DE20200624U1 - Freilaufnabe für ein Kinderfahrzeug sowie ein Kinderfahrzeug - Google Patents

Description

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg l .* . &idigr; &iacgr; !.ti .* Seite 1

2 Beschreibung

4 Freilaufnabe für ein Kinderfahrzeug sowie ein Kinderfahrzeug

6 Die Erfindung betrifft eine Freilaufnabe für ein Kinderfahrzeug, welches über eine

7 Antriebskurbel angetrieben wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kinderfahr-

8 zeug, beispielsweise ein unmittelbar über die Antriebskurbel angetriebenes Drei-

9 rad oder ein kettenangetriebenes Gokart oder eine sonstige Fahrzeugnachbil-

10 dung.

12 Gemeinsam ist diesen Kinderfahrzeugen, dass Sie über die mit Pedalen versehe-

13 ne Antriebskurbel angetrieben werden. Die Antriebskurbel kann dabei unmittelbar

14 ein Rad antreiben, wie dies in der Regel bei vorderradangetriebenen Dreirädern is der Fall ist. Alternativ hierzu kann zwischen der Antriebskurbel und der anzutrei-16 benden Achse auch ein Kraftübertragungselement, wie beispielsweise eine Kette &igr;? oder ein Antriebsriemen und gegebenenfalls ein Getriebe, zwischengeschaltet

is sein.

20 Für ein komfortables Fahren sind Freilaufnaben bekannt, so dass sich die An-

21 triebskurbel im Freilauf, wenn keine Antriebskraft auf die Antriebskurbel ausgeübt

22 wird, nicht mitdreht. Herkömmliche Freilaufnaben haben jedoch den Nachteil,

23 dass sie einen Antrieb nur in die Vorwärtsrichtung erlauben. Andere Freilaufnaben

24 erfordern ein manuelles Umschalten zwischen einem Vorwärtsantrieb und einem

25 Rückwärtsantrieb.

27 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kinderfahrzeug einen hohen

28 Fahrkomfort zu ermöglichen.

30 Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Freilaufnabe für ein Kinder-

31 fahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Die Freilaufnabe ist dabei im We-

32 sentlichen gebildet durch drei Mitnehmer, nämlich einem Antriebs- einem Rad-

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&igr; sowie einem Kupplungsmitnehmer. Der Antriebsmitnehmer ist auf einer Antrieb-

2 sachse angeordnet und im Montageendzustand, wenn also die Freilaufnabe im

3 Kinderfahrzeug eingebaut ist, drehfest mit einer Antriebskurbel des Kinderfahr-

4 zeugs zumindest mittelbar verbunden. Der Radmitnehmer ist im Montageendzu-

5 stand mit einem anzutreibenden Rad des Kinderfahrzeugs drehfest verbunden.

&bgr; Der Kupplungsmitnehmer ist zwischen Antriebs- und Radmitnehmer auf der An-

7 triebsachse verschieblich und frei drehbeweglich angeordnet und wird über ein

&bgr; Federelement gegen den Antriebsmitnehmer gepresst. Der Antriebsmitnehmer

9 und der Kupplungsmitnehmer weisen jeweils miteinander zusammenwirkende

10 Gegenwirkungsflächen auf, die komplementär und derart konturiert zueinander

11 ausgebildet sind, dass der Kupplungsmitnehmer in Richtung zum Radmitnehmer

12 verschoben wird und mit diesem zusammenwirkt, sobald eine Relativ-

13 Drehbewegung zwischen dem Antriebsmitnehmer und dem Kupplungsmitnehmer &eegr; auftritt. Der Kupplungsmitnehmer wird also in diesem Fall, der im Folgenden als

is Antriebsfall bezeichnet wird, mit dem Radmitnehmer verbunden, so dass die vom

16 Antriebsmitnehmer auf den Kupplungsmitnehmer übertragene Drehbewegung

17 auch auf den Radmitnehmer übertragen wird und somit das anzutreibende Rad is angetrieben wird. Um eine sichere Übertragung der Drehbewegung vom An-

19 triebsmitnehmer zum Radmitnehmer zu gewährleisten, ist die Konturierung der

20 Gegenwirkungsfläche dabei derart ausgebildet, dass im Antriebsfall alle drei Mit-

21 nehmer zugleich beispielsweise über einen Reib- und/oder Formschluss zusam-

22 menwirken.

