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Die
Erfindung betrifft allgemein einen Freilauf für ein Fahrrad. Insbesondere
betrifft die Erfindung einen Freilauf für ein Fahrrad, der kompakt
ist, um ein kleines Zahnrad, wie beispielsweise ein elf Zähne aufweisendes
Zahnrad an dem einen Ende aufzunehmen.
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Fahrrad
fahren wird gerade zunehmend populär, sowohl als Form der Erholung
als auch als Transportmittel. Außerdem hat sich Fahrradfahren
zu einem sehr populären
Wettkampfsport entwickelt. Unabhängig
davon, ob das Fahrrad für
Erholungs-, Transport- oder Wettkampfzwecke verwendet wird, führt die
Fahrradindustrie laufend eine Verbesserung von dessen Bauteilen
durch. Ein spezielles Fahrradbauteil, das in den vergangenen Jahren
umfassend neu gestaltet wurde, ist der Freilauf der hinteren Fahrradnabe.
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Insbesondere
haben die meisten Fahrräder mehrere
Gänge.
Eine populäre
Form eines Antriebstrangs für
ein Fahrrad beinhaltet eine Verwendung einer Mehrzahl von Zahnkränzen, die
an der Nabe des hinteren Fahrradlaufrades montiert sind. Während des
Antretens über
die Pedale ist die Fahrradkette mit einem der hinteren Zahnkränze in Eingriff,
um das hintere Laufrad in Drehung zu versetzen. Wenn der Fahrradfahrer
mit dem Treten aufhört, sollte
das Hinterrad befähigt
sein, sich weiter zu drehen, während
die Zahnkränze
bewegungslos bleiben. Demgemäß ist die
hintere Nabe mit einem Freilauf versehen, der eine Einwegkupplung
aufweist.
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Mit
einer größeren Anzahl
von Gängen,
die heutzutage von einem Umwerfer eines Fahrrades bereitgestellt
werden, beinhaltet eine vielstufige Zahnkranz-Laufradeinheit für das Hinterrad eine größere Anzahl
von Zahnkränzen,
die nun fünf
bis sieben beträgt.
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Freiläufe, die
verwendet werden, um eine Antriebskraft auf das hintere Laufrad
lediglich in einer einzigen Richtung zu übertragen, sind für gewöhnlich an
der hinteren Nabe eines Fahrrades angebracht. Freiläufe werden
verwendet damit sich das Fahrrad ohne irgendeine Rotation der Pedale
frei vorwärts
bewegen kann. Freiläufe
beinhalten Freiläufe
vom Anschlußtyp,
die am Nabenwulst der hinteren Nabe durch Aufschrauben auf die hintere
Nabe angebracht sind, und Freiläufe
vom Freilaufnabentyp, die an der hinteren Nabe als integrale Teile
der hinteren Nabe befestigt sind. Beide Typen von Freiläufen sind
mit einem äußeren rohrförmigen Teil,
einem inneren rohrförmigen
Teil, das radial innerhalb des äußeren rohrförmigen Teils
eingebaut ist, so dass sich das innere rohrförmige Teil relativ zum äußeren zylindrischen Teil
frei drehen kann, und einer Einwegkupplung ausgerüstet, die
zwischen dem äußeren rohrförmigen Teil
und dem inneren rohrförmigen
Teil montiert ist, um die Antriebskraft vom äußeren rohrförmigen Teil auf das innere
rohrförmige
Teil in lediglich einer einzigen Drehrichtung zu übertragen.
Das äußere rohrförmige Teil
weist eine Mehrzahl von auf diesem montierten Zahnrädern auf,
hingegen ist das innere rohrförmige
Teil für
gewöhnlich
an der hinteren Nabe des Fahrrades montiert.
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Keilzähne sind
zwischen den Zahnkränzen und
dem Nabenwulst ausgebildet, um eine Relativdrehung zwischen diesen
zwangsweise zu verhindern. Da diese Einheit für das Hinterrad eines Fahrrades
verwendet wird, muss die Antriebskraft zwischen der Hinterradachse
und dem Nabenwulst über einen
Einwegmechanismus übertragen
werden. Zu diesem Zweck ist der Nabenwulst als äußerer Laufring einer Einwegkupplung
ausgebildet, und die Einwegkupplung und der innere Laufring sind
auf einem Innenumfang des Nabenwulstes angeordnet.
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Da
die Anzahl der hinteren Zahnräder
oder Zahnkränze
im Verlauf der Jahre zugenommen hat, ist der Freilauf größer und
schwerer geworden. Außerdem
wird durch die größere Anzahl
von Gängen oder
Zahnkränzen
ein breiterer Drehmomentbereich von den Zahnkränzen auf den Freilauf übertragen. Ein
Freilauf, der die Merkmale des Oberbegriffes von Anspruch 1 aufweist,
ist in
GB 1 482 075 dargestellt.
