DE2631264A1

DE2631264A1 - Kompaktnabe fuer fahrraeder

Info

Publication number: DE2631264A1
Application number: DE19762631264
Authority: DE
Inventors: Takashi Segawa
Original assignee: Shimano Industrial Co Ltd
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1975-07-10
Filing date: 1976-07-12
Publication date: 1977-01-20
Also published as: DE2631264C2; IT1074251B; GB1555532A

Description

DR. BERG DIPL.-ING. SlAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE 2 6 3 Ί 2 6

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 02 45

Anwaltsakte 2? '219 1 2· JUL11976

Shimano Industrial Company Limited Osaka, Japan

Kompaktnabe für Fahrräder

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kompaktnabe für ein Fahrrad und betrifft insbesondere eine mit einem Freilauf kombinierte Hinterradnabe für ein Fahrrad.

Für den Fahrantrieb eines Fahrrads wird eine durch Treten von Pedalen ausgeübte Kraft gewöhnlich über eine Kette von einem vorderen Kettenrad auf einen an der Hinterradnabe vorhandenen Freilauf übertragen.

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98 70 43 Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo-Bank München 389 2623

983310 TELEX: 0524560 BERG d Postscheck München 65343-808

In bekannten Ausführungen ist der Freilauf auf zweierlei verschiedene Weise mit der Hinterradnabe verbunden. In einer Ausführung ist der Freilauf gesondert hergestellt und mit einem Innenring auf die Hinterradnabe aufgeschraubt, und in einer anderen ist er zusammen mit der Nabe gefertigt. Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausführung der letzteren Art, welche als Kompakt- oder auch Verbundnabe bezeichnet wird.

Bei bekannten Kompaktnaben ist der Fabenkörper mit einem eine Anzahl von Klinken tragenden Innenring verschraubt. Ein Antriebsteil hat an der Innenseite eine Verzahnung für den Eingriff der Klinken und trägt an der Außenseite wenigstens ein Kettenrad. Zwischen zxfei auf den Innenring geschraubten Lagerringen und dem Antriebsteil sind jeweils mehrere Lagerkugeln angeordnet, mittels welcher das Antriebsteil einsinnig drehbar auf dem Innenring gelagert ist.

Bekannte Kompaktnaben haben also eine ziemlich große . Anzahl von Einzelteilen, was ihren Zusammenbau erschwert, und der Durchmesser des Antriebsteils läßt sich nicht bis unter ein bestimmtes Maß verringern.

Angesichts dieser Mängel schafft' die Erfindung eine Kompaktnabe von einfachem Aufbau mit einer verringerten Anzahl von Teilen. Gemäß der Erfindung weist eine Kompaktnabe einen auf einen vorbestimmten Härtegrad gehärteten nabenkörper und einen damit einstückigen, dem Innenring

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einer bekannten Ausführung entsprechenden Lagerkonus mit. einer prazisionsbearbeiteten Kugelrille auf, sowie einen Speichenflansch mit einer für die Aufnahme von über die Speichen ausgeübten Stoßbelastungen ausreichenden Festigkeit.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß der drehbar auf der Achse eines Fahrrads gelagerte Nabenkörper an einer Seite verlängert ist und einen damit einstückigen Innenring aufweist, welcher in bekannten Ausführungen ein besonderes Teil darstellt und im folgenden als Lagerkonus bezeichnet ist. Der Lagerkonus hat eine Laufrille für die Aufnahme von Kugeln, mittels welcher das eine axiale Ende eines Antriebsteils drehbar gelagert ist, Ferner trägt der Nabenkörper einen getrennt davon gefertigten Speichenflansch.

Die mit dem Nabenkörper einstückige.Ausführung des Innenrings bzw. Lagerkonus verringert die Anzahl der Teile, erleichtert den Zusammenbau der Nabe und ermöglicht aufgrund kleinerer Abmessungen die Verwendung eines Antriebsteils mit kleinerem Durchmesser und mit einen kleineren Teilkreisdurchmesser aufweisenden Kettenrädern.

Die getrennte Herstellung der Speichenflansche ermöglicht es, diese beträchtlich weniger stark zu härten als den Nabenkörper, so daß sie unter durch die Speichen ausgeübten Stoßbelastungen nicht brechen.

