provided on one side only - i.e. not on both sides of the hollow shaft.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radnabe mit einer starren Radnaben-Achse (2) und einem auf der Radnaben-Achse zentrisch rotierbar gehaltenen Außengehäuse (16). Die Nabe weist Mittel zum Arretieren einer relativen Rotationsbewegung zwischen Radnaben-Achse (2) und Außengehäuse (16) auf. Sämtliche Arretiermittel sind vollständig innenliegend im Außengehäuse (16) verbaut. Die Arretiermittel weisen ein Arretierelement auf, mittels dem eine Rotation zwischen Radnaben-Achse (2) und dem Außengehäuse (16) verhindert bzw. gebremst wird. Dieses Element kann ein Sperrbolzen (19) sein, der rotationsstarr zur und mit der Radnaben-Achse (2) verbunden ist, wobei der Sperrbolzen (19) in der Richtung seiner Längsachse verfahrbar gehalten ist, und eine Rotationsarretierung zwischen Radnaben-Achse (2) und Außengehäuse (16) erzielbar ist, indem der Sperrbolzen (19) an der Innenwand des Außengehäuses (16) in Eingriff gelangt. Das Element kann alternativ auch ein auf Bremsbacken wirkender Bremskeil (42) sein, wobei die Bremsbacken am Innenumfang des Außengehäuse eine Bremswirkung hervorrufen.

Description

RADNABE
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radnabe, sowie ein Vehikel mit der darin montierten Radnabe. Die Verwendung der Radnabe ist insbesondere geeignet für Zweiräder, wie Pedelecs, Mofas, Mopeds oder Motorräder, aber auch für Räder im allgemeinen, insofern sie in einem Vehikel zum Einsatz kommen, das über eine Stromversorgung verfügt. E ierunter kann auch ein Dreirad fallen oder ein Rollstuhl. Im Folgenden sind diese für die vorliegende Erfindung relevanten mobilen Fahrzeuge alle unter dem Begriff „Vehikel" zusammengefasst.
Für derartige Vehikel ist nach wie vor der Schutz vor Diebstahl ein Problem. Im Stand der Technik sind hierzu Kabel-, Bügel- oder Faltschlösser bekannt, mit denen mindestens ein Rad des Vehikels in Drehblockade gebracht werden kann. Solche Schlösser werden meist als separate Einheiten am Vehikel mitgeführt und müssen aufwendig mittels Schlüsselschloss oder Zahlenschloss angelegt bzw. abgenommen werden.
Auch sind Rahmenschlösser bekannt, die durch einen mechanischen Schließbügel die Drehbewegung eines der Räder blockieren können. Diesbezüglich ist aus der EP 2 357 124 A2 ein motorisch angetriebener Schließbügel für ein Schloss bekannt, der über eine elektromechanisch angetriebene Wegfahrsperre verfügt. Zusätzlich zur Funktion eines Absperrens sind im Stand der Technik auch Schlösser mit zusätzlichen Funktionen bekannt. So ist aus der KR101910765 eine Naben-Schließvorrichtung in Kombination mit einem akustischen Alarmsignal aufgezeigt, das im Falle einer Umgehung der Schließfunktion aktiviert wird. Weiters zeigt die EP 3 768 583 B1 ein Fahrrad-Tretlager mit zwei darin aufgenommenen Verriegelungsscheiben, die eine jeweilige gegenüberliegende Verzahnung aufweisen, sodass beim Aktivieren der Verriegelungsscheiben eine Tretlagerrotation gehemmt wird, sobald die Scheiben mittels Magnetkraft aufeinander zubewegt wurden und sich kontaktieren.
Ferner ist aus der CN 108248724 A ein Schloss mit Bluetooth-Funktion bekannt, die eine Funkverbindung als Fernbedienungsfunktion zum Öffnen und Schließen des Schlosses schafft. Ein Sperren der Radnabe wird dabei über einen aus der Nabe ragenden Sperrbügel realisiert, der sich an der Vorderrad-Gabel mit einer speziell hierfür vorgesehenen Halterung abstützt. Schließlich ist aus der WO 2016/17380A ein Zweirad-Schloss bekannt, bei dem eine Wegfahrsperre mit einer mobilen Steuereinheit gekoppelt ist, die einen Abstand zum Schloss messen kann. Damit kann das Schloss automatisch in eine Sperrfunktion gebracht werden, wenn der gemessene Abstand einen Schwellenwert überschreitet, bzw. wird das Schloss automatisch entsperrt, wenn der Schwellenwert wieder unterschritten wird.
Die im Stand der Technik existierenden Schlösser sind jedoch nicht ausreichend manipulationssicher, insofern Komponenten des Schlosses vorliegen, die einen manuellen Zugriff ermöglichen, mit dem das Schloss gewaltsam geöffnet werden kann.
Zur Erfindung: Die erfindungsgemäße Radnabe ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gekennzeichnet. Eine erfindungsgemäße Kombination aus Radnabe und zugehöriger Radgabel ist im Anspruch 16 beansprucht. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen. Geeignete Applikationen der Nabe sind in den Ansprüchen 17 und 18 als Zweirad, bzw. Pedelec aufgezeigt.
Kern der Erfindung ist eine Radnabe, die ein Nabenschloss aufweist, das funktionsfähig vollständig im Nabengehäuse untergebracht und damit manipulationssicher ist. Im rotierbaren Gehäuse verbaute Arretier mittel weisen ein Arretierelement auf, das mit einer kontaktlosen Steuereinheit ansteuerbar ist, um eine Rotation zwischen Radnaben- Achse und Nabengehäuse zu verhindern und so eine Wegfahrsperre für ein Vehikel schafft. Wesentlicher Bestandteil ist dabei, dass alle Komponenten für die Sperrung bzw. Bremsung einer relativen Rotationsbewegung zwischen Außengehäuse und Radnaben- Achse vollständig im Außengehäuse untergebracht sind.
Diese im Außengehäuse verbauten Arretiermittel können gemäß einer ersten allgemeinen Ausführungsform einen Sperrbolzen aufweisen, der rotationsstarr zur und mit der Radnaben-Achse im Außengehäuse verbunden ist, wobei der Sperrbolzen in der Richtung seiner Längsachse verfahrbar gehalten ist, und eine Rotationsarretierung zwischen Radnaben-Achse und Außengehäuse erzielbar ist, indem der Sperrbolzen an der Innenwand des Außengehäuses in Eingriff gelangt.
Gemäß einer zweiten allgemeinen Ausführungsform (siehe insbesondere Anspruch 4) ist das Arretiermittel als Bremskeil ausgestaltet. Dieser ist rotationsstarr zur und mit der Radnaben-Achse im Außengehäuse verbunden, wobei er in der Richtung seiner Längsachse ebenso verfahrbar gehalten ist, und eine Rotationsbremsung zwischen Radnaben-Achse und Außengehäuse erzielt wird, indem der Bremskeil Bremsbacken radial spreizt, welche Bremsbacken im gespreizten Zustand die Innenwand des Außengehäuses kontaktieren.
Die Wegfahrsperre gestattet dem Nutzer ein Abschließen seines Vehikels ohne manuellen Eingriff am Schloss selbst. Der Sperrbolzen oder der Bremskeil wird beim Aktivieren der Absperrfunktion in der Radnabe mittels Motor axial so verfahren, dass eine Drehung der Nabe gegenüber ihrer Naben-Achse gesperrt bzw. gebremst wird. Durch die Integration des Sperrbolzens oder des Bremskeils in den Innenraum der Nabe ist ein Zugriff von außen ausgeschlossen.
Wie erwähnt, weist die Radnabe eine rotationsstarre Radnaben-Achse und ein auf der Radnaben-Achse rotierbar und zentrisch gelagertes Außengehäuse auf. Das Außengehäuse hat im Wesentlichen die Form eines Zylinders mit Zylindermantel und seitlicher Grund- und Deckfläche. Die kreisrunde Grund- und/oder Deckfläche kann/können einen größeren Durchmesser haben, mit dem die Grund- bzw. Deckfläche über den Außenumfang des Zylindermantels abragt. An dem Außengehäuse können beispielsweise umlaufend Radspeichen an hierzu vorgesehenen herkömmlichen Halterungen fixiert sein, die an ihrem anderen Ende eine Radfelge (mit Schlauch und Mantel) halten. Im montierten Zustand der Radnabe in beispielsweise einer Radgabel eines Zweirades rotiert beim Abrollen des Rades das Radnaben- Außengehäuse mit dem Rad und zwar auf der rotationsstarren Radnaben-Achse, die rotationsstarr fixiert in der Radgabel gehalten ist. Diese Abrollbewegung wird über Rollen-, Wälz- oder Kugellager realisiert, über die das Außengehäuse auf der Radnaben- Achse sitzt. Die Radnaben-Achse hat eine Länge mit der sie über die Deck- und Grundfläche des zylindrischen Außengehäuses beidseitig abragt. Um die Radnaben- Achse rotationsstarr in der Gabel zu halten, ist ein Formschluss oder ein Kraftschluss mit der Gabel-Aufnahme für die Radnabe vorgesehen. Ein Formschluss kann über eine am jeweiligen Ende der Radnaben-Achse vorgesehene Abflachung vorgesehen sein, mit der die Radnaben-Achse im Passsitz formschlüssig an den Gabelenden aufgenommen wird. Alternativ kann ein solcher Formschluss auch nur einseitig vorgesehen sein, d.h. eine einzelne Abflachung an einem Ende der Radnaben-Achse in Kombination mit einer komplementären Aufnahme an nur einem Gabelende.