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In
Anbetracht des zuvor Gesagten besteht ein Bedarf nach einem Freilauf
für ein
Fahrrad, welcher die zuvor erwähnten
Probleme des Standes der Technik überwindet. Die Erfindung zielt
auf diesen Mangel des Standes der Technik sowie weitere Mängel ab,
wie für
Fachleute aus der nachfolgenden Beschreibung klar hervorgeht.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Freilauf für
ein Fahrrad gemäß Anspruch
1 bereitgestellt. Eine bevorzugte Ausführungsform stellt einen Freilauf
für ein Fahrrad
bereit, aufweisend: einen inneren rohrförmigen Körper, der einen ersten Abschnitt
und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei der erste Abschnitt eine
erste innere Lagerfläche
aufweist; einen äußeren rohrförmigen Körper, der
um den inneren rohrförmigen
Körper
konzentrisch angeordnet ist, und zwar für eine Relativdrehbewegung
zwischen diesen, wobei der äußere rohrförmige Körper einen
ersten Abschnitt mit einem vorbestimmten Durchmesser und einen zweiten
Abschnitt mit einem vorbestimmten Durchmesser aufweist, der kleiner
ist als der vorbestimmte Durchmesser des ersten Abschnittes des äußeren rohrförmigen Körpers; ein äußeres Kugelgehäuse, das
am ersten Abschnitt des äußeren rohrförmigen Körpers entfernbar
befestigt ist, wobei das äußere Kugelgehäuse eine äußere Lagerfläche aufweist;
und ein Satz von ersten Lagern, die zwischen der ersten Lagerfläche und
dem inneren rohrförmigen
Körper
in einem ersten kreisförmigen
Muster angeordnet sind; und ein Satz von zweiten Kugellagern, die
sich zwischen zweiten inneren und äußeren Lagerflächen in
einem zweiten kreisförmigen
Muster befinden, wobei die ersten und zweiten kreisförmigen Muster
im Wesentlichen identische Durchmesser haben.
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Eine
weiter bevorzugte Ausführungsform stellt
einen Freilauf für
ein Fahrrad bereit, aufweisend: einen inneren rohrförmigen Körper, der
einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei
der erste Abschnitt eine erste innere Lagerfläche aufweist; einen äußeren rohrförmigen Körper, der
um den inneren rohrförmigen
Körper
konzentrisch angeordnet ist, und zwar für eine Relativdrehbewegung
zwischen diesen, wobei der äußere rohrförmige Körper einen
ersten Abschnitt mit einem Durchmesser und einen zweiten Abschnitt
mit einem Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der vorbestimmte
Durchmesser des dritten Abschnittes, und der äußere rohrförmige Körper eine Außenfläche mit darauf
befindlichen Keilzähnen
und eine Innenfläche mit
darauf befindlichen Sperrzähnen
aufweist, wobei sich die Keilzähne
zwischen benachbarten Sperrzähnen
befinden und diese überlappend
angeordnet sind; und ein erster Satz von Lagern, der zwischen den
inneren und äußeren rohrförmigen Körpern in
einem ersten kreisförmigen
Muster angeordnet ist.
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Noch
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
stellt einen Freilauf für
ein Fahrrad bereit, aufweisend: einen inneren rohrförmigen Körper, welcher einen
ersten inneren Abschnitt mit einem ersten Durchmesser, und einen
zweiten inneren Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser aufweist,
der kleiner ist als der erste Durchmesser, wobei der erste Abschnitt
eine erste innere Lagerfläche
aufweist; einen äußeren rohrförmigen Körper, der
konzentrisch um den inneren rohrförmigen Körper für eine Relativdrehbewegung
zwischen diesen konzentrisch angeordnet ist, wobei der äußere rohrförmige Körper einen
ersten äußeren Abschnitt
mit einem dritten Durchmesser und einen zweiten äußeren Abschnitt mit einem vierten
Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der dritte Durchmesser,
wobei der erste äußere Abschnitt
einen Anschlag aufweist, der sich von diesem in radialer Richtung
nach außen
erstreckt; einen ersten Satz von Lagern, die zwischen den ersten
inneren und äußeren rohrförmigen Körperflächen in
einem ersten kreisförmigen
Muster angeordnet sind.
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Diese
und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung gehen für Fachleute
aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, welche in Verbindung
mit den anliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
offenbart.