24 Durch das Federelement wird im Ausgangs- oder Ruhezustand, der dem Freilauf-

25 zustand entspricht, der Kupplungsmitnehmer gegen den Antriebsmitnehmer ge-

26 presst. Dadurch ist der Antriebsmitnehmer vom Radmitnehmer und damit vom

27 anzutreibenden Rad entkoppelt. Es findet also in dieser Freilauffunktion keine

28 automatische Kraftübertragung zwischen dem anzutreibenden Rad und der An-

29 triebskurbel statt. Sobald jedoch auf die Antriebskurbel eine Kraft ausgeübt und so damit der Antriebsmitnehmer in eine Drehbewegung versetzt wird, wird durch die

31 konturierte Ausbildung der Gegenwirkungsflächen der Kupplungsmitnehmer ge-

32 gen den Radmitnehmer verschoben. Die hierzu erforderlich Relativbewegung zwi-

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&igr; sehen dem Antriebsmitnehmer und dem Kupplungsmitnehmer erfolgt bereits bei

2 einer geringfügigen Schwergängigkeit des Kupplungsmitnehmers. Sobald der

3 Kupplungsmitnehmer gegen den Radmitnehmer verschoben ist, wird dieser in ei-

4 ne Drehbewegung versetzt und das anzutreibende Rad wird angetrieben. Auf-

5 grund der konturierten Ausbildung der Gegenwirkungsflächen wird der Kupp-

6 lungsnehmer also entgegen der Federkraft zum Radmitnehmer gepresst.

&bgr; Sobald der Antriebsmitnehmer über die Antriebskurbel nicht mehr gedreht wird, ist

9 die vom Federelement ausgeübte Federkraft ausreichend groß bemessen, dass

&iacgr;&ogr; der Kupplungsmitnehmer wieder in Richtung zum Antriebsmitnehmer verschoben

11 wird, so dass die Verbindung zwischen Kupplungsmitnehmer und Radmitnehmer

12 gelöst und wieder die Freilauffunktion gegeben ist.

u Mit dieser Ausbildung ist in vorteilhafter Weise ein automatisches Umschalten

is zwischen der Freilauffunktion und der Antriebsfunktion erzielt, sobald die An-

16 triebskurbel betätigt wird. Gleichzeitig ermöglicht diese Ausgestaltung durch eine

&igr;? geeignete Formung der Gegenwirkungsflächen dieses automatische Umschalten

is sowohl in Vorwärtsrichtung als auch in Rückwärtsrichtung. Dadurch ist insgesamt

19 ein sehr hoher Fahrkomfort mit einem automatischen Freilauf in Vor- und Rück-

20 wärtsrichtung sowie ein automatischer Vorantrieb und Rückantrieb erhalten. Ein

21 weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Freilaufnabe insgesamt einen sehr

22 einfachen und zugleich sehr robusten Aufbau aufweist und dennoch eine hohe

23 Funktionssicherheit gewährleistet.

25 Im Hinblick auf beispielsweise kettengetriebene Kinderfahrzeuge ist in einer be-

26 vorzugten Ausbildung der Antriebsmitnehmer frei drehbar auf der Antriebsachse

27 angeordnet und insbesondere als Zahnrad ausgebildet. Zweckdienlicherweise ist

28 dabei der Radmitnehmer mit der Antriebsachse drehfest verbunden. Mit der An-

29 triebsachse ist üblicherweise kraft- oder formschlüssig zumindest ein anzutreiben-

30 des Rad des Kinderfahrzeugs verbunden. Prinzipiell kann bei einem derartigen

si kettengetriebenen Fahrzeug der Radmitnehmer auch unmittelbar am anzutreiben-

32 den Rad angeordnet oder ein Teil dessen sein.

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Im Hinblick auf ein Fahrzeug, beispielsweise ein Dreirad, bei dem der Antrieb des anzutreibenden Rads unmittelbar über eine einstückig mit der Antriebsachse ausgebildeten Antriebskurbel erfolgt, ist zweckdienlicherweise der Antriebsmitnehmer auf der Antriebsachse drehfest und der Radmitnehmer frei drehbar angeordnet. Insbesondere ist der Radmitnehmer dabei als eine Ausformung, insbesondere Ausnehmung, im anzutreibenden Rad ausgebildet. Der Radmitnehmer ist also ein Teil des Rads und es ist kein eigenständiges Bauteil erforderlich. Das Rad ist hierzu beispielsweise aus einem Kunststoff-Vollmaterial oder einen Hohlblaskörper gebildet.

Bei diesen beiden alternativen Fahrzeugtypen mit dem unmittelbaren Antrieb über die Antriebskurbel bzw. mit dem mittelbaren Antrieb über ein Antriebsmittel, wie eine Kette, ist wesentlich, dass ein Freilauf gewährleistet ist, dass also das anzutreibende Rad in der Freilaufstellung vom Antriebsmitnehmer entkoppelt ist. Danach richtet sich, ob der Antriebsmitnehmer oder der Radmitnehmer drehfest mit der Antriebsachse verbunden ist, und ob das anzutreibende Rad frei drehbar auf der Antriebsachse gelagert oder mit dieser drehfest verbunden ist.

Vorteilhafterweise wirken im Antriebsfall der Kupplungsmitnehmer und der Radmitnehmer über einen Reibschluss zusammen. Hierzu greifen der Kupplungsmitnehmer und der Radmitnehmer in einer zweckdienlichen Ausgestaltung kegelartig ineinander ein. Die beiden Mitnehmer sind also komplementär zueinander ausgebildet und weisen eine konische Aufnahme bzw. einen in die konische Aufnahme eingreifenden Kegelstumpf auf.