Bei einem Kraftschluss kann vorgesehen sein, dass die Radnaben-Achse an ihrem jeweiligen Ende ein Außengewinde hat, auf das jeweils eine innenliegende Kontermutter geschraubt oder einen Anschlag gesetzt ist, die, bzw. der mit einer außenliegenden und aufgeschraubten Feststellmutter zusammenwirkt, sodass dazwischenliegend ein Gabel-Ende, bzw. ein jeweiliges Gabelende festklemmend und damit kraftschlüssig aufgenommen und gehalten ist.
Zu den Arretiermitteln zählt u.a. eine Steuereinheit, die kontaktlos über eine Funkverbindung mittels eines mobilen Senders ansteuerbar ist. Der mobile Sender wird normalerweise mit dem Benutzer des Vehikels mitgeführt. Mithilfe des mobilen Senders ist die Steuereinheit ansteuerbar, um den Motor zu aktivieren, der den Sperrbolzen in eine jeweilige Endstellung, d.h. Arretier-Stellung, bzw. De-Arretierstel lung verfährt.
Das Zusammenwirken aus mobilem Sender und Steuereinheit kann in einer vorteilhaften Ausführungsform so vorgesehen sein, dass beispielsweise anhand der Funksignalstärke der Abstand zwischen mobilem Sender (Bluetooth) und Steuereinheit detektiert wird, und der Motor dann automatisch angesteuert wird, wenn der Abstand einen Schwellenwert über- oder unterschreitet. Mit anderen Worten wird bei dieser Ausführungsform der Motor zum Verriegeln der Radnaben-Rotation dann zum Aktivieren der Wegfahrsperre, d.h. zum Verriegeln des Schlosses angesteuert, wenn sich der mobile Sender über den Schwellenwert-Abstand hinaus von der Radnabe entfernt hat, und er wird zum Entriegeln des Schlosses dann wieder angesteuert, sobald der Schwellenwert-Abstand unterschritten wird, sich also der Benutzer mitsamt des Senders dem Vehikel wieder ausreichend genähert hat. Die dafür erforderliche Software-Steuerung ist in der Steuereinheit hinterlegt.
Mit der Steuereinheit ist der Motor für den Sperrbolzen oder den Bremskeil ansteuerbar, der diesen zwischen zwei Endstellungen verfahren kann. Eine dieser Endstellungen definiert die De-Arretier-Stellung des Sperrbolzens oder des Bremskeils, wohingegen die andere Endposition als Arretierstellung benennbar ist.
Hinsichtlich der ersten allgemeinen Ausführungsform gilt hinsichtlich der Endposition als Arretierstellung für den Sperrbolzen zu beachten, dass zwar der Sperrbolzen in eine zur Arretierung dienenden Position ausfährt, die zur letztendlichen Blockierung der Rotationsbewegung zwischen Radnaben-Achse und Außengehäuse dient, diese jedoch nicht unbedingt unmittelbar zur Blockierung führen muss. Der Grund liegt darin, dass der Sperrbolzen zur Arretierung in eine komplementäre Nut an der Innenseite des Außengehäuses einragt und erst bei Einragen in die Nut eine Drehblockade erzielt ist. Diese Nut entspricht vorteilhaft einer Sackloch-Vertiefung in einer der ebenen Innenwandflächen des Außengehäuses (Deckfläche oder Grundfläche) mit einem Nut- Umfang, in der der Sperrbolzen mit leichtem Toleranzspiel axial einschiebbar ist. Diese in die Nut einragende Position des Sperrbolzens ist - insofern eine einzige Nut vorgesehen ist - allein in einer einzigen speziellen relativen Stellung zwischen Sperrbolzen und Außengehäuse möglich. Damit der Motor den Sperrbolzen nun nicht in allen anderen relativen Stellungen, bei denen der Sperrbolzen (noch) nicht in die Nut einragt, gegen die Innenwand des Außengehäuses drückt, und die Innenwand damit der Motorkraft entgegenwirkt, ist der Sperrbolzen mit einer Feder beaufschlagt, die den Sperrbolzen aus seiner Motor-Endstellung solange gegen die Innenwand des Außengehäuses allein mit Federkraft drückt, bis besagte Stellung erreicht ist, in der der Sperrbolzen mittels der Federkraft in die Nut rutscht. Nach Einrutschen des Sperrbolzens in die Nut ist dann die finale Arretier-Position erhalten, in der eine relative Rotation des Außengehäuses um die Radnaben-Achse blockiert ist. Zu beachten ist hier die unterschiedliche Formulierung von einerseits der Arretier-Stellung (mittels Motorkraft ausgefahrene Stellung des Sperrbolzens) und andererseits der Arretier- Position (final ausgefahrene Stellung in Zusammenwirkung der mittels Motorkraft ausgefahrenen Stellung zuzüglich der Verschiebung mittels Feder). Während die Arretier-Stellung durch die Motoransteuerung erreicht worden ist, wird die Arretier- Position mittels Federvorspannung automatisch erreicht, sowie das Außengehäuse weiter relativ zur Radnaben-Achse gedreht wird. Ist beispielsweise die Radnabe in einem Fahrrad verbaut, genügt es, dass Rad um eine weitere Distanz fortzu bewegen, um die finale Arretier-Position zu erhalten.
In einer alternativen Ausführungsform können mehrere Nuten an der Innenwand des Außengehäuses vorgesehen sein, sodass es mehrere dieser Positionen gibt, die eine Arretierung der Relativbewegung zwischen Radnaben-Achse und Außengehäuse realisieren.
An demjenigen Ende des Sperrbolzens, das in die Nut an der Innenseite der Außengehäuse-Wand einzugleiten hat, um eine Sperrung der Rotation zwischen Außengehäuse und Radnaben-Achse zu bewerkstelligen, ist gemäß vorteilhafter Ausführungsform eine Fase vorgesehen, mit der das Ende des Sperrbolzens konisch zuläuft. Die Fase ist so dimensioniert, dass ein Eingleiten des Sperrbolzens in die Nut vorteilhaft umgesetzt ist, und zwar derart, dass hierfür eine Relativ-Geschwindigkeit bei der Drehung zwischen Außengehäuse und Radnaben-Achse unterschritten werden muss. Damit ist verhindert, dass der Sperrbolzen bei schneller Rotation des Rades, bzw. des Außengehäuses relativ zur Radnaben-Achse in die Nut rutscht, um das Rad zu blockieren. Der Sperrbolzen oder der Bremskeil rotiert nicht zusammen mit dem Außengehäuse um die Radnaben-Achse, sondern ist rotationstarr zur Radnaben-Achse in einer Lagerhalterun ehalten, die mit der Radnaben-Achse verbunden ist.
Um bezüglich der ersten allgemeinen Ausführungsform mit Sperrbolzen auch im arretierten Zustand eine stabile Stellung zwischen Sperrbolzen und Außengehäuse zu realisieren, die beispielsweise eine Drehung des Rades im eingebauten Zustand der Radnabe ohne Zerstörung von Bauteilen der Radnabe verhindert, ist gemäß vorteilhafter Ausführungsform im Außengehäuse eine auf der Radnaben-Achse mit dieser form- oder kraftschlüssig gehaltene Arretierscheibe vorgesehen.
Hinsichtlich der zweiten allgemeinen Ausführungsform mit Bremskeil ist gleichermaßen diese Arretierscheibe vorteilhaft, die dann die Bremsbacken trägt, die beim Auseinanderspreizen an der Innenwand des Außengehäuses in Kontakt gelangen und eine Bremswirkung verursachen.
Die Arretierscheibe ist aus einem stabilen Material, beispielsweise Metall oder Stahl.
Zu beiden allgemeinen Ausführungsformen kann in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Radnaben-Achse, bzw. Hohlwelle der Achse und die Arretierscheibe einen Stoffschluss bilden, was insbesondere für die zweite allgemeine Ausführungsform mit Bremskeil von Vorteil ist. In diesem Fall ist die Arretierscheibe mit der Radnaben- Achse, bzw. der Achs-Hohlwelle als einteiliges Bauteil ausgeführt.
In einer Ausführungsform hingegen mit zwei separaten Bauteilen von einerseits Arretierscheibe und andererseits Radnaben-Achse ist ein Kraftschluss oder ein Formschluss zwischen diesen Bauteilen erforderlich: Ein Formschluss zwischen der Arretierscheibe und der Radnaben-Achse kann vorteilhalft geschaffen sein, indem die kreisrunde Radnaben-Achse am Außenumfang mindestens eine Abflachung hat, und die Arretierscheibe eine in ihrer Ebene komplementäre Einkerbung aufweist, mit der sie im Passsitz auf der Radnaben-Achse sitzt. Die Abflachung am Außenumfang der Radnaben-Achse kann begrenzt (nur) an der Stelle vorgesehen sein, wo sich die Arretierscheibe letztendlich auf der Radnaben-Achse im fertig montierten Zustand der Radnabe befindet. Die Radnaben-Achse kann vorteilhaft auch zwei gegenüberliegende koplanare und parallele Abflachungen haben, sodass die Arretierscheibe mit ihrer komplementären Einkerbung beidseitig im Passsitz auf der Radnaben-Achse fixiert ist.