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Nachfolgend
wird Bezug genommen auf die anliegenden Zeichnungen, welche einen
Teil dieser ursprünglichen
Offenbarung bilden; diese zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines herkömmlichen
Fahrrades mit einem kompakten Freilauf gemäß einer ersten Ausführungsformn
der Erfindung;
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2 eine
Seitenansicht des an einer Hinterachse montierten Freilaufes und
einer Mehrzahl von mit diesem verbundenen Zahnkränzen;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Freilaufes gemäß der Erfindung, wobei sieben
Zahnkränze
mit diesem verbunden sind;
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4 eine
teilweise explodierte perspektivische Ansicht des in den 1 bis 3 dargestellten
Freilaufes;
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5 eine
weiter explodierte perspektivische Ansicht des in den 1 bis 4 dargestellten
Freilaufes;
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6 ein
partieller Längsquerschnitt
des in den 1 bis 5 dargestellten
Freilaufes;
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7 eine
Seitenansicht des inneren rohrförmigen
Körpers
des in den 1 bis 6 dargestellten
Freilaufes, wobei der obere Abschnitt im Querschnitt dargestellt
ist;
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8 eine
Ansicht der rechten Stirnfläche des
in 7 dargestellten inneren rohrförmigen Körpers für den in den 1 bis 6 dargestellten Freilauf;
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9 eine
Seitenansicht des äußeren rohrförmigen Körpers für den in
den 1 bis 6 dargestellten Freilauf, wobei
der obere Abschnitt im Querschnitt dargestellt ist;
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10 eine
Ansicht der linken Stirnfläche des
in 9 dargestellten äußeren rohrförmigen Körpers für den in den 1 bis 6 dargestellten Freilauf;
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11 eine
Ansicht der rechten Stirnfläche des
in den 9 und 10 dargestellten äußeren rohrförmigen Körpers für den in
den 1 bis 6 dargestellten Freilauf;
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12 eine
Seitenansicht des äußeren Kugellaufrings
für den
in den 1 bis 6 dargestellten Freilauf, wobei
der obere Abschnitt im Querschnitt dargestellt ist;
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13 eine
rechte Stirnflächenansicht
des in 12 dargestellten äußeren Kugellaufrings
für den
in den 1 bis 6 dargestellten Freilauf;
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14 eine
Seitenansicht der Seitenplatte für
den in den 1 bis 6 dargestellten
Freilauf, wobei der obere Abschnitt im Querschnitt dargestellt ist;
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15 eine
Ansicht der rechten Stirnfläche der
in 14 dargestellten Seitenplatte für den in den 1 bis 6 dargestellten
Freilauf; und
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16 ein
partieller Querschnitt eines alternativen Freilaufes gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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Zu
Anfang Bezug nehmend auf die 1 bis 3 ist
ein Fahrrad 1 mit in dieses eingebauter Erfindung dargestellt,
wie später
noch erläutert
wird. Das Fahrrad 1 weist auf: einen Rahmen 2 mit
einer beweglich mit diesem verbundenen Vordergabel 3, ein
Hinterrad 4, das mit dem Rahmen 2 über eine
hintere Nabe 5 drehbar verbunden ist, ein Vorderrad 6, das
mit dem Rahmen 2 über
eine vordere Nabe 7 drehbar verbunden ist, einen Sattel 8,
der mit dem Rahmen 2 einstellbar verbunden ist, eine Lenkstange 9,
die mit der Vordergabel 3 verbunden ist und zum Drehen
des Vorderrades 6 dient, und ein Antriebsstrang 10 für den Vortrieb
des Fahrrades 1. Der Antriebsstrang 10 beinhaltet
im Wesentlichen einen vorderen Satz von Zahnkränzen 11, die mit dem
Rahmen 2 über
eine (nicht dargestellte) Tretlageraufnahme drehbar verbunden sind,
ein Paar von Kurbelarmen 12 mit Pedalen 13, eine
Antriebskette 14 und einen Freilauf 15, der mit
den hinteren Nabe 5 des Hinterrades 4 in herkömmlicher
Weise verbunden ist. Da diese Teile des Fahrrades 1 in
der Technik bekannt sind, werden diese Teile hier nicht detailliert
erläutert oder
dargestellt, abgesehen davon, wenn sie gemäß der Erfindung modifiziert
sind. Außerdem
können verschiedene
herkömmliche
Fahrradteile, wie beispielsweise Bremsen, Umwerfer, ein zusätzlicher Zahnkranz,
etc., die hier nicht dargestellt und/oder erläutert sind, in Verbindung mit
der Erfindung verwendet werden.
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Nachfolgend
Bezug nehmend auf die 4 bis 6 beinhaltet
ein Freilauf 15 im Wesentlichen: einen inneren rohrförmigen Körper 16,
einen äußeren rohrförmigen Körper 17,
der am inneren rohrförmigen
Körper 16 koaxial
montiert ist, eine Lagerbaugruppe 18, welche den inneren
rohrförmigen
Körper 16 mit
dem äußeren rohrförmigen Körper 17 drehbar verbindet,
und eine Einwegkupplung 20, die zwi schen dem inneren rohrförmigen Körper 16 und
dem äußeren rohrförmigen Körper 17 verbunden
ist, um eine Einwegdrehung zwischen dem inneren und dem äußeren rohrförmigen Körper 16 und 17 zu
ermöglichen.
Wie zuvor erwähnt,
ist der Freilauf 15 mit der hinteren Nabe 5 fest
verbunden, wie aus 2 zu ersehen.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
weist der äußere rohrförmige Körper 17 sieben
Zahnkränze 21 bis 27 auf,
die nicht drehbar an der Außenfläche des äußeren rohrförmigen Körpers 17 angebracht
sind. Die Zwischenräume
zwischen den Zahnkränzen 21 bis 27 werden
durch zwei große
Abstandhalter 28, einen mittleren Abstandhalter 30 und
einen kleineren L-förmigen
Abstandhalter 32 aufrechterhalten. Die Lagerbaugruppe 18 hält Zahnkränze 21, 22 und 23 auf
dem äußeren rohrförmigen Körper 17 zurück, wie
später
erläutert
wird, hingegen werden Zahnkränze 24 bis 27 auf
der Außenfläche des äußeren rohrförmigen Körpers 17 mittels
eines Verriegelungsringes 34 zurückgehalten.
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Wie
aus den 6 bis 8 zu ersehen, wird
der innere rohrförmige
Körper 16 nachfolgend detaillierter
erläutert.