Im Hinblick auf eine geeignete konturierte Ausgestaltung der Gegenwirkungsflächen zwischen Antriebsmitnehmer und Kupplungsmitnehmer weisen diese Flächenabschnitte auf, die im Querschnitt gesehen schräg zur Antriebsachse verlaufen. Die Gegenwirkungsflächen können dabei prinzipiell an radialen Umfangsflächen vorgesehen sein. In diesem Fall überlappt der eine Mitnehmer den anderen zumindest bereichsweise nach Art einer Hülse und weist an seiner Innenseite

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&igr; die Konturierung auf. Zweckdienlicherweise sind die Gegenwirkungsflächen je-

2 doch durch die im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse orientierten und

3 aufeinander zu gerichteten Seitenflächen der beiden Mitnehmer gebildet. Die Flä-

4 chenabschnitte oder Kreissegmentabschnitte verlaufen in diesem Fall schräg un-

5 ter einem Winkel zu einer Ebene, deren Flächennormale die Antriebsachse bildet, &bgr; Die Flächenabschnitte steigen in Umfangsrichtung der Mitnehmer gesehen an

7 bzw. ab und wirken nach Art von gegenläufigen Keilen, so dass bei einer Relativ-

8 Verschiebung die beiden Mitnehmer entweder auseinander gedrückt oder zusam-

9 menschoben werden.

11 Um sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung ein gleiches Fahrverhalten

12 im Hinblick auf den Antrieb und die Freilauffunktion zu ermöglichen, weisen die

13 Gegenwirkungsflächen mehrere, insbesondere vier, symmetrisch zueinander an-

14 geordnete, nach Art von Kreis- oder Ringsegmenten ausgebildeten Flächenabis schnitte auf. Dabei schließt sich jeweils in Umfangsrichtung des jeweiligen Mit-

16 nehmers an einem abfallenden Flächenabschnitt ein ansteigender Flächenab-

17 schnitt an.

19 In einer zweckdienlichen Weiterbildung ist ein Reibelement vorgesehen, das bei

20 einer Drehbewegung des Kupplungsmitnehmers auf diesen eine Reibungskraft

21 ausübt. Damit wird gewährleistet, dass im Antriebsfall, wenn also der Antriebsmit-

22 nehmer in eine Drehbewegung zwangsversetzt wird, eine Relativbewegung zum

23 Kupplungsmitnehmer stattfindet, so dass dieser in Richtung zum Radmitnehmer

24 verschoben wird. In bevorzugten weiteren Ausführungsformen greift das Reibele-

25 ment dabei am Außenumfang des Kupplungsmitnehmers an und ist mit einem

26 feststehenden Rahmenbauteil des Kinderfahrzeugs verbunden. Wesentlich ist

27 hierbei, dass das Reibelement sich nicht mit dem Kupplungsmitnehmer mit dreht.

28 Um die Reibungskraft geeignet einzustellen weist dabei der Kupplungsmitnehmer

29 bevorzugt an seiner mit dem Reibelement zusammenwirkenden Wirkfläche zu-

30 mindest einen Reibungsnoppen auf.

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Saite

&igr; In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Freilaufnabe derart ausgebildet, dass

2 die durch den Reibschluss zwischen dem Radmitnehmer und dem Kupplungsmit-

3 nehmer ausgeübte Reibungskraft zur Ausbildung einer Bremsfunktion dosierbar

4 ist. In einer derartigen Ausgestaltung ist der Freilaufnabe daher zusätzlich zu der s Freilauf- und der Antriebsfunktion eine Bremsfunktion zugeordnet. Es ist also am 6 Fahrzeug nicht zwingend eine weitere Bremse erforderlich.

8 Zweckdienlicherweise sind für die Ausbildung der Bremsfunktion die Gegenwir-

9 kungsflächen derart ausgebildet, dass sich an einem abfallenden Flächenab-

10 schnitt jeweils ein ansteigender Flächenabschnitt anschließt, welcher eine andere

11 Steigung als der abfallende Flächenabschnitt aufweist. Vergleicht man die Flä-

12 chenabschnitte wieder mit Keilen, so bedeutet dies, dass die einen Flächenab-

13 schnitte bei gleicher Keilhöhe eine kürzere Keillänge aufweisen als die anderen &mgr; Flächenabschnitte. Dieser Ausgestaltung liegt die prinzipielle Idee zugrunde, in

is Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung unterschiedliche Hebel auszubilden, so dass

is bei den Teilabschnitten mit steileren Flanken ein größerer Kraftaufwand für das

&igr;? Auseinanderschieben zwischen Antriebsmitnehmer und Kupplungsmitnehmer er-

18 forderlich ist als bei den Teilabschnitten mit einem flacheren Anstieg. D.h. für die

is gleiche Längsverschiebung des Kupplungsmitnehmers entlang der Antriebsachse

20 sind unterschiedliche Kräfte erforderlich. Zweckdienlicherweise ist dabei vorgese-

21 hen, dass in Rückwärtsrichtung die steileren Flanken angeordnet sind, so dass für

22 die Rückwärtsrichtung ein höherer Kraftaufwand für die Verschiebung des Kupp-

23 lungsmitnehmers erforderlich ist. Einen gleichen Kraftaufwand voraussetzend hat

24 dies zur Folge, dass bei Drehung in Rückwärtsrichtung der Kupplungsmitnehmer

25 nur ein kleines Stück gegen den Radmitnehmer verschoben wird, so dass zu-

26 nächst nur ein geringer Reibschluss ausgebildet wird, der eine Bremswirkung hat.