Der mit dem Nabenkörper einstückige, verlängerte Lager-

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konus, an dessen Ansatz die Laufrille für die Lagerkugeln gebildet ist, muß ziemlich, strak gehärtet sein, damit die Lauffläche für die Kugeln die notwendige Härte hat. Dadurch würde der Speichenflansch bei mit dem nabenkörper einstückiger Ausführung ebenfalls ziemlich stark gehärtet, so daß die Gefahr bestünde, daß er bei während der Fahrt über die Speichen ausgeübten Stoßbelastungen bricht.

Der Speichenflansch wird deshalb vorzugsweise lediglich geglüht. Da er jedoch ziemlich nahe der Laufrille für die Lagerkugeln angeordnet ist, würde deren Härtung bei einstückiger Ausführung durch das Glühen des Speichenflanschs beeinträchtigt werden. Diese Gefahr ist durch die getrennte Fertigung des Speichenflanschs beseitigt.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der an einem Ende des Nabenkörpers axial hervorstehende, damit einstückige Lagerkonus, nahe dessen Ansatz die Laufrille für die das eine Ende des Antriebsteils tragenden Lagerkugeln gebildet ist, an seinem mittleren Teil eine Anordnung von Klinken trägt, und daß an seinem freien Ende ein weiterer Lagerkonus mit einer Laufrille für die Aufnahme von das andere Ende des Antriebsteils tragenden Lagerkugeln angeschraubt ist. Dadurch hat die Habe eine verringerte Anzahl von Teilen, ist mühelos zusammensetzbar und hat kleine Abmessungen.

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Im folgenden sind Ausführungsb.eispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

KLg. 1 eine teilweise im Schnitt gezeigte Vorderansicht einer Kompaktnabe in einer ersten Ausführungsform

der Erfindung,
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht von Teilen der

in Fig. 1 gezeigten Habe,
Fig. 3 eine teilweise im Schnitt gezeigte Vorderansicht einer Kompaktnabe in einer zweiten Ausführungsform

der Erfindung,
Fig. 4 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie IV-IV

in Fig. 3 und
Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht von wesentlichen Teilen der in Fig. 3 gezeigten Nabe.

In Fig. 1 erkennt man einen drehbar auf einer Achse 20 gelagerten Nabenkörper 1 mit einem Nabenrohr 11 und an dessen Enden sitzenden, jeweils einen Speichenflansch 2, 3 tragenden Endstücken 12 bzw. 13. Der Nabenkörper 1 kann einstückig hergestellt oder, wie in Fig. 1 gezeigt, aus dem Nabenrohr 11 und den beiden Endstücken 12, 13 zusammengebaut sein.

Das eine Endstück 13 des Nabenkörpers 1 hat eine axial auiwärts hervorstehende Verlängerung 4. Diese ist mit dem Endstück 13 einstückig und weist einen Lagerkonus auf. Nahe dem Endstück 13 hat die Verlängerung 4 eine entlang dem äußeren Umfang verlaufende Kugelrille 4a

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und trägt an einem daran anschließenden Teil eine Anordnung von Klinken 5 für den Eingriff mit der Innenverzahnung eines nachstehend beschriebenen Antriebsteils. Anschließend an die Klinken 5 hat die Verlängerung 4-ein Gewinde für die Aufnahme eines Lagerrings 6, welcher an der Außen- und Innenseite jeweils eine Kugelrille 6a bzw. 6b aufweist.

Ein Antriebsteil 7 hat eine Innenverzahnung 7h für den Eingriff mit den Klinken 5 und trägt auf dem äußeren Umfang eine Anzahl von Kettenrädern 7a bis 7e.

Anstelle des in der Zeichnung dargestellten Fünfgang-Freilaufs mit fünf Kettenrädern kann auch ein Eingangfreilauf vorgesehen sein. In diesem Falle kann ein einziges Kettenrad einstückig mit dem Antriebsteil 7 gefertigt oder ähnlich wie beim Fünfgang-IPreilauf auf diesem befestigt sein.

Die Kettenräder haben vorzugsweise eine kleinere Teilung als 12,7 mm, vorzugsweise eine solche von 8,5 nis 11,5 Ferner haben sie vorzugsweise einen proportional der Verringerung der Teilung von 12,7 mm verringerten Teilkreisdurchmesser und eine in einem größeren Verhältnis als der Teilkreisdurchmesser verringerte Zahnbreite. Bei einer Verringerung der Teilung auf 9,525 mm läßt sich der Teilkreisdurchmesser eines Kettenrads mit beispielsweise 12 Zähnen gegenüber dem eines Kettenrads mit der üblichen Teilung von 12,7 mm auf 36,80 mm, d.h. also um 25% verringern.