Der innere rohrförmige
Körper 16 weist
eine stufenförmige
Konfiguration auf, wobei eine sich in axialer Richtung erstreckende
Bohrung 40 eine stufenförmige
Innenfläche
definiert. Im Wesentlichen weist der innere rohrförmige Körper 16 einen
ersten inneren Abschnitt 41, einen zweiten inneren Abschnitt 42 und
eine ringförmige
Wand 43 auf, die sich zwischen dem ersten inneren Abschnitt 41 und
dem zweiten inneren Abschnitt 42 erstreckt. Der erste innere
Abschnitt 41 weist einen ersten Effektivdurchmesser auf,
hingegen weist der zweite innere Abschnitt 42 einen zweiten
Effektivdurchmesser auf, der kleiner ist als der erste Durchmesser
des ersten inneren Abschnittes 41. Vorzugsweise ist der
innere rohrförmige
Körper 16 aus
einem steifen leichten Material aufgebaut. Beispielsweise kann der
innere rohrförmige
Körper 16 ein
einstückiges
unitäres
Element sein, das aus Aluminium Titan, Stahl, etc. aufgebaut ist.
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Der
erste innere Abschnitt 41 ist ein rohrförmiger Abschnitt mit einer
Innenfläche,
welche in dieser ausgebildete Gewindegänge 44 aufweist. Das Gewinde 44 ist
ausgebildet, um einen Abschnitt der hinteren Nabe 5 in
dieses einzuschrauben, um den Freilauf 15 mit dem Fahrrad 1 fest
zu verbinden. Die Außenfläche des
ersten inneren Abschnittes 41 weist einen ringförmigen Flansch 45 mit
einer auf diesem ausgebildeten gekrümmten Lagerfläche 46 auf
sowie einen Satz von Außengewindegängen 47,
welche einen Abschnitt einer Lagerbaugruppe 18 mit dieser verbinden.
Die Lagerfläche 46 ist
eine durchgehende ringförmige
Fläche,
welche ein Teil der Lagerbaugruppe 18 ist. Die Lagerfläche 46 ist
gekrümmt
und ist im Wesentlichen unter einem 45° Winkel relativ zur Drehachse
A ausgerichtet. Mit anderen Worten ist die Lagerfläche 46 gegenüber der
Außenfläche des
ersten inneren Abschnittes 41 nach außen gewandt sowie auch etwas
axial zum zweiten inneren Abschnitt 42 hin.
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Der
zweite innere Abschnitt 42 ist ein rohrförmiger Abschnitt,
wobei ein Satz von Keilzähnen 48 um
seine Innenfläche
ausgebildet sind. Die Außenfläche des
zweiten inneren Abschnittes 42 weist eine stufenförmige Konfiguration
auf, wobei der Abschnitt von größerem Durchmesser
eine ringförmige
Nut 49 und ein Paar von Klinkensitzen 50 aufweist.
Die Nut 49 und die Klinkensitze 50 sind ausgelegt,
um einen Abschnitt der Einwegkupplung 20 aufzunehmen und die
Drehbewegung zwischen dem inneren rohrförmigen Körper 16 und dem äußeren rohrförmigen Körper 17 zu
steuern. Somit kann sich der äußere rohrförmige Körper 17 in
einer einzigen Richtung um die Längsachse
A des inneren rohrförmigen
Körpers 16 frei
drehen, jedoch kann sie sich nicht in der entgegengesetzten Richtung
relativ zur Längsachse
A des inneren rohrförmigen
Körpers 16 drehen.
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Nachfolgend
Bezug nehmend auf die 9 bis 11 wird
nachfolgend ein äußerer rohrförmiger Körper 16 detaillierter
erläutert.
Der äußere rohrförmige Körper 17 ist
vorzugsweise als einstückiges, unitäres Element
aus einem im Wesentlichen harten, steifen Material aufgebaut. Beispielsweise
kann der äußere rohrförmige Körper 17 aus
einem leichten metallischen Metall wie beispielsweise Aluminium oder
Titan, oder einem geringfügig
schwereren Material, wie beispielsweise Stahl, aufgebaut sein. Der äußere rohrförmige Körper 17 weist
eine stufenförmige Konfiguration
mit drei Stufen fortschreitend abnehmender Durchmesser auf. Insbesondere
weist der äußere rohrförmige Körper 17 einen
ersten äußeren Abschnitt 51 mit
einem ersten vorbestimmten Durchmesser, einen zweiten äußeren Abschnitt 52 mit
einem zweiten vorbestimmten Durchmesser auf, der geringfügig kleiner
ist als der erste vorbestimmte Durchmesser des ersten äußeren Abschnittes 51, und
einen dritten äußeren Abschnitt 53 mit
einem dritten vorbestimmten Durchmesser, der kleiner ist als der
zweite vorbestimmte Durchmesser des zweiten äußeren Abschnittes 52.
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Der
erste äußere Abschnitt 51 weist
eine Innenfläche
mit einem Innengewinde 54 auf, um den Abschnitt der Lagerbaugruppe 18 mit
diesem fest zu verbinden, wie später
noch erläutert
wird. Die Außenfläche des
ersten äußeren Abschnittes 51 weist
eine Mehrzahl von Keilzähnen 55 auf,
die sich um ihren Umfang herum erstrecken, um die Zahnkränze 21 bis 23 auf
diesen nicht drehbar zu befestigen. Jeder der Keilzähne 55 weist
einen Anschlag 56 auf, der sich von diesem in radialer
Richtung nach außen
erstreckt. Die Anschläge 56 begrenzen
die Axialbewegung der Zahnkränze 21 bis 23 auf
der Außenfläche des
ersten äußeren Abschnittes 51.