Diese Arretierscheibe sitzt jedenfalls rotationsstarr auf der Radnaben-Achse und weist eine zum Sperrbolzen komplementäre Bohrung auf, in der und durch die der Sperrbolzen verfahrbar ist. Sie übernimmt die Kraftaufnahme eines arretierenden Sperrbolzens im Außengehäuse und vermag den Sperrbolzen stabil in dieser arretierten Position zwischen Radnaben-Achse und Außengehäuse zu halten. Bei dieser Ausführungsform wird der Sperrbolzen durch die offene Bohrung der Arretierscheibe weiters in die Nut an der Innenwand des Außengehäuses verfahren. In vorteilhafter Weise ist die Nut als Sackloch-Nut ausgeführt.
Die beiden Stellungen des Sperrbolzens oder des Bremskeils, d.h. die durch den Motor erzielbare De-Arretier-Stellung und die durch den Motor erzielbare Arretier-Stellung können in einer vorteilhaften Ausführungsform über eine Sensorik abgegriffen werden, mit der Signale erzeugbar sind, die an einen Steuer-Chip der Steuereinheit gegeben werden und damit mitgeteilt wird, wenn eine jeweilige dieser Stellungen erreicht worden ist. Bei dieser Ausführungsform ist eine Markierungsfahne vorgesehen, durch die die jeweilige verfahrene Distanz der Markierungsfahne durch den Motorabtrieb detektiert wird. So können beide Endstellungen festgestellt werden, mit denen der Sperrbolzen einmal vollständig eingefahren und einmal vollständig ausgefahren ist. Überdies kann dem Nutzer ein akustisches Signal bei Erreichen einer jeweiligen Endstellung übermittelt werden, mit der der Nutzer darüber informiert wird, ob eine entriegelte Wegfahrsperre, bzw. eine verriegelte und aktivierte Wegfahrsperre präsent ist.
Als besondere Ausführungsform ist vorgesehen, dass zum Erkennen der einen Endstellung des Sperrbolzens oder des Bremskeils der Motor den Sperrbolzen oder den Bremskeil gegen einen Anschlag bewegt, wobei aufgrund der dadurch abverlangten erhöhten Motorleistung ein erhöhter Stromfluss detektiert wird, der das Erreichen der Endstellung anzeigt. Die zweite Endstellung wird dann von dieser Ausgangsposition der Motorachse mittels Zeitmessung definiert. Wenn der Motor demnach erneut angesteuert wird, um die zweite Endstellung zu verfahren, wird der Motor über eine vordefinierte Zeit angesteuert. Nach Ablauf der Zeitspanne hat der Sperrbolzen oder der Bremskeil dann seine zweite Endstellung erreicht. Es kann vorgesehen sein, dass die erste Endstellung die De-Arretierstellung ist und die zweite Endstellung sodann die Arretierstellung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Sperrbolzen bzw. der Bremskeil mit einem Elektro-Motor verfahren, an dessen Abtrieb ein Untersetzungsgetriebe angeschlossen ist. Mit diesem lässt sich die Geschwindigkeit reduzieren, mit der der Sperrbolzen bzw. der Bremskeil bewegt wird und gleichzeitig kann damit das Drehmoment erhöht werden, mit dem der Sperrbolzen bzw. der Bremskeil verfahren wird. Ausgangseitig weist das U ntersetzungsgetriebe eine Getriebespindel auf, die auf den Sperrbolzen bzw. den Bremskeil wirkt. Alternativ ist auch ein Schnecken- Wellenabtrieb des Motors möglich, der auf eine Gewindestange wirkt. In beiden Fällen kann bei Ansteuerung und Einschalten des Motors dessen Abtrieb entlang seiner Abtriebs-Längsachse der Sperrbolzen oder der Bremskeil in beide Richtungen verfahren werden.
Sodann weist der Sperrbolzen eine Bohrung entlang seiner Längsachse vorteilhaft als Sackloch auf, in die die Getriebespindel/Gewindestange im montierten Zustand einragt. Zwischen Getriebespindel/Gewindestange und Sackloch-Boden ist eine Spiralfeder vorgesehen, die bei zurückgefahrenem Sperrbolzen - also in der De-Arretier-Stellung - in entspannter Ruhelage ist und sodann zusammengedrückt und damit vorgespannt wird, sobald die ausgefahrene Endstellung des Sperrbolzens mittels Motor erreicht ist und zusätzlich der Sperrbolzen an der Innenwand des Außengehäuses anliegt, bzw. beim Rotieren des Außengehäuses um die starre Radnaben-Achse an der Innenwand entlang geleitet. Erst die Vorspannung der Spiralfeder lässt den Sperrbolzen in die Nut einschieben, wenn sich Nut und Sperrbolzen gegenüberliegen. Dann ist die Arretierposition erreicht. In vorteilhafter Ausführungsform ist obige Wegfahrsperre kombiniert mit einer optionalen Alarmfunktion und oder einer optionalen Ortungsfunktion. Diese Nabe erfüllt für das im Vehikel verbaute Rad mit Radnabe dann drei Funktionen, nämlich die der oben diskutierten Wegfahrsperre (LOCKING), einer Alarmfunktion (ALARM) bei Verdacht eines Diebstahls, sowie einer Funktion zum Auffinden der Radnabe, bzw. des Vehikels (TRACKING; Ortung). Dabei soll der Nutzer keinen lästigen Zusatzaufwand haben, um jede dieser Funktionen zu aktivieren. Vielmehr soll er ohne aufwändiges Zutun sein Vehikel diebstahlsicher an Ort und Stelle stehen lassen können. Das Zusammenspiel der Mittel zur Realisierung aller drei Funktionen in der Radnabe macht eine Nutzung der Radnabe über die Summe der Einzelfunktionen hinaus einfacher und sicherer:
Betreffend die Alarmfunktion ist in der Nabe erfindungsgemäß ein Gyroskop und/oder ein Bewegungssensor verbaut, der in der Radnabe detektiert, wenn die Winkellage der Radnabe/des Vehikels über eine Bewegung desselben verändert wird. Während das Gyroskop Winkeländerungen misst, kann ein Accelerometer als Bewegungsmelder Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen ausgeben. Über einen Alarmpieper wird bei Feststellung einer Bewegung ein Warnsignal ausgegeben, wodurch ein Demontieren von Bauteilen wie beispielsweise der Radnabe vom Rad selbst nicht unbemerkt bleibt. Ein geräuschloses Wegtragen des Vehikels wird für Diebe jedenfalls auch nicht mehr möglich sein. Zur besseren Hörbarkeit des Alarmsignals und zur besseren Übertragung der Funksignale des mobilen Senders ist am Mantel des zylindrischen Außengehäuses in einer vorteilhaften Ausführungsform eine Perforation vorgesehen. Um das Innenleben der Radnabe zu schützen, ist in vorteilhafter Ausführung innenliegend an der Mantelinnenseite eine Membran vorgesehen, mit der die Perforationsöffnungen so verschlossen sind, dass kein Schmutz in die Nabe eindringen kann, jedoch die akustischen Signale gut nach außen dringen, bzw. die Funksignale die Steuereinheit in der Nabe erreichen.
Das Einschalten, d.h. Aktivieren der Alarmfunktion kann in einer vorteilhaften Ausführungsform mit der Wegfahrsperre gekoppelt sein. Dann bleibt die Alarmfunktion so lange inaktiviert, solange sich die Radnabe in ihrer Freilauf-Stellung befindet. Erst wenn die Wegfahrsperre aktiviert wurde, wird dadurch auch die Alarmfunktion mit einer Gyroskop-Detektion oder dem Signal des Accelerometers aktiv geschaltet. Insofern bei einer vorteilhaften Ausführungsform eine Sensorik vorliegt, mit der die beiden Endstellungen des Sperrbolzens detektiert werden, kann die Aktivierung der Alarmfunktion über das detektierte Erreichen der Arretier-Endstellung und dem damit ausgegebenen Signal erfolgen.
Ein Aktivieren der Alarmfunktion kann weiters das Starten eines Zeitfensters beinhalten, beispielsweise von einigen Sekunden, nach dessen Ablauf frühestens ein akustisches Alarmsignal ausgegeben wird: Da wie oben erwähnt, ein Unterschied zwischen der Arretier-Stellung und der Arretier-Position des Sperrbolzens gegeben ist, und bei Erreichen der Arretier-Stellung noch nicht sichergestellt ist, dass der Sperrbolzen in eine betreffende Nut am Außengehäuse einragt, da hierzu erst noch die Feder im Sackloch des Sperrbolzens letzteren in die Nut zu drücken hat, kann im Speicherchip ein programmiertes Zeitfenster zum kurzzeitigen Unterbinden eines akustischen Signals der Alarmfunktion hinterlegt sein. Nach Erreichen der Arretier-Stellung des Sperrbolzens kann demnach das Vehikel noch weiterbewegt werden, bis die Federkraft die finale Position des Sperrbolzens in dessen Nut zum Aktivieren der Wegfahrsperre erzielt hat.
Bei der Ausführungsform der Wegfahrsperre zusammen mit einer Alarmvorrichtung ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform eine weitere Sicherungsfunktion für die Ansteuerung, bzw. für ein Blockieren der Ansteuerung des Motors durch eine Kopplung mit dem für die Alarmfunktion vorgesehenen Gyroskop, bzw. dem Accelerometer als Bewegungsmelder vorgesehen. So lässt sich bei dieser vorteilhaften Kombination der Motor nur dann zur Bewegung des Sperrbolzens bzw. des Bremskeils in die Arretierstellung ansteuern, insofern das Gyroskop keine Winkelveränderung im dreidimensionalen Raum detektiert. Mit anderen Worten gibt das Gyroskop ein Signal aus, laut dem sich die Nabe in Ruhe befindet, also „unbewegt" ist, und dies die Bedingung darstellt, unter der erst der Motor zum Erreichen der Arretier-Stellung ansteuerbar ist. Meldet demgegenüber das Gyroskop die Änderung einer Winkel- Position der Nabe im dreidimensionalen Raum oder der Accelerometer eine Bewegung, so wird eine Ansteuerung des Motors zur Bewegung des Sperrbolzens oder des Bremskeils in die Arretierstellung durch hierfür vorgesehene Programmierung des Steuerungs-Chips in der Steuereinheit blockiert.