27 Bei größerem Kraftaufwand wird dann der Kupplungsmitnehmer fest gegen den

28 Antriebsmitnehmer gepresst, so dass diese beiden Mitnehmer eine quasi drehfe-

29 ste Verbindung miteinander eingehen und keinen Schlupf mehr aufweisen, also so nicht mehr aneinander vorbeigleiten.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen Darstellungen:

eine Freilaufnabe für ein kettengetriebenes Kinderfahrzeug in einer perspektivischen Explosionsdarstellung aus zwei unterschiedlichen Blickrichtungen, einen Federbügel als Reibelement, eine Schnittansicht durch ein Rad, welches unmittelbar von einer Antriebskurbel antreibbar ist,

eine vergrößerte und ausschnittsweise Darstellung des Rads nach Fig. 4 im Bereich der Freilaufnabe, einige der Einzelelemente der Freilaufnabe nach den Figuren 4 und 5,

eine Aufsicht auf die konturierte Oberfläche des Antriebs- oder Kupplungsmitnehmer mit einer symmetrischen Aufteilung von insgesamt vier Flächenabschnitten, eine schematische Darstellung des zugehörigen Profils entlang der Umfangslinie des in Fig. 9A dargestellten Mitnehmers, mit den an- und absteigenden Flächenabschnitten und eine zu den Figuren 9A, 9B vergleichbare Darstellung mit asymmetrischer Verteilung der Flächenabschnitte, wobei benachbarte Flächenabschnitte unterschiedliche Steigungen aufweisen.

Nach den Figuren 1 und 2 umfasst eine Freilaufnabe 2A einen als Zahnrad ausgebildeten Antriebsmitnehmer 4, einen Kupplungsmitnehmer 6 und einen Radmitnehmer 8, die in dieser Reihenfolge auf einer Antriebsachse 10 angeordnet sind. Der Kupplungsmitnehmer 6 ist also mittig zwischen dem Antriebsmitnehmer 4 und dem Radmitnehmer 8 angeordnet. Zwischen dem Kupplungsmitnehmer 6 und dem Radmitnehmer 8 ist eine Schraubenfeder 12 vorgesehen, deren Federkraft den Kupplungsmitnehmer 6 gegen den Antriebsmitnehmer 4 drückt. Auf der Seite des Antriebsmitnehmers 4 ist auf der Antriebsachse 10 weiterhin eine Scheibe

Fig. 1 u.

Fig. Fig.

Fig. Fig. 6 bis Fig. 9A

Fig. 9B

Fig. 10A, 10B

(WSTELLAMISRVrEXTBANWHeSOQidoc)

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&igr; angeordnet, die sich im Montagezustand an einem Passstift 16 abstützt. Der An-

2 triebsmitnehmer 4 sowie der Kupplungsmitnehmer 6 sind auf der Antriebsachse

3 10 frei drehbeweglich gelagert, wohingegen der Radmitnehmer 8 mit der Antrieb-

4 sachse 10 beispielsweise durch Verschweißen drehfest verbunden ist.

6 Die zum Kupplungsmitnehmer 6 orientierte Seitenfläche des Antriebsmitneh-

7 mers 4, die im Folgenden als Gegenwirkungsfläche 20 bezeichnet wird, ist kontu-

8 riert oder profiliert ausgebildet und weist eine Art Flankenprofil auf. Der Kupp-

9 lungsmitnehmer 6 hat eine zur Gegenwirkungsfläche 20 komplementäre Gegen-

10 Wirkungsfläche 22. Die Gegenwirkungsflächen 20, 22 haben jeweils insgesamt

11 vier Flächenabschnitte 24, die jeweils Viertelkreissegmente bilden. In Umfangs-

12 richtung der Mitnehmer 4, 6 betrachtet steigen diese Flächenabschnitte jeweils an

13 bzw. ab.

is Auf seiner der Gegenwirkungsfläche 22 abgewandten Seite weist der Kupplungs-

16 mitnehmer 6 einen Konus 26 auf. Der Kupplungsmitnehmer 6 verjüngt sich also in

&eegr; Richtung zum Radmitnehmer 8 hin nach Art eines Kegelstumpfes. Komplementär

18 zu dem Konus 26 ist am Radmitnehmer 8 eine konusartige Aufnahme 28 ausge-

19 bildet.