Mit anderen Worten befinden sich die Anschläge 56 am Ende der Außenfläche des
ersten äußeren Abschnittes 51,
d. h. sie befinden sich ganz nah am zweiten äußeren Abschnitt 52.
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Der
zweite äußere Abschnitt 52 ist
mit dem ersten äußeren Abschnitt 51 durch
eine sich in radialer Richtung erstreckende Wand 57 verbunden,
die ein Widerlager bildet, das die Axialbewegung der Zahnkränze 24 und 25 auf
der Außenfläche des
zweiten äußeren Abschnittes 52 begrenzt.
Insbesondere weist der zweite äußere Abschnitt 52 eine
Mehrzahl von sich in axialer Richtung erstreckenden Keilzähnen 58 auf,
die um den Umfang des zweiten äußeren Abschnittes 52 ausgebildet
sind. Die Keilzähne 58 verhindern
eine Relativdrehbewegung zwischen den Zahnkränzen 24 und 25 und
dem äußeren rohrförmigen Körper 17.
Die Innenfläche
des zweiten äußeren Abschnittes 52 ist
mit Sperrzähnen 59 versehen,
die sich um ihren Innenumfang erstrecken, wie aus den 9 bis 10 zu
ersehen.
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Die
Klinkenzähne 59 bilden
einen Abschnitt der Einwegkupplung 20, was später noch
detaillierter erläutert
wird. Die Klinkenzähne 59 sind
so positioniert, dass sie sich zwischen Keilzähnen 58 befinden, sodass
der äußere rohrförmige Körper 17 stark
und kompakt genug gemacht werden kann, um die auf die kleinen Zahnkränze aufgebrachte
Kraft zu bewältigen.
Vorzugsweise überlappen
die Sperrzähne 59 einen
Abschnitt benachbarter Keilzähne 58,
wie am besten aus 11 zu ersehen. In jedem Fall
befindet sich die Mehrzahl der Sperrzähne 59 in den Nuten zwischen
den Keilzähnen 58.
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Der
dritte äußere Abschnitt 53 ist
mit dem zweiten äußeren Abschnitt 52 über eine
sich in radialer Richtung erstreckende Wand 60 verbunden.
Die Wand 60 des äußeren rohrförmigen Körpers 17 zusammen
mit der Wand 43 des inneren rohrförmigen Körpers 16 bilden zwischen
sich einen Freiraum, in dem sich eine Einwegkupplung 20 befindet.
Wie aus 6 zu ersehen, begrenzen die
Wände 43 und 60 die
Axialbewegung der Einwegkupplung 20 zwischen inneren und äußeren rohrförmigen Körpern 16 und 17.
Der dritte äußere Abschnitt 53 weist
einen Keilprofilabschnitt mit einer Mehrzahl von sich in axialer Richtung
erstreckenden Keilzähnen 61 auf,
die sich um dessen Außenumfang
herum erstrecken, und einen Gewindeabschnitt mit einer Mehrzahl
von Gewindegängen 62.
Die Keilzähne 61 sind
ausgelegt, um die Zahnkränze 26 und 27 auf
einem dritten äußeren Abschnitt 53 des äußeren rohrförmigen Körpers 17 nicht
drehbar zu befestigen, sodass sich die Zahnkränze 26 und 27 relativ
zum äußeren rohrförmigen Körper 17 nicht
drehen. Die Gewindegänge 62 des
dritten äußeren Abschnittes 53 sind
ausgebildet, um einen Verriegelungsring 34 in diese einzuschrauben,
um die Zahnkränze 26 und 27 am
dritten äußeren Abschnitt 53,
sowie Zahnkränze 24 und 25 am zweiten äußeren Abschnitt 52 zu
befestigen.
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Erneut
Bezug nehmend auf die 4 bis 6 wird die
Lagerbaugruppe 18 nachfolgend detaillierter erläutert. Die
Lagerbaugruppe 18 beinhaltet einen äußeren Kugellaufring oder ein
-gehäuse 70, einen
ersten Satz von Kugellagern 71, einen zweiten Satz von
Kugellagern 72, eine Seitenplatte 73 und eine
Ausgleichsscheibe oder Ausgleichsscheiben 74. Eine äußere Lagerfläche 46 des
inneren rohrförmigen
Körpers 16 bildet
auch einen Teil der Lagerbaugruppe 18. Da die Lagerbaugruppe 18 sich
vollständig
an dem einen Ende des Freilaufes 15 befindet, kann das
andere Ende aufgebaut sein, um ein kleines Zahnrad, wie beispielsweise
ein 11. Zahnrad 27 unterzubringen, wie in 5 dargestellt.
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Wie
aus den 12 und 13 zu
ersehen, beinhaltet der äußere Kugellaufring
oder das -gehäuse 70 einen
sich in Axialrichtung erstreckenden Abschnitt 80 und einen
sich in radialer Richtung nach außen erstreckenden Flanschabschnitt 81,
die sich von dem einen Ende des axialen Abschnittes 80 in axialer
Richtung nach außen
erstrecken. Der axiale Abschnitt 80 weist ein um seine
Außenfläche herum ausgebildetes
Außengewinde 82 auf,
welches zum Einschrauben des Innengewindes 54 des ersten äußeren Abschnittes 51 des äußeren rohrförmigen Körpers 17 dient,
um den äußeren Kugellaufring
oder das -gehäuse 70 mit
dem äußeren rohrförmigen Körper 17 fest
zu verbinden. Der axiale Abschnitt 80 weist auch eine erste äußere Lagerfläche 83 und eine
zweite äußere Lagerfläche 84 auf,
welche sich auf entgegengesetzten Seiten eines sich nach innen erstreckenden
Flansches befindet.