Schließlich sieht die erfindungsgemäße Nabe eine weltweite Ortung (Tracking) vor. Hierzu kann ein GPS-System Anwendung finden. In vorteilhafterer Ausführungsform wird dabei das Apple®-AirTag® -System (in Verbindung mit einem iPhone®) genutzt, bzw. einem Tile®-Tracker (Android gestützt), deren Tracker-Komponente in der Radnabe verbaut ist. Diese Systeme funktionieren über eine Bluetooth-Verbindung, mit der die Nabe geortet werden kann. Diese Art der Lokalisierung bietet einige Vorteile gegenüber der konventionellen Ortung mittels GPS. Der erste Vorteil besteht darin, dass die Ortung über Bluetooth wesentlich energieeffizienter funktioniert als über ein GPS-Signal. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Nutzer keine SIM-Karte eines Mobilfunkanbieters benötigt, die monatlichen Kosten verursacht. Zudem kann bei der Ortung mittels Bluetooth-Tracker näherungsweise auch die Höhenlage festgestellt werden, da bei den Systemen AirTag® oder Tile® die Richtung feststellbar ist, aus der das zu empfangende relevante Bluetooth-Signal kommt. Sollte sich das gestohlene Vehikel mitsamt der verbauten Radnabe beispielsweise in einem hohen Mehrparteienhaus befinden, so kann das über diese Systeme festgestellt werden.
Die Stromversorgung zu den oben beschriebenen Funktion stammt aus einer Akkuoder Batteriezelle. Diese können im Außengehäuse der Nabe untergebracht ist. Sie können aber auch alternativ durch einen vorhandenen Akku, beispielsweise eines Pedelecs oder eines batteriebetriebenen Rollstuhls, als externe Batterie versorgt werden. Die Energiezelle ist in einer vorteilhaften Ausführungsform autark, d.h. muss nicht ausgewechselt werden, sondern wird über eine externe Energieversorgung geladen. Die externe Energieversorgung kann beispielsweise auch durch einen am Vehikel vorgesehenen Dynamo erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Zelle über einen am Vehikel angebrachten Akku gespeist werden. Ein solcher Akku kann der eines Pedelecs zur Energieversorgung des Pedelec-Antriebs sein. Eine Ansteuerung der obigen diskutierten drei Funktionen erfolgt mittels Funkfernbedienung. Es kommen hier beispielsweise eine 433,9 MHz Funkverbindung oder eine Bluetooth ® -Verbindung, beispielsweise als Smartphone, in Betracht.
Weiters ist vorteilhafterweise ein Bauteilträger vorgesehen, der mit der Radnaben-Achse starr verbunden ist. Der Bauteilträger kann teilweise am Innenumfang des Außengehäuses dieses umlaufen, d.h. der Bauteilträger nutzt den Innenraum des Außengehäuses optimal aus, indem der Bauteilträger mit Anbaustellen für die Komponenten so konzipiert ist, dass sämtliche Komponenten geeignet zueinander und zum Bauteilträger angeordnet sind und so der Bauteilträger bestmöglich verschlossen im Außengehäuse untergebracht ist. An diesem Bauteilträger ist die Eagerhalterung des Sperrbolzens bzw. des Bremskeils aufgenommen, wobei der jeweilige Kraftschluss zwischen Sperrbolzen oder Bremskeil und dem Außengehäuse im Arretierzustand vorteilhaft über die Arretierscheibe realisiert ist. Mit anderen Worten kann der Bauteilträger beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein, weil auf die Eagerhalterung des Sperrbolzens keine Arretierkraft zwischen Arretierelement und Außengehäuse wirkt. An dem Bauteilträger sind ferner der Motor und dessen Steuereinheit montiert. Vorteilhaft ist auch die Markierungsfahne an dem Bauteilträger gehalten.
Ferner sind die optionalen Komponenten für beispielsweise die Ortungs-Mittel und/oder die Alarmmittel an dem Bauteilträger fixiert, wie ein Funkempfänger, ein Gyroskop, ein akustischer Alarmgeber und/oder eine Ortungs-Einheit und/oder ein Akku oder eine Batteriezelle.
Vorteilhaft kann der Bauteilträger in einem Schutz-Gehäuse aufgenommen sein, bzw. mit einem Gehäuseteil verbunden sein, sodass die am Bauteilträger angeordneten Komponenten vor Schmutz und Feuchtigkeit geschützt im Inneren des aus Bauteilträger und dessen Gehäuseteil gebildeten Raum untergebracht sind. Zwischen Bauteilträger und dessen Gehäuseteil kann vorteilhaft eine Dichtung zu diesem Zweck vorgesehen sein. Da sämtliche Bauteile am Bauteilträger und damit innerhalb dessen Gehäuseteils untergebracht sind, verbleiben allein zwei Öffnungen aus zusammengesetztem Gehäuseteil und Bauteilträger, die benötigt werden, um den Sperrbolzen zu verfahren. An dem Gehäuseteil kann an dessen Außenseite die Arretierscheibe fixiert sein. In diesem Fall ist auch der Bauteilträger über die Arretierscheibe stabil auf der Radnaben- Achse abgestützt. Zum Zwecke einer Wartung, bzw. zum Auswechseln einzelner obiger am Bauteilträger fixierten Komponenten ist das Schutzgehäuse abnehmbar am Bauteilträger festgelegt.
In einer alternativen Ausführungsform ist der Gehäuseteil des Bauteilträgers lediglich am Bauteilträger montiert, wohingegen der Bauteilträger selbst an der Arretierscheibe fixiert ist.
Die Radnaben-Achse ist als Hohlwelle ausgeführt und weist einen koaxialen Hohlkanal auf. Auf dieser Radnaben-Hohlwelle sitzt wie oben beschrieben der Bauteilträger und die Arretierscheibe. Im montierten Zustand der Radnabe in beispielsweise einer Radgabel eines Zweirades rotiert beim Abrollen des Rades das Radnaben- Außengehäuse mit dem Rad und zwar auf der rotationsstarren Radnaben-Hohlwelle, die rotationsstarr fixiert in der Radgabel gehalten ist. Um die Hohlwelle rotationsstarr in der Gabel zu halten, ist ein Kraftschluss, ein Kraftschluss in Kombination mit einem Formschluss oder ein Stoffschluss zwischen Hohlwelle mit der Gabel-Aufnahme für die Radnabe vorgesehen. Im Falle eines Stoffschlusses bedeutet dies eine einzelne bauliche Einheit aus Gabel und Rad - damit muss dann die Hohlwelle nicht als hohle Welle ausgeführt, sondern kann eine massive Welle sein.
Ein Kraftschluss wird in vorteilhafter Ausführungsform mittels einer Steckachse vorgesehen, die in den Hohlkanal einschiebbar ist. An ihrem einen Ende weist die Steckachse ein Gewinde auf, das in eine komplementäre Bohrung mit Innengewinde als Spannmutter an einem Gabelende einschraubbar ist. An der anderen Seite der Steckachse ist ein Imbuskopf oder ein Schnellverschluss-Spannhebel vorgesehen ist. Im Falle des Imbuskopfes kann damit die Steckachse in besagtes gegenüberliegendes Innengewinde mit einem passenden Werkzeugschlüssel verschraubt werden. Bei einer Ausführungsform mit Spannhebel wird durch Anziehen des Spannhebels das dort befindliche Gabelende gegen die Steckachse verspannt. Sowohl der Schnellverschluss- Spannhebel als auch der Steckachsenkopf fixieren im montierten Zustand die Steckachse zwischen den Gabelenden und damit auch die Radnaben-Hohlwelle.
Ein solcher Kraftschluss kann in vorteilhafter Ausführungsform mit einem Formschluss kombiniert und unterstützt sein: Dieser kann über eine Ausnehmung von beispielsweise einer Ausfräsung am Hohlwellen-Außenumfang vorgesehen sein, die an mindestens einem Ende der Hohlwelle vorgesehen ist - vorteilhaft ist diese an beiden Enden der Hohlwelle vorgesehen. Diese Ausfräsung schafft eine den Außenumfang der Hohlwelle reduzierende, ausgenommene Abflachung. Über die Ausfräsung sitzt die Hohlwelle im in der Gabel montierten Zustand im Passsitz formschlüssig an dem bzw. den komplementär hierzu ausgebildeten Gabelende(n). Im Zustand der aktivierten Wegfahrsperre lässt sich so ein beim versuchten Wegschieben des Rades aufkommendes Drehmoment optimal über diesen Formschluss auf die Gabel in blockierender Weise übertragen.
Im Folgenden wird die Erfindung zu beiden Ausführungsformen gemäß Anspruch 1 , und Unteranspruch 2 mit spezieller Radnaben-Achse, erläutert, die jeweils in den beigefügten Zeichnungen wiedergegeben sind, und bei denen eine Wegfahrsperre zusammen mit einem optionalen Alarmsystem und einem optionalen Ortungssystem kombiniert ist.