21 Der Kupplungsmitnehmer 6 weist umlaufend weiterhin eine Nut 30 auf, in der par-

22 allel zur Antriebsachse verlaufende Noppen 32 vorgesehen sind, von denen in

23 Figur 1 lediglich eine ansatzweise zu erkennen ist. Die Nut 30 dient zur Aufnahme

24 eines Federbügels 34, wie er beispielsweise in Figur 3 dargestellt ist. Dieser in

25 Figur 3 dargestellte Federbügel 34 ist als ein gebogener und federelastischer

26 Draht ausgebildet und weist an seiner offenen Seite zwei Haltehaken 36 auf. Bei

27 der Montage wird der Federbügel 34 in die Nut 30 eingelegt und mit den Halteha-

28 ken 36 an einem hier nicht näher dargestellten Rahmenbauteil eines Kinderfahr-

29 zeugs eingehakt. Im montierten Zustand wirkt der Federbügel 34 als eine Art Rei-

30 belement und sorgt für eine gewisse Schwergängigkeit des Kupplungsmitnehmers

31 6. Zur Einstellung einer geeigneten Reibungskraft liegt der Federbügel 34 - so-

32 lange er nicht mit den Noppen 32 zusammenwirkt - lose und damit weitgehend

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&igr; reibungsfrei in der Nut 30 ein, wobei das geschlossene Ende 38 des Federbügels

2 34 im montierten Zustand aus der Nut 30 hervorsteht. Vorzugsweise sind zwei

3 gegenüberliegende Noppen 32 vorgesehen, so dass jeweils nach einer 180°-

4 Drehung des Kupplungsmitnehmers 6 die Noppen 32 am Federbügel 34 vorbeig-

5 leiten und diesen dabei geringfügig elastisch aufbiegen, wodurch der Kupplungs-

6 mitnehmer 6 gebremst wird.

&bgr; Die Antriebsachse 10 ist beispielsweise die Hinterachse eines kettenangetriebe-

9 nen Gokarts, mit der ein anzutreibendes Rad drehfest verbunden ist. Die Kette

10 des Gokarts verbindet das vom Zahnrad mit einer in den Figuren 1 und 2 nicht

11 dargestellten Antriebskurbel, mit dessen Hilfe das Kinderfahrzeug manuell in Be-

12 wegung gesetzt wird.

14 Bei einer Betätigung des Kurbelantriebs wird über die Kette der frei drehbeweglich

is auf der Antriebsachse 10 gelagerte Antriebsmitnehmer 4 in eine Drehbewegung

is versetzt, die auf den Kupplungsmitnehmer 6 übertragen wird. Wegen der durch

&eegr; den Federbügel 34 bedingten Schwergängigkeit verdrehen sich Antriebs- und

18 Kupplungsmitnehmer relativ zueinander. Aufgrund der konturierten Ausgestaltung

19 der Gegenwirkungsfläche 20,22 wird der Kupplungsmitnehmer 6 daher entlang

20 der Antriebsachse 10 in Richtung zum Radmitnehmer 8 entgegen der Federkraft

21 verschoben Es werden also die keilartig wirkenden Flächenabschnitte 24 der bei-

22 den Gegenwirkungsflächen 20, 22 gegeneinander verdreht. Der im Ausgangs-

23 oder Freilaufzustand vom Radmitnehmer 8 beabstandete Kupplungsmitnehmer 6

24 greift also mit seinem Konus 26 in die Aufnahme 28 ein und bildet mit diesem ei-

25 nen Reibschluss. Gleichzeitig stehen die beiden Gegenwirkungsflächen 20,22

26 noch in Wirkverbindung, so dass die Drehbewegung des Antriebsmitnehmers 4

27 weiterhin über den Kupplungsmitnehmer 6 auf den Radmitnehmer 8 übertragen

28 und die Antriebsachse 10 angetrieben wird.

30 Im Antriebsfall besteht daher eine zumindest weitgehend drehfeste Verbindung

31 zwischen dem Antriebsmitnehmer 4 und dem Radmitnehmer 8. Sobald die über

32 die Kette auf den Antriebsmitnehmer 4 übertragene Drehbewegung unterbrochen

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wird, wird der Kupplungsmitnehmer 6 aufgrund der Federkraft der Schraubenfeder 12 wieder zum Antriebsmitnehmer 4 verschoben und der Reibschluss zwischen dem Konus 26 und der Aufnahme 28 wird gelöst. Die drehstarre Verbindung zwischen Antriebsmitnehmer 4 und Radmitnehmer 8 ist unterbrochen und die Freilauffunktion ist wieder erhalten.

Die Freilaufnabe 2A ermöglicht daher ein automatisches Umschalten zwischen dem Freilauffall und dem Antriebsfall. Das Umschalten erfolgt dabei automatisch, sobald der Antriebsmitnehmer 4 in eine Drehbewegung versetzt oder sobald diese Drehbewegung unterbrochen wird. Neben dieser automatischen Umschaltung ist von entscheidendem Vorteil, dass mit der Freilaufnabe 2A sowohl ein Vorwärtsantrieb als auch ein Rückwärtsantrieb problemlos möglich ist, und dass in beiden Richtungen die Freilauffunktion gewährleistet ist.