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Eine
erste äußere Kugellagerfläche 83 ist eine
durchgehende ringförmige
Fläche
mit einer gekrümmten
Oberfläche
zum Lagern eines ersten Kugellagers 71. Die erste äußere Lagerfläche 83 ist
der inneren Lagerfläche 46 zugewandt,
und ist unter einem im Wesentlichen 45° Winkel relativ zur Achse A des
Freilaufes 15 angeordnet. Die zweite äußere Lagerfläche 84 ist
eine durchgehende ringförmige
Fläche
mit einer gekrümmten
Oberfläche,
welche das erste Kugellager 72 lagert. Die zweite äußere Lagerfläche 84 ist
ebenfalls nach innen zur Längsachse
A des Freilaufes 15 unter einem 45° Winkel nach innen gewandt,
jedoch in entgegengesetzter Axialrichtung. Die erste äußere Lagerfläche 83 ist
ausgebildet, um das erste Kugellager 71 in kreisförmiger Anordnung aufzunehmen.
Die zweite äußere Lagerfläche 84 ist ausgelegt,
um das zweite Kugellager 72 in kreisförmiger Anordnung aufzunehmen.
Der radiale Flanschabschnitt 81 des äußeren Kugellaufrings oder -gehäuses 70 weist
eine Mehrzahl von Kerben 85 zur Aufnahme eines Werkzeuges
auf, um den äußeren Kugellaufring
oder -gehäuse 70 in
den äußeren rohrförmigen Körper 17 einzuschrauben.
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Wie
aus den 14 und 15 zu
ersehen, weist die Seitenplatte 73 einen axialen Abschnitt 86 und
einen radialen Flanschabschnitt 87 auf, wobei eine zweite
innere Lagerfläche 88 zwischen
diesen auf der Außenfläche der
Seitenplatte 73 ausgebildet ist. Der axiale Abschnitt 86 weist
einen Satz von inneren Gewindegängen 89 auf,
in die die Außengewindegänge 47 des
inneren rohrförmigen
Körpers 16 eingeschraubt
werden, um die Seitenplatte 73 an diesem zu befestigen.
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Wie
aus den 5 und 6 zu ersehen, sind
Ausgleichsscheiben 74 zwischen dem freien Ende des axialen
Abschnittes 86 der Seitenplatte 73 und einer Widerlagerfläche des
inneren rohrförmigen Körpers 16 angeordnet.
Diese Ausgleichsscheiben 74 werden verwendet, um den relativen
Ort der inneren Lagerflächen 46 und 88 relativ
zueinander anzupassen. Mit anderen Worten kann eine geringere oder
einer größere Anzahl
von Ausgleichsscheiben 74 eingesetzt werden, um den relativen
axialen Abstand zwischen den inneren Lagerflächen 46 und 88 zu
verändern.
Alternativ kann dafür
einen einzelne Ausgleichsscheibe unterschiedlicher axialer Länge eingesetzt
werden, um den relativen Axialabstand zwischen den inneren Lagerflächen 46 und 88 zu
verändern.
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Erneut
Bezug nehmend auf die 4 bis 6 beinhaltet
eine Einwegkupplung 20 eine Sperrklinkenfeder 91 und
ein Paar von Sperrklinken 92, die sich um 180° voneinander
entfernt auf der Sperrklinkenfeder 91 befinden. Eine Einwegkupplung 20 beinhaltet
auch Abschnitte von inneren und äußeren rohrförmigen Körpern 16 und 17.
Insbesondere beinhaltet eine Einwegkupplung 20 eine ringförmige Nut 49 und
Klinkensitze 50 des inneren rohrförmigen Körpers 16 und Sperrzähne 59 des äußeren rohrförmigen Körpers 17.
Die Klinkenfeder 91 befindet sich innerhalb der Nut 49,
um die Klinken 92 in Klinkensitzen 50 zu befestigen.
Die Klinkenfeder 91 hält
die Sperrklinken 92 so, dass sie normalerweise mit den Sperrzähnen 59 in
Eingriff kommen, sodass sich der äußere rohrförmige Körper 17 in der Einrichtung
um die Längsachse
A drehen kann, sich jedoch nicht in der anderen Richtung drehen
kann.
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Große Abstandhalter 28 sind
vorzugsweise aus einem harten, steifen Material, wie beispielsweise
einem metallischen Material, aufgebaut. Große Abstandhalter 28 befinden
sich zwischen Zahnkränzen 21, 22 und 23,
um die korrekten Abstände
beizubehalten.
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Das
mittlere Abstandsstück 30 befindet
sich zwischen Zahnkränzen 24 und 25,
das L-förmige
Abstandsstück 32 befindet
sich zwischen den Zahnkränzen 26 und 27,
wobei sein sich in radialer Richtung erstreckender Abschnitt mit
dem Zahnkranz 26 in Eingriff ist, und sein sich in axialer
Richtung erstreckender Abschnitt mit dem Zahnkranz 25 in
Eingriff ist.