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Radnabe, und
Fig. 2 eine Explosionsansicht in perspektivischer Ansicht, wobei
Fig. 3 die in den vorangehenden Figuren gezeigte Radnabe in zusammengebautem Zustand darstellt; Fig. 4 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen zusammengebauten Radnabe in einem Zustand, bei dem sich der Sperrbolzen in der Nut des Außengehäuses befindet;
Fig. 5 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radnabe mit an einem Gabelende verschraubbarem Steckbolzen und einer Hohlwelle mit Ausfräsungen für einen Formschluss mit den Gabelenden;
Fig. 6 eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Nabe mit
Bremskeil und Bremsbacken in einer Explosionsansicht;
Fig. 7 die Ausführungsform aus Fig. 6 in geschnittener Ansicht;
Fig. 8 eine weitere Ansicht der Ausführungsform aus den Figuren 6 und 7 in perspektivischer Ansicht, bei die Hohlwelle eine Fräsung für einen Formschluss an den Gabelenden zeigt;
Fig. 9 die Ausführungsform aus Fig. 6 in der De-Arretierstellung zeigt;
Fig. 10 die Ausführungsform aus Fig. 6 in der Arretierstellung zeigt.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radnabe mit Wegfahrsperre, Alarmmitteln und Ortungsmitteln in einer Explosionsansicht. Sämtliche Bauteile sind mit Ausnahme der Elemente der Muttern 17, und den Achs-Enden der Radnaben-Achse 2 allesamt in dem Außengehäuse 16 untergebracht. Insofern zeigt Fig. 3 die Radnabe in zusammengebautem Zustand. Am Außenumfang der Deck- und Grundfläche des zylindrisch geformten Außengehäuses 16 sind Bohrungen zum Fixieren von Radspeichen (nicht gezeigt) vorgesehen. Zum verbesserten und einfachen Einspeichen ragen diese Deck- und Grundfläche jeweils radial über den zylindrischen Mantel des Außengehäuses 16 ab. Wie in Fig. 3 gezeigt, hat die Radnaben-Achse 2 eine Länge, mit der sie über die Höhe des Nabenzylinders beidseitig abragt, um in einer Gabel, beispielsweise Fahrrad-Gabel, eingespannt zu werden. Gut zu erkennen sind auch die jeweiligen Abflachungen an beiden Enden der Radnaben-Achse 2, mittels denen die Radnaben-Achse 2 rotationsstarr über einen Formschluss in der Gabel fixierbar ist.
Das Außengehäuse 16 kann über zwei endseitige Kugellager 10 auf der Radnaben- Achse 2 rotieren. Auf der Radnaben-Achse 2 ist ein Bauteilträger 6 rotationsstarr fixiert, der einen Großteil sämtlicher Elemente für die Arretiermittel, die Alarmmittel und die Trackingmittel trägt.
Zu diesen zählen beispielsweise ein Arduino-Chip 7. Ein solcher Arduino-Chip 7 ist eine aus Soft- und F ardware bestehende Physical-Computing-Plattform. Beide Komponenten sind quelloffen. Die F ardware besteht aus einem einfachen E/A-Board mit einem Mikrocontroller und analogen und digitalen Ein- und Ausgängen. Arduino kann verwendet werden, um eigenständige interaktive Objekte zu steuern oder um mit Softwareanwendungen auf Computern zu interagieren. Dieser Arduino-Chip 7 wirkt funktional mit einer Steuereinheit 12 für den Motor 1 1 zusammen.
Der Motor 1 1 selbst ist ein Elektromotor, der über einen Schneckenantrieb eine Getriebespindel, bzw. eine Gewindestange verschieben kann. Die Getriebespindel/ Gewindestange wirkt sodann über einen Flossenbügel als Markierungsfahne 21 auf einen Sperrbolzen 19.
Ferner weist der Sperrbolzen 19 eine axiale Bohrung in Form eines Sackloches oder eine in anderer Form vorgesehene Ausnehmung auf, in der eine Spiralfeder 25 gelagert ist. Die Sackloch-Öffnung ist durch einen Deckel 20 verschlossen, um die Feder innenliegend im Sackloch zu halten. Beim Verschieben der Getriebespindel/ Gewindestange wird somit über die Spiralfeder auch der Sperrbolzen 19 entlang seiner Längsachse je nach Motorsteuerimpuls hin und her verfahren, d.h. in die Arretier- Stellung aus-, bzw. in die Dearretier-Stellung eingefahren. Mit dem Verfahren des Sperrbolzens 19 werden also zwei Endstellungen erreicht: Die eine von ihnen definiert einen de-arretierten Zustand der Radnabe, wohingegen die andere Endstellung zwar als Arretierstellung bezeichenbar ist und den Sperrbolzen in eine zur Arretierung dienenden Stellung ausfährt, die jedoch noch keine Blockierung der Rotationsbewegung zwischen Radnaben-Achse und Außengehäuse realisieren muss. Der Grund liegt darin, dass der Sperrbolzen zur Arretierung in eine komplementäre Nut 27 an der Innenseite des Außengehäuses einragen muss, um die Blockierung der Rotation des Außengehäuses relativ zur Nabenachse zu erreichen. Diese Nut 27 entspricht einer Vertiefung in einer der seitlichen, ebenen Innenwandflächen (Deckfläche oder Grundfläche) des Außengehäuses mit einem Nut-Umfang, in der der Sperrbolzen 19 mit leichtem Toleranzspiel axial einschiebbar ist. Diese in die Nut 27 einragende Position des Sperrbolzens 19 ist bezogen auf diese Nut allein in einer einzigen speziellen relativen Position zwischen Radnaben-Achse - und damit dem mit dieser rotationsstarr gehaltenen Sperrbolzen - und dem Außengehäuse 16 möglich. Damit der Motor den Sperrbolzen nun nicht in allen anderen relativen Stellungen, bei denen der Sperrbolzen (noch) nicht in die Nut eingeschoben ist, gegen die Innenwand des Außengehäuses drückt und die Innenwand damit der Motorkraft entgegenwirkt, ist der Sperrbolzen mit dieser Spiralfeder beaufschlagt, die den Sperrbolzen aus seiner Motor-Endstellung solange gegen die Innenwand des Außengehäuses allein mit Federkraft drückt, bis besagte Position erreicht ist, in der der Sperrbolzen mittels der Federkraft in die Nut 27 rutscht. Dann erst ist die Arretier-Position erhalten, in der eine relative Rotation des Außengehäuses um die Radnaben-Achse blockiert ist.
Wie das in Fig. 2 gut zu erkennen ist, wird der Sperrbolzen 19 mittels eines Flossenbügels 21 verfahren, der zwischen Deckel 20 und Sacklochboden im Sperrbolzen angreift und auf die Feder 25 wirkt. Der Flossenbügel 21 greift von der Seite der Mantelfläche des Sperrbolzens 19 in die Sackloch-Bohrung ein. Diese seitwärtige Öffnung im Mantel des Sperrbolzens 19 weist eine Fänge auf, die in etwa dem Kompressionsweg der innenliegenden Feder 25 entspricht. Damit ist der Sperrbolzen 19 um diesen Kompressionsweg relativ zum Flossenbügel 21 über die mit Motorkraft erreichte Endposition des Flossenbügels bewegbar. Wird der Flossenbügel 21 mittels des Motors 1 1 in die ausgefahrene Arretier-Position verfahren und kommt dabei das geschlossene Außenende des Sperrbolzens auf der Innenwand des Außengehäuses zu liegen, so wird die Feder 25 vorgespannt um eine Wegstrecke, die der Sperrbolzen 19 dann mittels der Federkraft zurücklegt, wenn der Sperrbolzen 19 in die arretierte Nut 27 an der Innenwand des Außengehäuses rutscht, insofern das Außengehäuse 16 auf der Radnaben-Achse 2 noch weitergedreht wird, bis diese Relativstellung zwischen Sperrbolzen und Nut 27 erreicht ist. Dasjenige „freie" Ende des Flossenbügels, also das zu dem im Sackloch vorliegende gegenüberliegende Ende, erfüllt die Aufgabe einer Detektion der Position des Flossenbügels. Dieses „freie" Ende des Flossenbügels wird um dieselbe Distanz verfahren, mit der beide Endstellungen definiert sind, die mittels des Motors erreicht werden können, d.h. zum einen die De- Arretierstellung und die Arretierstellung. Die jeweilige Endstellung kann über einen Anschlag detektiert werden, mit dem ein Stromfluss von dem freien Ende über den jeweiligen Anschlag abgenommen wird. Jeder der beiden Anschläge ist steuerfunktional mit dem Steuerchip der Steuereinheit gekoppelt, sodass zwischen beiden Positionen durch den jeweiligen Anschlagskontakt eindeutig unterschieden werden kann. Hieran ist auch ein jeweiliges unterscheidbares akustisches Signal gekoppelt, mit dem dem Benutzer die jeweilige Stellung des Sperrbolzens angezeigt wird. Gelangt der Sperrbolzen in seine De-Arretierstellung wird beispielsweise ein einmaliges Tonsignal ausgegeben, wohingegen beim Erreichen des Anschlags in der Arretierstellung beispielsweise ein doppeltes akustisches Signal ausgegeben wird. Dadurch kann der Benutzer feststellen, in welcher Endstellung der Motor den Sperrbolzen gebracht hat. Mit anderen Worten kann dem Benutzer die Gewissheit gegeben werden, dass beispielsweise die De-Arretierstellung erreicht wurde, um das Vehikel gefahrlos zu bewegen. Gleichsam wird dem Benutzer durch ein hierfür charakteristisches und Wiedererkennbares akustisches Signal mitgeteilt, wenn die Arretierstellung zum Absperren des Vehikels durch Blockieren der Nabe und damit Aktivieren der Wegfahrsperre erreicht worden ist.