In Fig. 4 und 5 ist eine Freilaufnabe 2B für eine Kinderfahrzeug dargestellt, welches ein unmittelbar von einer Antriebskurbel 60 angetriebenes Rad 62 aufweist. Dieses unmittelbar angetriebene Rad 62 ist beispielsweise das Vorderrad eines Dreirads. Die Antriebsachse 10 bildet in diesem Fall zugleich einen Teil der Antriebskurbel 60, und zwar dessen Mittelstück. Im Gegensatz zu der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Freilaufnabe 2A ist bei der Freilaufnabe 2B der Antriebsmitnehmer 4 auf der Antriebsachse 10 mittels eines Kerbstifts 64 drehfest verbunden. Über die Antriebsachse 10 ist der Antriebsmitnehmer 4 daher mit der Antriebskurbel 60 drehfest verbunden (bei der Freilaufnabe 2A ist der Antriebsmitnehmer 4 über die Kette drehfest mit der Antriebskurbel verbunden). Weiterhin ist der Radmitnehmer 8 frei drehbar um die Antriebsachse 10 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel der Figuren 4 und 5 ist der Radmitnehmer 8 dabei ein Teil des Rads 62 und ist insbesondere als eine Ausformung 66 in dem aus Vollmaterial bestehenden Rad 62 ausgebildet. Die Ausformung 66 umfasst dabei die konische Aufnahme 28 für den Kupplungsmitnehmer 8, der zwischen dem Antriebsmitnehmer 4 und dem Radmitnehmer 8 angeordnet ist und mittels der Schraubenfeder 12 gegen den Antriebsmitnehmer 4 gepresst wird. Die Ausformung 66 bildet zugleich einen Lagerraum für die komplette Freilaufnabe 2B.

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2 Anstelle des Federbügels 34 ist als Reibelement nunmehr eine Klinke 68 vorge-

3 sehen, wie sie insbesondere der Fig. 6 zu entnehmen ist. Die Klinke 68 weist da-

4 nach eine Lochscheibe 70 auf, an die sich eine Art Lagerbuchse 72 anschließt,

5 durch die die Antriebsachse 10 geführt ist. Die Lagerbuchse 72 wird nach außen

6 aus dem Rad 62 herausgeführt und ist mit einem Rahmenbauteil, beispielsweise

7 die Vordergabel des Dreirads, verbunden. Randseitig sind an der Lochscheibe 70 &bgr; zwei abstehende Stege 74 angeordnet, die sich parallel zur Antriebsachse 10 er-

9 strecken. Die Stege 74 weisen im Querschnitt gesehen ein in etwa T-förmiges

10 Profil auf und wirken mit auf einer Mantelfläche des Kupplungsmitnehmers 6 an-

11 geordneten Noppen 32 zusammen (vgl. hierzu die Figuren 8A, 8B). Der Kupp-

12 lungsmitnehmer 6 kann sich relativ zur Klinke 68 frei drehen, bis die Noppen 32

13 die Stege 74 erreichen und die Stege geringfügig nach außen aufbiegen, bevor &mgr; sie an den Stegen 74 vorbeigleiten.

16 Zur Lagerung des Rads 62 ist weiterhin eine Lagerscheibe 76 im Anschluss an die

17 Lochscheibe 70 vorgesehen. Gegenüberliegend von dieser Lagerscheibe 76 ist

18 eine weitere Scheibe 78 angeordnet, die sich an einem weiteren Kerbstift 64 ab-

19 stützt.

21 Das Funktionsprinzip der Freilaufnabe 2B gemäß den Figuren 4 und 5 ist ähnlich

22 zu dem Funktionsprinzip der Freilaufnabe 2A nach den Figuren 1 und 2: Bei ei-

23 nem Antrieb der Antriebskurbel 60 wird der Antriebsmitnehmer 4 in eine Drehbe-

24 wegung versetzt. Durch die konturierte Ausgestaltung der Gegenwirkungsflächen

25 20, 22 wird der Kupplungsmitnehmer mit seinem Konus 26 gegen die Aufnahme

26 28 gepresst und bildet mit dieser einen Reibschluss, so dass die Kraft vom An-

27 triebsmitnehmer 4 auf das anzutreibende Rad 62 übertragen wird. Sobald die

28 Drehbewegung über die Antriebskurbel 60 unterbrochen wird, wird der Kupp-

29 lungsmitnehmer 6 durch die Schraubenfeder 12 wieder zum Antriebsmitnehmer 4 so zurückgeschoben, und das Rad 62 kann sich frei um die Antriebsachse 10 dre-

31 hen, so dass die Freilauffunktion gewährleistet ist.