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Der
Freilauf 15 wird im Wesentlichen dadurch montiert, dass
zuerst die Lagerbaugruppe 18 und ein Abschnitt der Einwegkupplung 20 am
inneren rohrförmigen
Körper 16 befestigt
wird. Insbesondere wird der erste Satz von Kugellagern 71 auf
der Lagerfläche 46 des
inneren rohrförmigen
Körpers 16 platziert,
und dann wird der äußere Kugellaufring
oder das -gehäuse 70 um
den inneren rohrförmigen
Körper 16 herum
angeordnet, derart, dass dessen äußere Lagerfläche 83 mit
dem ersten Satz von Kugellagern 71 in Eingriff kommt. Als
nächstes
wird eine geeignete Anzahl von Ausgleichsscheiben 74 um
den inneren rohrförmigen
Körper 16 herum
angeordnet. Mit den sich an ihrem Ort befindlichen Ausgleichsscheiben 74 wird
nun die Seitenplatte 73 mit dem darauf angeordneten zweiten
Satz von Kugellagern 72 auf dem inneren rohrförmigen Körper 16 installiert. Insbesondere
ist ein Innengewinde 89 der Seitenplatte 73 auf
das Außengewinde 47 des
inneren rohrförmigen
Körpers 16 aufgeschraubt.
Damit ist die Installation der Lagerbaugruppe 16 auf dem
inneren rohrförmigen
Körper 16 abgeschlossen.
Mit anderen Worten ist der äußere Kugellaufring
oder das -gehäuse 70 nun
drehbar auf dem inneren rohrförmigen
Körper 16 montiert,
wobei sich die Lagerbaugruppe 18 zwischen diesem befindet.
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Als
nächstes
kann die Klinkenfeder 91 mit Klinken 92 auf dem
zweiten Abschnitt 42 des inneren rohrförmigen Körpers 16 in herkömmlicher
Weise montiert werden. Insbesondere wird die Klinkenfeder 91 in
die ringförmige
Nut 49 des zweiten Abschnittes 42 des inneren
rohrförmigen
Körpers 16 eingesetzt, wobei
sich die Klinken 92 in Kerben 50 befinden. Nun kann
der innere rohrförmige
Körper 16 in
den äußeren rohrförmigen Körper 17 eingebaut
werden.
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Jedoch
sollten vor dem Einbauen des inneren rohrförmigen Körpers 16 in den äußeren rohrförmigen Körper 17 zumindest
Zahnkränze 21 bis 23 und
Abstandhalter 28 auf die Außenfläche des ersten Abschnittes 51 des äußeren rohrförmigen Körpers 17 montiert
werden. Zahnkränze 24 bis 27 und
Abstandhalter 30 und 32 können andererseits entweder
vor oder nach der Montage des inneren rohrförmigen Körpers 16 im Inneren
des äußeren rohrförmigen Körpers 17 montiert
werden. In jedem Fall werden bei dieser Ausführungsform Zahnkränze 21 bis 23 und Abstandhalter 28 von
einer ersten Richtung her eingebaut, hingegen werden Zahnkränze 24 bis 27 und Abstandhalter 30 und 32 von
einer entgegengesetzten Richtung her eingebaut.
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Zahnkränze 21 bis 23 und
Abstandhalter 28 sind nicht-drehbar auf der Außenfläche des
ersten Abschnittes 51 des äußeren rohrförmigen Körpers 17 durch Keilzähne 55 in
herkömmlicher
Weise montiert. Zahnkränze 21 bis 23 sind
zwischen dem ringförmigen
Flansch 85 des äußeren Kugellaufrings
oder -gehäuses 70 und
der Mehrzahl von Anschlägen 56 befestigt,
die auf Keilzähnen 55 ausgebildet
sind. Die Abstände
zwischen den Zahnkränzen 21 bis 23 werden
durch die zwei großen
Abstandhalter 28 aufrechterhalten, welche sich zwischen
den Zahnkränzen 21 bis 23 befinden.
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Insbesondere
ist ein Außengewinde 82 des äußeren Kugellaufrings
oder -gehäuses 70 in
das Innengewinde 54 des äußeren rohrförmigen Körpers 17 eingeschraubt,
um den inneren rohrförmigen
Körper 16 im äußeren rohrförmigen Körper 17 fest
anzubringen und die Zahnkränze 21 bis 23 und
die Abstandhalter 28 auf der Außenfläche des ersten Abschnittes 51 des äußeren rohrförmigen Körpers 17 zu halten.
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Demgemäß wird der
innere rohrförmige
Körper 16 nun
im äußeren rohrförmigen Körper 17 durch eine
Lagerbaugruppe 18 drehbar gelagert. Wenn Verschleiß in der
Lagerbaugruppe 18 auftritt, können die Ausgleichsscheibe(n) 74 durch
einen kleinere Ausgleichsscheibe ausgetauscht werden, oder die Anzahl
der Ausgleichsscheiben kann verringert werden, um dem Verschleiß Rechnung
zu tragen.
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Nun
können
die Zahnkränze 24 bis 27 und die
Abstandhalter 30 und 32 auf der Außenfläche des äußeren rohrförmigen Körpers 17 montiert
werden. Insbesondere werden die Zahnkränze 24 bis 27 nicht-drehbar
auf dem zweiten und dem dritten Abschnitt 52 und 53 des äußeren rohrförmigen Körpers 17 durch
Keilzähne 58 und 61 montiert.