Eine Sicherungsfunktion zur Ansteuerung des Motors 1 1 kann durch eine Kopplung des Gyroskops erfolgen: So lässt sich der Motor nur dann zur Bewegung des Sperrbolzens in die Arretierstellung ansteuern, insofern das Gyroskop ein Signal ausgibt, laut dem sich die Nabe in Ruhe befindet, also „unbewegt". Meldet demgegenüber das Gyroskop die Änderung einer Position der Nabe im dreidimensionalen Raum, so wird eine Ansteuerung des Motors zur Bewegung des Sperrbolzens 19 in die Arretierstellung blockiert. Anstelle oder zusätzlich zum Gyroskop kann auch ein Accelerometer verbaut sein, der dann diese Funktion übernimmt.
An demjenigen Ende des Sperrbolzens 19, das in die Nut 27 an der Außengehäuse- Wand einzugleiten hat, um eine Sperrung der Rotation der Nabe zu bewerkstelligen, ist eine Fase vorgesehen, mit der das Ende konisch zuläuft. Die Fase ist so dimensioniert, dass ein Eingleiten des Sperrbolzens 19 in die Nut 27 vorteilhaft umgesetzt ist, und zwar derart, dass eine Relativ-Geschwindigkeit bei der Drehung zwischen Außengehäuse und Radnaben-Achse unterschritten werden muss. Damit ist verhindert, dass der Sperrbolzen bei schneller Rotation des Rades versehentlich oder durch Fehler in der Steuerung in die Nut rutscht, um das Rad zu blockieren.
Als vorteilhafte Ausführungsform ist alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass während einer ordnungsgemäßen Bewegung des Rades mit Nabe, sozusagen beim Fahren des Vehikels, eine Unterbrechung der Stromzufuhr mittels Schaltung oder Relais zu dem Motor des Sperrbolzens vorgesehen ist. Diese Sicherheitsmaßnahme verhindert einen ungewollten Vorschub des Sperrbolzens durch den Motor. Eine Bewegung des Rades kann dabei durch einen verbauten Gyroskop-Sensor ermittelt werden (nachfolgend beschrieben).
Die beschriebene Ausführungsform weist insgesamt acht Nuten 27 an der Innenwand des Außengehäuses 16 auf, in die der Sperrbolzen 19 jeweils eingleiten kann. Damit liegen insgesamt acht mögliche Arretiert-Positionen zwischen Sperrbolzen und Außengehäuse 16 vor. Eine vorteilhafte Alternative zeigt insgesamt 6 Nuten 27 mit einem Zwischenwinkel von 60°.
Der Motor 1 1 mitsamt seiner Komponenten ist am Bauteilträger 6 fixiert. Um den Bauteilträger in der arretierten Position des Sperrbolzens 19 hinsichtlich der damit einhergehenden Kraftbeaufschlagung zu entlasten, ist eine Arretierscheibe 3 vorgesehen, die an der seitlichen Deckel Fläche des Bauteilträgers 6 mit Schrauben festgelegt ist. Im Vergleich zum Bauteilträger 6 aus Kunststoff ist die Arretierscheibe 3 aus einem stabileren Material, beispielsweise Stahl (rostfrei), sodass der Sperrbolzen 19 im arretierten Zustand der Radnabe stabil und rotationsstarr am Bauteilträger 6 gehalten wird, wenn der Sperrbolzen 19 durch die Arretierscheibe 3 hindurch in der Nut an der Innenwand des Außengehäuses 16 gehalten ist.
Die Arretierscheibe 3 ist formschlüssig an der Radnaben-Achse 2 gehalten. Zu diesem Zweck zeigt die Radnaben-Achse 2 an derjenigen Stelle, wo die Arretierscheibe auf der Radnaben-Achse aufsitzt, eine Abflachung 26, wobei die Arretierscheibe eine komplementäre Formgebung hat, mit der die Arretierscheibe rotationsstarr auf der Radnaben-Achse 2 gehalten wird. Durch diesen Formschluss ist die Arretierscheibe 3 rotationsstarr, wobei durch die Befestigung der Arretierscheibe 3 mit dem Bauteilträger 6 auch der Bauteilträger stabil und rotationsstarr auf der Radnaben-Achse 2 im Außengehäuse 16 gehalten ist. Die Befestigung der Arretierscheibe mit dem Bauteilträger, bzw. dem Gehäuse des Bauteilträgers erfolgt über eine Schraub- Verbindung mit Schrauben 23.
Wie das in Fig. 2 vorteilhaft zu erkennen ist, ist der Bauteilträger 6 in einem Schutzgehäuse 15 aufgenommen. An der Deckelfläche des Bauteilträgers 6, an der die Arretierscheibe 3 festgelegt ist, befindet sich ein Flansch-Falz, an dem das Schutzgehäuse 15 aufsteckbar und fixierbar ist. Die Verbindung kann mittels Verklebung erfolgen. Zum Auswechseln von Komponenten am Bauteilträger kann hier jedoch auch alternativ eine Befestigung zwischen Deckelfläche und Bauteilträger vorgesehen sein, die beispielsweise mittels Schraubverbindung wiederholt abnehmbar und wiederfixierbar ist.
Die Funktion der Wegfahrsperre, d.h. die Ansteuerung des Motors zum Ausfahren des Sperrbolzens 19 in die Nut am Außengehäuse 16 erfolgt über einen mobilen Funksender (in den Figuren nicht gezeigt). Der mobile Funksender kann separat in Form einer Fernbedienung vorliegen. Der mobile Funksender kann auch durch ein Smartphone realisierbar sein. Insofern können die Funksender-Funktionen dann über das Smartphone konfiguriert werden. Eine dieser konfigurierbaren Funktionen betrifft das Zusammenwirken aus mobilem Sender (Bluetooth) und Steuereinheit 12 derart, dass beispielsweise anhand der Funksignalstärke der Abstand zwischen mobilem Sender (nicht ausschließlich Smartphone) und Steuereinheit 12 detektiert wird, und die Motoransteuerung dann erfolgt, wenn der Abstand zwischen mobilem Sender und Funkempfänger 8 am Bauteilträger 6 einen Schwellenwert über- oder unterschreitet. Mit anderen Worten wird der Motor zum Verriegeln der Radnaben-Rotation dann angesteuert, wenn sich der mobile Sender über einen Distanz-Schwellenwert hinaus vom Funkempfänger 8 in der Radnabe entfernt hat und er wird zum Entriegeln dann wieder angesteuert, sobald der Schwellenwert-Abstand unterschritten wird, sich also der Benutzer mit seinem mobilen Funksender dem Vehikel - also dem Funkempfänger 8 - wieder genähert hat.
Zu den Alarmmitteln zählen ein akustischer Alarmgeber 18 und ein Gyroskop 9. Das Gyroskop 9 kann eine Lageänderung der Radnabe im dreidimensionalen Raum detektieren und in einem solchen Fall der Feststellung einer Lageänderung wird über die Steuereinheit 12 der akustische Alarmgeber 18 zur Ausgabe eines hörbaren Warn- Signals angesteuert. Zur besseren Hörbarkeit des Alarmsignals und der Signale zur Erkennung der Sperrbolzenstellung ist am Mantel des zylindrischen Außengehäuses 16 eine Perforation vorgesehen. Um das Innenleben der Radnabe zu schützen, ist innenliegend an der Mantelinnenseite eine Membran vorgesehen, mit der die Perforationsöffnungen so verschlossen sind, dass kein Schmutz in die Nabe eindringen kann, jedoch die akustischen Signale gut nach außen dringen und die Steuersignale gut in die Nabe eindringen können.
Ein Einschalten, d.h. Aktivieren der Alarmfunktion kann über die die Dearretier-Stellung erfolgen. Das bedeutet, dass die Alarmfunktion so lange abgeschaltet ist, solange der Sperrbolzen in seiner Ruhestellung in der de-arretierten Stellung (= de-arretierten Position) vorliegt. Erst wenn die Arretier-Stellung durch Verfahren der Getriebespindel/Gewindestange mittels Motor erreicht ist, wird die Alarmfunktion mit der Gyroskop-Detektion aktiviert, womit der Start zum Ablauf einer programmierten Zeitspanne beginnt, innerhalb der der finale arretierte Zustand durch Einragen des Sperrbolzens 19 in seine komplementäre Nut am Außengehäuse 16 abgewartet wird (= Arretierposition). Die Ortungs-Mittel für das Tracking umfassen ein Apple®-AirTag Element, das am Bauteilträger 6 fixiert ist. Geht die Radnabe durch Diebstahl mitsamt dem AirTag und dem Vehikel verloren, kann sie mit der Smartphone-App „Wo ist?" wieder aufgespürt werden. Trotz der geringen Funkreichweite der AirTags von wenigen Metern klappt das weltweit. Apple nutzt einen Großteil der Millionen Smartphones und iPads, um verlorene AirTags zu orten und den jeweiligen Besitzer über den Standort aufzuklären. Hierzu speichert das Smartphone zunächst den letzten bekannten Standort jedes AirTags im Smartphone ab. Im Fall eines Abstands der Nabe zum Smartphone von wenigen Metern Entfernung kann ein Signalton am Smartphone abgespielt werden. Befindet sich die Radnabe mit AirTag außerhalb der Reichweite des Smartphones des Benutzers, dann kommt Apples® „Find my"-Netzwerk zum Einsatz. Das ist der Verbund aus allen Smartphones, mit dem andere Apple-Geräte in der Nähe aufgespürt und deren Standort gemeldet werden können - unabhängig vom jeweiligen Besitzer. Der AirTag gibt sich per Bluetooth in seiner näheren Umgebung zu erkennen und wartet ab, dass sein Signal früher oder später von einem vorüberziehenden Smartphone eingefangen und übertragen wird.
Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Radnabe schematisch in geschnittener Ansicht, bei der die Radnabe zusammengesetzt ist. An den äußeren Enden der Radnaben-Achse 2 wird die Radnabe jeweils in einer DIN-Normgabel aufgenommen.
Es ist ein Zustand der Radnabe gezeigt, bei dem sich der Sperrbolzen 19 in einer Nut 27 befindet, wie sie an der Innenseite des Außengehäuses 16 vorgesehen ist (es können mehrere Nuten 27 in gleichem radialen Abstand von der Radnaben-Achse 2 vorgesehen sein, die dann an der Innenwandung des Außengehäuses gleich verteilt in äquidistantem Abstand zueinander vorgesehen sind). Der Sperrbolzen 19 wurde wie in der Figur 4 gezeigt vom Motor 1 1 in die (im Bild rechtsseitige) Arretier-Stellung maximal verfahren. Dabei ist der Sperrbolzen 19 in einer Führung des Bauteilträgers 6 verfahrbar gehalten. Diese Führung ist in ihrer axialen Fänge angepasst auf die beiden Endstellungen, die der Sperrbolzen einmal in seiner Dearretier-Position mittels der Motorkraft einnimmt und ein anderes mal in der Arretier-Stellung einnimmt, die sich durch die mittels des Motors maximal ausgefahrene Arretier-Stellung zuzüglich der Federkraft durch die Feder 25 ergibt, und die die Arretier-Position definiert, bei der die Wegfahrsperre aktiviert ist. Im gezeigten Zustand befindet sich die Feder 25 in einem zumindest teilweise komprimierten Zustand, durch den der Sperrbolzen 19 über die finale, mittels Motorkraft erreichte Arretier-Stellung weiter in Richtung des Sackloch- Bodens der Nut 27 verfahren wurde. Damit ist die Wegfahrsperre aktiviert und eine relative Rotation zwischen Außengehäuse und Radnaben-Achse verhindert. Wird der Motor angesteuert, um die Wegfahrsperre zu deaktivieren wird durch Rückfahren der koaxial zur Motorachse befindlichen Getriebespindel/Gewindestange zunächst die Feder 25 entspannt, wonach bei maximaler Entspannung, d.h. bei Ruhelage der Feder 25 und weiters angetriebenem Motor 1 1 der Sperrbolzen 19 aus der Nut 27 herausgezogen wird. Beide Endstellungen werden mittels des Flossenbügels 21 und einer dazugehörigen Sensorik (in Fig. 4 nicht gezeigt) detektiert und an die Steuereinheit, d.h. im vorliegenden Fall an den Arduino-Chip gegeben. Bei Erhalt dieser Signale wird jeweils auch ein akustisches Signal an den Benutzer über den akustischen Alarmgeber 18 gegeben, um ihm das Erreichen der jeweiligen Entstellung zu signalisieren.
Mit den Figuren 5 bis 7 ist eine Ausführungsform gezeigt, die überdies eine Diebstahlssicherung des Rades mit erfindungsgemäßer Radnabe in einer Radgabel (nicht gezeigt) beinhaltet. Im Stand der Technik sind hier Schnellverschlüsse bekannt, bei denen eine Hohlwelle mit Schnellverschlussstift und durch die beiden Ausnehmungen an den jeweiligen Gabelenden eingeführt und mit einer Spannmutter oder gegenüberliegendem Gewinde gesichert wird. So weist die Steckachse an ihrem einen Ende ein Gewinde auf, auf das die Spannmutter bei montierter Steckachse zunächst aufgeschraubt wird, wobei bei einem nachfolgenden Umlenken des Spannhebels eine Verspannung der Steckachse oder Steckstift zwischen den Gabelenden erfolgt und somit das Rad in der Gabel fixiert. Ausgehend von einem solchen Schnellverschluss besteht der Nachteil im Stand der Technik darin, dass damit auch das Rad schnell aus der Radgabel entnommen werden kann. Damit ist es möglich, obige Wegfahrsperre auszuhebeln, insofern das Rad mit der erfindungsgemäßen Radnabe ausgebaut würde. Die vorliegende Erfindung zeigt hierzu eine Ausführungsform, bei der die Radnabe und damit das Rad diebstahlsicher auch bei Verwendung eines solchen Schnellverschlusses in der Gabel gehalten ist.
Die Radnaben-Achse ist vorteilhaft als Hohlwelle 1 mit einem Hohlkanal ausgebildet. Dieser Hohlkanal ist beidseitig offen, sodass eine Steckachse 1 ' vollständig durch den Hohlkanal eingeschoben werden kann. Die Steckachse 1 ' hat an ihrem einen Ende ein Gewinde für die Spannmutter und an ihrem anderen Ende einen Kopf - im vorliegenden Fall ein Kopf mit Imbus-Schlüsselöffnung - sodass die Steckachse gegen axiales Verschieben an den Gabelenden fixierbar ist.
Das gezeigte Ausführungsbeispiel orientiert sich an einem Schnellverschluss, bei dem die letztendliche Fixierung der Radnabe und damit des Rades in der Gabel durch das Umlegen des Flügels der Flügelmutter erfolgt. Dies kann zur Folge haben, dass zwar das Rad stabil in der Radgabel gehalten ist, jedoch bei aktivierter Wegfahrsperre der Kraftschluss zwischen Radnaben-Hohlwelle und Gabel nicht zufriedenstellend groß ist - mit anderen Worten das Rad gegebenenfalls doch noch bedingt in der Gabel drehbar bleibt. Eine vorteilhafte Ausführungsform - wie sie in der Fig. 5 aufgezeigt ist - zeigt eine Hohlwelle 1 mit an ihren Enden vorgesehener radialer Abflachung, Ausfräsung oder Ausnehmung. Durch diese Abflachung entsteht ein Passsitz der Hohlwelle 1 auf komplementär ausgebildeten Enden der Gabelholme. Dieser Passsitz schafft einen geeigneten Formschluss zwischen Radnabe und Gabelenden, sodass bei aktivierter Wegfahrsperre ein Drehen des Rades in der Gabel wirkungsvoll verhindert ist.
Im folgenden die Beschreibung der zweiten allgemeinen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radnabe mit Bremskeil und Bremsbacken zu den Figuren 6 bis 10: Bezugszeichen, die in den Figuren 6-10 verwendet werden, beziehen sich mit Ausnahme neuer Zeichen auf dieselben Bauteile wie in den vorangehenden Figuren. Im Unterschied zur allgemeinen Ausführungsform mit Sperrbolzen (siehe Fig. 1 bis 6) ist an dessen Stelle ein Bremskeil 17 vorgesehen, der auf der Motorwelle des Motors 1 1 sitzt. Über diesen ist der Bremskeil 17 in Eängsrichtung verschiebbar und zwar koaxial zur Hohlwelle 1 der Radnabe. Beim Ausfahren des Bremskeils 17 spreizt dieser zwei Bremsbacken 40 auseinander, sodass über die auf den Bremsbacken angeordneten Bremsbeläge 41 einen Reibschluss am Innenumfang des Außengehäuses 16 erzielbar ist, mit dem eine Rotation des Radnaben-Außengehäuses 16 relativ zur Radnaben-Achse 2, bzw. der Hohlwelle 1 bis zum Arretieren abgebremst wird. Gemäß der hier gezeigten vorteilhaften Ausführungsform ist der Innenumfang des Außengehäuses 16 hierzu mit einer speziellen bremskraftverstärkenden Beschichtung versehen. Die Bremsbacken 40 sind an der Arretierscheibe 3 über eine Halterung 39 fixiert, derart, dass sie sich lediglich radial nach außen aufspreizen lassen. Insofern stellt die Halterung 39 eine Führung dar, an der die Bremsbacken in der radialen Bewegung flächig gleiten und durch die eine Bewegung des Bremskeils 17 in eine radiale Aufspreiz-Bewegung der Bremsbacken 40 überführt wird. Mit anderen Worten verhindert die Halterung 39, dass sich die Bremsbacken 40 in einer Art Kippbewegung durch das Vorantreiben des Bremskeils 17 relativ zur Drehachse , aufklappen'. Zu diesem Zweck ist weiters eine Führungshilfe 43 vorgesehen, über die die jeweilige Bremsbacke 40 in einem jeweiligen zylinderförmigen Drehlager gelagert ist, sodass das das Drehlager auch nur eine radiale Bewegung der jeweiligen Bremsbacke zulässt. Die Bremsbacken 40 gelangen durch eine Federvorspannung der Zugfeder 38 in ihre de- arretierte Ruhestellung. Diese Federkraft ist auf die Motorkraft abgestellt und so bemessen, dass der Motor 1 1 eine ausreichende Kraft auf den Bremskeil 17 aufbringen kann, um die Bremsbacken mit ihren Bremsbelägen entgegen dieser Federkraft in einen wirkungsvollen Reibschluss an der Innenwand des Außengehäuses 16 zu bringen. Damit ist bei dieser Ausführungsform die Wegfahrsperre aktiviert und ein Drehen des Rades unmöglich gemacht - zumindest erheblich erschwert.