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&igr; Die Details der Klinke 68, des Antriebsmitnehmers 4 sowie des Kupplungsmit-

2 nehmers 6 sind den Figuren 6, 7A, 7B und 8A₁ 8B zu entnehmen. Die Figuren 7A,

3 7B bzw. 8A₁ 8B zeigen dabei jeweils den Antriebsmitnehmer 4 bzw. den Kupp-

4 lungsmitnehmer 6 von zwei Blickrichtungen. Der Antriebsmitnehmer 4 weist auf

5 seiner zur Klinke 68 orientierten Rückseite nach Figur 7A eine Aussparung 80 für

6 den Kerbstift 64 auf, so dass der Antriebsmitnehmer 4 drehfest mit der Antriebs-

7 achse 10 verbunden werden kann. Die Vorderseite bildet die Gegenwirkungsflä-B ehe 20 mit den vier Flächenabschnitten 24.

10 Der Kupplungsmitnehmer 6 weist einen zylindrischen Schaft 82 auf, dessen eine

11 Stirnseite die Gegenwirkungsfläche 22 bildet. Auf seiner Mantelfläche sind die

12 beiden gegenüberliegenden Noppen 32 (nur eine Noppe 32 zu erkennen) ange-

13 ordnet. An den zylindrischen Schaft 32 schließt sich der Konus 26 an, der den &eegr; zylindrischen Schaft 32 überragt, also einen größeren Außendurchmesser auf-15 weist.

17 Die Gegenwirkungsflächen 20, 22 können symmetrisch ausgebildet sein, wie dies

is in den Figuren 9A und 9B schematisch dargestellt ist. Bei dieser symmetrischen

ig Ausgestaltung sind die einzelnen Flächenabschnitte 24 gleich große Viertelkrei-

20 ssegmente und ihre Steigung ist jeweils identisch, wie dies insbesondere aus der

21 schematischen Profilansicht nach Fig. 9 ersichtlich ist.

23 Alternativ zu der symmetrischen Ausgestaltung können die Gegenwirkungsflächen

24 20, 22 auch eine asymmetrische Ausgestaltung aufweisen. Diese Asymmetrie

25 betrifft gemäß den Figuren 10A und 10B einerseits eine unterschiedliche Flä-

26 chenaufteilung und andererseits unterschiedliche Steigungen der einzelnen Flä-

27 chenabschnitte 24. Und zwar sind jeweils zwei Flächenabschnitte 24A mit großer

28 Steigung und zwei Flächenabschnitte 24B mit geringer Steigung vorgesehen. Die

29 Flächenabschnitte 24A mit großer Steigung sind dabei die kleineren Flächenab-

30 schnitte. Vergleicht man in der Profilansicht gemäß Fig. 10B die einzelnen Flä-

31 chenabschnitte 24A, 24B mit Keilen, so bedeutet dies, dass bei einer gleichen

32 Keilhöhe H die Keillänge L1 bei den Flächenabschnitten 24A mit der großen Stei-

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&igr; gung kürzer ist als die Keillänge L2 der Flächenabschnitte 24B mit der geringen

2 Steigung.

4 Diese asymmetrische Ausgestaltung ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise

5 die Verwirklichung einer Bremsfunktion. Diese wird dadurch erreicht, dass bei

6 gleicher Krafteinwirkung auf die Antriebskurbel 60 der Kupplungsmitnehmer 6 in

7 Abhängigkeit der Drehrichtung unterschiedlich weit gegen den Radmitnehmer 8 &bgr; verschoben wird. In der Drehrichtung, in der die steilen Flächenabschnitte 24A

9 miteinander zusammenwirken ist daher ein größerer Kraftaufwand zur Ausbildung

10 eines drehfesten Reibschlusses zwischen Kupplungsmitnehmer 6 und Radmit-

11 nehmer 8 erforderlich. Dies bedeutet zugleich, dass bei vergleichbarem Kraftauf-

12 wand in Rückwärtsrichtung zunächstkeine drehfeste Verbindung ausgebildet wird,

13 sondern lediglich eine Gleitreibung zwischen dem Kupplungsnehmer 6 und dem &eegr; Radmitnehmer 8 auftritt.

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg ; j _t9eite ·« ··&diams;·

Bezugszeichenliste

2A.2B	Freilaufnabe
4	Antriebsmitnehmer
6	Kupplungsmitnehmer
8	Radmitnehmer
10	Antriebsachse
12	Schraubenfeder
14	Scheibe
16	Passstift
20,22	Gegenwirkungsfläche
24	Flächenabschnitte
26	Konus
28	Aufnahme
30	Nut
32	Noppen
34	Federbügel
36	Haltehaken
38	geschlossenes Ende
60	Antriebskurbel
62	Rad
64	Kerbstift
66	Ausnehmung
68	Klinke
70	Lochscheibe
72	Lagerbuchse
74	Steg
76	Lagerscheibe
78	weitere Scheibe
80	Aussparung
82	zylindrischer Schaft
H	Keilhöhe
L1.L2	Keillänge

Claims (17)