Der Zahnkranz 24 wird gegen die Wand 57 des äußeren rohrförmigen Körpers 17 zur
Anlage gebracht, wobei sich ein Abstandsstück 30 zwischen den
Zahnkränzen 24 und 25 befindet.
Das L-förmige
Abstandsstück 32 befindet
sich zwischen den Zahnkränzen 25 und 26. Der
Zahnkranz 27 weist einen integral ausgebildeten Abstandhalter
auf, welcher eine Trennung zwischen den Zahnkränzen 26 und 27 aufrechterhält. Zum Schluss
wird ein Verriegelungsring 34 auf das Gewinde 62 des äußeren ringförmigen Körpers 17 aufgeschraubt,
um die Zahnkränze 24 bis 27 an
Ort und Stelle zu befestigen. Nun kann der Freilauf 15 auf
der hinteren Nabe 5 des Fahrrades 1 in herkömmlicher Weise
montiert werden.
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ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
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Nachfolgend
Bezug nehmend auf 16 wird ein Freilauf 115 gemäß einer
zweiter Ausführungsformn
der Erfindung erläutert.
Diese Ausführungsform
ist im Wesentlichen identisch zur ersten Ausführungsform, abgesehen davon,
dass die Anschläge 56 bei
dieser Ausführungsform
weggelassen wurden und durch einen ringförmigen Widerlagerflansch 156 auf
dem einen großen
Durchmesser aufweisenden Abschnitt 151 des äußeren ringförmigen Körpers 117 ersetzt
wurden. Demgemäß sind alle Zahnkränze 121 bis 127 des
Freilaufes 115 von einer einzigen Richtung her eingebaut.
In Anbetracht der Ähnlichkeiten
zwischen dieser Ausführungsform
und der vorhergehenden Ausführungsform
wird diese Ausführungsform
hier nicht detailliert erläutert
oder dargestellt.
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Im
Wesentlichen beinhaltet der Freilauf 115 einen inneren
rohrförmigen
Körper 116,
einen äußeren rohrförmigen Körper 117,
der am inneren rohrförmigen
Körper 116 koaxial
angebracht ist, eine Lagerbaugruppe 118, welche den inneren
rohrförmigen Körper 116 mit
dem äußeren rohrförmigen Körper 117 drehbar
verbindet, und eine Einwegkupplung 120, die zwischen dem
inneren rohrförmigen
Körper 116 und
dem äußeren rohrförmigen Körper 117 verbunden
ist, sodass sie eine Einwegdrehung zwischen dem inneren und dem äußeren rohrförmigen Körper 116 und 117 ermöglicht.
Der innere rohrförmige
Körper 116 ist
identisch zum inneren rohrförmigen Körper 16 der
ersten Ausführungsform,
und daher wird der innere rohrförmige
Körper 16 hier
nicht detailliert erläutert
oder dargestellt. Wie zuvor erwähnt, ist
der äußere rohrförmige Körper 117 im
Wesentlichen identisch zur ersten Ausführungsform, abgesehen davon,
dass die Anschläge 56 bei
dieser Ausführungsform
weggelassen wurden und durch einen ringförmigen Anschlagflansch 156 auf
dem einen großen
Durchmesser aufweisenden Abschnitt 151 des äußeren rohrförmigen Körpers 117 ersetzt
wurden.
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Bei
dieser Ausführungsform
weist der äußere rohrförmige Körper 117 ebenfalls
sieben Zahnkränze 121 bis 127 auf,
die an der Außenfläche des äußeren rohrförmigen Körpers 117 nicht-drehbar
angebracht sind. Die Abstände
zwischen den Zahnkränzen 121 bis 127 werden
durch zwei große
Abstandhalter 128, einen geringfügig kleineren Abstandhalter 129,
einem mittleren Abstandhalter 130 und einen kleineren L-förmigen Abstandhalter 132 aufrechterhalten.
Die Zahnkränze 121 bis 127 werden
auf der Außenfläche des äußeren rohrförmigen Körpers 117 mittels
eines Verriegelungsringes 134 zurückgehalten.
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Die
Lagerbaugruppe 118 beinhaltet einen äußeren Kugellagerring oder ein
-gehäuse 170,
einen ersten Satz von Kugellagern 171, einen zweiten Satz
von Kugellagern 172, eine Seitenplatte 173 und eine
oder mehrere Ausgleichsscheiben 174. Da sich die Lagerbaugruppe 118 vollständig an
dem einen Ende des Freilaufes 115 befindet, kann das andere Ende
einen relativ kleinen Durchmesser haben, um einen kleinen Zahnkranz 127 unterzubringen.
Die Lagerbaugruppe 118 ist im Wesentlichen identisch zur Lagerbaugruppe 18 der
ersten Ausführungsform, und
daher wird die Lagerbaugruppe 118 hier nicht detailliert
erläutert
oder dargestellt.
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Auch
wenn hier einige ausgewählte
Ausführungsformen
ausgewählt
wurden, um diese Erfindung zu erläutern, wird für Fachleute
aus dieser Beschreibung klar, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen
vorgenommen werden können,
ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, der in den anliegenden
Ansprüchen
definiert ist. Weiter dient die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsformen
der Erfindung lediglich zu Darstellungszwecken und nicht dem Zweck
einer Einschränkung der
Erfindung, die durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.