Fig. 7 zeigt die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nabe mit Bremskeil 17 und Bremsbacken 40 aus Fig. 8 in geschnittener Seitenansicht. Die Bremsbacken 40 liegen hinter der die Führung bewirkenden flächigen Halterung 39. Mittels dieser flächigen Führung bleibt allein eine radiale Spreiz-Bewegung der Bremsbacken 40 hin zum Innenumfang des Außengehäuses 16 möglich. Dies wird unterstützt durch die Führungshilfe 43 in Form eines jeweiligen zylindrischen Drehlagers für die jeweilige Bremsbacke 40. Durch die Zugfeder 38 sind die Bremsbacken 40 in ihrer Ruhelage gehalten, die der De-Arretier-Position - in diesem Fall auch entsprechend der definierten de-Arretier-Stellung - entspricht und somit eine Rotation des Außengehäuses 16 auf der Radnaben-Achse bzw. der Hohlwelle erlaubt. Die Bremsbacken sind mit einer kumulierten Außenschicht als Gummi 41 beschichtet.
Fig. 8 zeigt dieser Ausführungsform in perspektivischer Ansicht, wobei die rechtsseitige Bremsbacke zeichnerisch weggelassen wurde, um das Zusammenwirken der Arretierscheibe 3 mit der Halterung 39 aufzuzeigen: Zwischen diesen beiden flächigen Komponenten ist die jeweilige Bremsbacke 40 gehalten und kann damit auch bei Bewegen des Bremskeils 42 nur in radialer Richtung bewegt werden. Diese Bewegung ist in den Figuren 1 1 und 12 verdeutlicht. In Fig. 9 befindet sich der Bremskeil 42 in zurückgezogener d.h. eingefahrener Position, die der De-Arretier Stellung entspricht. Die Außenfläche der Bremsbacken 40 berührt hier nicht den Innenumfang des Außengehäuses 16. Gemäß Fig. 10 ist der Bremskeil in dessen Endstellung mittels Motorkraft ausgefahren und spreizt beide Bremsbacken 40 radial nach außen, womit deren jeweilige Außenfläche am Innenumfang des Außengehäuses 16 anliegt und eine Rotationsbewegung bremst, bzw. blockiert.
Bei der Ausführungsform der Figuren 6 bis 10 ist ein Formschluss zwischen Hohlwelle und Gabelenden gezeigt, der über eine jeweilige Vierkant-Ausfräsung der Hohlwellen- Enden realisiert ist. Diese sitzen in komplementären Vierkant-Buchsen (nicht gezeigt) der Gabelenden. Alternativ kann ein solcher Formschluss auch nur einseitig - also nicht an beiden Seiten der Hohlwelle - vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste:
Hohlwelle 1
Steckachse 1 ‘
Radnaben-Achse 2
Arretierscheibe 3
Abstandshülse 4
Außenhülse 5
Bauteilträger 6
Arduino Chip 7
Funkempfänger 8
Gyroskop 9
Kugellager 10
Motor 1 1
Steuereinheit 12
Apple®AirTag 13
Abstandshülse Loslager 14
Schutz-Gehäuse 15
Außengehäuse 16
Mutter (Innengewinde) 17 akustischer Alarmgeber 18
Sperrbolzen 19
Deckel 20
Markierfahne (Flossenbügel) 21
Mutter 22
Schraube 23
Schraube 24
Feder 25
Abflachung 26
Nut 27
Exzenter-Lager 28 Feder 29
Sperrnase 30 radiale Vertiefung 31
Gewinde 32 Steckachsenkopf 33
Motor 35
Abstandshülse 36
Kabelkanal 37
Zugfeder 38 Halterung Bremsbacken 39
Bremsbacken 40
Gummi 41
Bremskeil 42
Führungshilfe (radial) 43

Claims

Ansprüche
1. Radnabe mit einer starren Radnaben-Achse (2) und einem die Radnaben- Achse komplett umschließenden Außengehäuse (16), das vollständig auf der Radnaben-Achse koaxial rotierbar gehalten ist, wobei die Radnabe ein Nabenschloss mit Arretier mitte In aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiermittel allesamt und vollständig innenliegend im dem rotierbaren Außengehäuse (16) verbaut sind und ein Arretierelement mit kontaktloser ansteuerbarer Steuereinheit (12) aufweisen, wobei das Arretierelement mittels Ansteuern der Steuereinheit (12) in eine Stellung überführbar ist, bei der eine Rotation zwischen Radnaben-Achse (2) und dem Außengehäuse (16) verhindert ist.
2. Radnabe nach Anspruch 1 , bei der das Arretierelement ein Sperrbolzen (19) ist, der rotationsstarr zur und mit der Radnaben-Achse (2) im Außengehäuse (16) verbunden ist, wobei der Sperrbolzen (19) in der Richtung seiner Längsachse verfahrbar gehalten ist, und eine Rotationsarretierung zwischen Radnaben-Achse (2) und Außengehäuse (16) erzielbar ist, indem der Sperrbolzen (19) an der Innenwand des Außengehäuses (16) in Eingriff gelangt.
3. Radnabe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrbolzen (19) zwischen zwei End-Stellungen mittels eines Motors (1 1 ) verfahrbar ist, wobei eine der Endstellungen eine ausgefahrene Arretierstellung des Sperrbolzens (19) definiert, der Eingriff des Sperrbolzens an der Innenwand des Außengehäuses nachfolgend dieser Motorverschiebung jedoch erst durch eine weiterführende Bewegung des Sperrbolzens mittels Feder (25) erreicht wird, sodass im Zuge dieser weiterführenden Bewegung der Sperrbolzen (19) mit seinem einen Ende in eine zu seinem Außenumfang komplementäre Nut (27) am Innenumfang des Außengehäuses (16) eingleiten kann, womit beim Einragen des Sperrbolzens (19) in die Nut eine Bewegung zwischen Außengehäuse (16) und Radnaben-Achse (2) blockiert ist.
4. Radnabe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierelement ein Bremskeil (42) ist und die Arretiermittel Bremsbacken (40) aufweisen, der rotationsstarr zur und mit der Radnaben-Achse (2) im Außengehäuse (16) verbunden ist, wobei der Bremskeil (42) in der Richtung seiner Längsachse verfahrbar gehalten ist, und eine Rotationsbremsung zwischen Radnaben-Achse (2) und Außengehäuse (16) erzielbar ist, indem der Bremskeil (42) die Bremsbacken (40) radial spreizt, welche Bremsbacken im gespreizten Zustand die Innenwand des Außengehäuses kontaktieren.
5. Radnabe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskeil (42) zwischen zwei End-Stellungen mittels eines Motors (1 1 ) verfahrbar ist, wobei eine der Endstellungen eine ausgefahrene Arretierstellung des Bremskeils (42) definiert.
6. Radnabe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuse eine reibschließende Innenbeschichtung aufweist.
7. Radnabe nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Endstellungen mittels Sensorik detektierbar sind.
8. Radnabe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radnaben-Achse als Hohlwelle (1 ) mit koaxialem Hohlkanal ausgebildet ist, wobei eine Steckachse (V) für eine Schnellverschluss- Vorrichtung vorgesehen ist, die im Hohlkanal einschiebbar positionierbar ist aufnehmbar ist.
9. Radnabe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (1 ) an mindestens einem ihrer Enden eine den Außenumfang reduzierende, ausgenommene Abflachung aufweist, mit der die Hohlwelle (1 ) in einen Passsitz bringbar ist.
10. Radnabe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radnabe ferner Mittel zum Auslösen eines Alarms und Mittel zum Orten der Radnabe in dem Außengehäuse (16) aufweist.
1 1. Radnabe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Außengehäuse (16) der Radnabe eine auf der Radnaben- Achse (2) mit dieser form-, kraft- oder stoffschlüssig gehaltene Arretierscheibe (3) vorgesehen ist, die eine zum Sperrbolzen (19) komplementäre Bohrung aufweist, durch die der Sperrbolzen verfahrbar ist.
12. Radnabe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum des Außengehäuses (16) ein mit der Radnaben- Achse (2) starr verbundener Bauteilträger (6) vorgesehen ist, der eine Lagerung für den Sperrbolzen aufweist und den Motor (1 1 ) trägt.
13. Radnabe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilträger (6) in einem Schutz-Gehäuse (15) aufgenommen ist, und der Bauteilträger (6) an der Arretierscheibe (3) fixiert ist.
14. Radnabe nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formschluss der Arretierscheibe (3) mit der Radnaben- Achse (2) geschaffen ist, indem die Radnaben-Achse am Außenumfang mindestens eine Abflachung (26) hat, und die Arretierscheibe eine in ihrer Ebene komplementäre Einkerbung, mit der sie im rotationsstarren Passsitz auf der Radnaben-Achse sitzt.
15. Radnabe nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass am Bauteilträger (6) Komponenten für die Ortungs-Mittel und die Alarmmittel fixiert sind, wie ein Funkempfänger (8), ein Gyroskop (9), ein akustischer Alarmgeber (18) und/oder eine Ortungs-Einheit, eine Batterie oder Akku, und auch die Steuereinheit (12) für den Motor.
16. Radgabel mit einer Radnabe nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 15, wobei die Radgabel an den die Radnabe haltenden Enden eine geschlossene Bohrung zum Durchschieben der Steckachse (V) aufweist und mindestens an einem Ende eine Abflachung, um mit der/den Abflachung(en) einen Passsitz zu bilden.
17. Vehikel mit einer Radnabe oder einer Radgabel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16.
18. Vehikel gemäß Anspruch 17, wobei das Vehikel als Zweirad, insbesondere als Pedelec oder S-Pedelec oder E-Motorrad ausgestaltet ist.
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