1. Freilaufnabe (2A, 2B) für ein Kinderfahrzeug mit einem auf einer Antriebsachse (10) angeordneten Antriebsmitnehmer (4), der im Montageendzustand drehfest mit einer Antriebskurbel (66) des Kinderfahrzeugs verbunden ist, mit einem Radmitnehmer (8), der im Montageendzustand mit einem anzutreibenden Rad (62) des Kinderfahrzeugs drehfest verbunden ist sowie mit einem Kupplungsmitnehmer (6), der auf der Antriebsachse (10) frei drehbewegtich und zwischen dem Antriebsmitnehmer (4) und dem Radmitnehmer (8) verschieblich angeordnet sowie über ein Federelement (12) gegen den Antriebsmitnehmer (4) gepresst ist, wobei Gegenwirkungsflächen (20, 22) des Antriebsmitnehmers (4) und des Kupplungsmitnehmers (6) derart komplementär konturiert ausgebildet sind, dass bei einer Relativ- Drehbewegung zwischen dem Antriebsmitnehmer (4) und dem Kupplungsmitnehmer (6) der Kupplungsmitnehmer (6) zum Radmitnehmer (8) verschoben wird und mit diesem zur Übertragung der Drehbewegung des Antriebsmitnehmers (4) auf den Radmitnehmer (8) zusammenwirkt.

2. Freilaufnabe (2A) nach Anspruch 1, bei der der Antriebsmitnehmer (4) frei drehbar auf der Antriebsachse (10) angeordnet und insbesondere als ein Zahnrad ausgebildet ist.

3. Freilaufnabe (A) nach Anspruch 2, bei der der Radmitnehmer (8) mit der Antriebsachse (10) drehfest verbunden ist.

4. Freilaufnabe (2B) nach Anspruch 1, bei der der Antriebsmitnehmer (4) drehfest und der Radmitnehmer (8) frei drehbar auf der Antriebsachse (10) angeordnet sind.

5. Freilaufnabe (2B) nach Anspruch 4, bei der der Radmitnehmer (8) als eine Ausformung (66) im anzutreibenden Rad (62) ausgebildet ist.

6. Freilaufnabe (2A, 2B) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Kupplungsmitnehmer (6) und der Radmitnehmer (8) im Antriebsfall durch einen Reibschluss zusammenwirken.

7. Freilaufnabe (2A, 2B) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Kupplungsmitnehmer (6) und der Radmitnehmer (8) für ein kegelartiges Ineinandergreifen ausgebildet sind.

8. Freilaufnabe (2A, 2B) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Gegenwirkungsflächen (20,22) schräg zur Antriebsachse (10) verlaufende Flächenabschnitte (24) aufweisen.

9. Freilaufnabe (2A, 2B) nach Anspruch 8, bei der die Gegenwirkungsflächen (20, 22) durch mehrere, insbesondere vier, symmetrisch zueinander angeordnete Flächenabschnitte (24) gebildet sind, wobei sich in Umfangsrichtung jeweils an einem abfallenden Flächenabschnitt (24) ein ansteigender Flächenabschnitt (24) anschließt.

10. Freilaufnabe (2A, 2B) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Reibelement (34, 68) vorgesehen ist, das bei einer Drehbewegung des Kupplungsmitnehmers (6) auf diesen eine Reibungskraft ausübt.

11. Freilaufnabe (2A, 2B) nach Anspruch 10, bei der das Reibelement (34, 68) am Außenumfang des Kupplungsmitnehmers (6) angreift und im Montageendzustand mit einem Rahmenbauteil des Kinderfahrzeugs verbunden ist.

12. Freilaufnabe (2A, 2B) nach Anspruch 10 oder 11, bei der der Kupplungsmitnehmer (6) an seiner mit dem Reibelement zusammenwirkenden Wirkfläche zumindest einen Reibungsnoppen (32) aufweist.

13. Freilaufnabe (2A) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der das Reibelement als ein Federbügel (34) ausgebildet ist, der in eine umlaufenden Nut (30) am Kupplungsmitnehmer (6) eingreift.

14. Freilaufnabe (2B) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der das Reibelement als eine Klinke (68) mit einem Steg (74) ausgebildet ist, der mit dem Kupplungsmitnehmer (6) zusammenwirkt.

15. Freilaufnabe (2A, 2B) nach einem der Ansprüche 6 bis 14, bei der die durch den Reibschluss zwischen dem Radmitnehmer (8) und dem Kupplungsmitnehmer (6) ausgeübte Reibungskraft zur Ausbildung einer Bremsfunktion dosierbar ist.

16. Freilaufnabe (2A 2B) nach Anspruch 15, bei der die Gegenwirkungsflächen (20, 22) durch mehrere, insbesondere vier, Flächenabschnitte (24A, 24B) gebildet sind, wobei sich in Umfangsrichtung an einem abfallenden Flächenabschnitt (24A) jeweils ein ansteigender Flächenabschnitt (24B) anschließt, und der ansteigende Flächenabschnitt (24B) eine andere Steigung als der abfallende Flächenabschnitt (24A) aufweist.

17. Kinderfahrzeug wie kettenangetriebenes Gokart oder kurbelangetriebenes Dreirad mit einer Freilaufnabe (2A, 2B) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.