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Die fünf in Fig, 1 gezeigten Kettenräder 7a bis 7e haben achtzehn, siebzehn, sechzehn, fünfzehn bzw. vierzehn Zähne, wobei das kleinste Rad 7e einen Teilkreisdurchmesser von 37?73 mm» das nächstgrößere Rad 7d einen solchen von AO,73 mm hat usw.. Die verkleinerte Teilung ermöglicht also eine Verringerung der Teilkreisdurchmesser der Kettenräder 7a bis 7e und damit auch des Durchmessers des diese tragenden Antriebsteils 7·

Das Antriebsteil 7 hat an seinem axial äußeren Endä ein Außengewinde und trägt am axial inneren Ende einen Sprengring 17· Die Kettenräder 7a bis 7d sind unter Zwischenlage von Abstahdringen 18 der Größe nach auf das Antriebsteil 7 aufgeschoben und werden von dem auf dessen Gewinde geschraubten kleinsten Kettenrad 7e festgehalten.

Das Antriebsteil 7 hat an der Innenseite der Verzahnung· 7h beiderseits in axialer Richtung benachbarte Kugelrillen 7fι 7s» zwischen welchen und der Kugelrille 4a der Verlängerung 4- bzw. des Lagerkonus bzw. der Kugelrille 6a des Lagerrings 6 Kugeln 8 bzw. 9 angeordnet sind, mittels welcher das Antriebsteil 7 einsinnig drehbar auf der Verlängerung A und dem Lagerring 6 gelagert ist.

Zum Zusammenbau der Nabe wird das Antriebsteil 7 auf die Verlängerung 4 bzw. den Lagerkonus geschoben, die Klinken 5 werden mit der Verzahnung 7h des Antriebsteils in Eingriff gebracht, und zuletzt wird der Lagerring 6

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auf das äußere Gewindeteil der Verlängerung 4- geschraubt. Die Drehung des Antriebsteils 7 in der einen Richtung wird nun über dessen Verzahnung 7h und die Klinken 5 auf den Lagerkonus 4- und damit auf den Habenkörper 1 "übertragen, während es in der anderen Richtung frei drehbar ist.

Zur drehbaren Lagerung des Nabenkörper 1 auf der Achse trägt diese nahe ihren beiden Enden zwei Lagerkonusse 23, 23 jeweils mit einer Kugelrille 21a bzw. 23a, zwischen welcher und der Kugelrille 12a des Endstücks bzw. der Kugelrille 6b des Lagerrings 6 jeweils eine Anzahl von Kugeln 22 bzw. 24- angeordnet sind.

In der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 und sind die Speichenflansche 2, 3 einstückig mit den Endstücken 12 bzw. 13 des Habenkörpers 1 ausgebildet. Die Endstücke 12, 13 müssen jedoch ziemlich stark gehärtet werden, um den daran gebildeten Kugelrillen 12a bzw. 4a die notwendige Oberflächenhärte zu erteilen. Dadurch besteht die Gefahr, daß die mit den Endstücken einstükkigen Speichenflansche 2 bzw. 3 übermäßig hart und dadurch spröde werden, so daß sie dann relativ leicht brechen können.

Die Speichenflansche sind deshalb vorzugsweise getrennt vom Habenkörper gefertigt, eine solche Ausführung ist in Fig. 3 bis 5 dargestellt.

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Die Speiclienflansclie 2, 3 haben entlang ihrem Umfang eine Reihe von Bohrungen 2a bzw. 3a zum Einziehen der Speichen. Der eine Speichenflansch 2 hat die Form einer zylindrischen Buchse und ist im Preßsitz auf das eine Endstück 12 des Mabenkörpers aufgesetzt. Der andere Speichenflansch 3 hat die Form einer Scheibe und ist auf dem anderen Endstück 13 befestigt.

Die getrennte Ausführung des Speichenflanschs 3 und des Endstücks 13 des Nabenkörpers 1 erleichtert, die Herstellung des Habenkörpers etwa durch Formguß, da er auf diese Weise weniger hervorstehende Teile hat. Außer dem braucht der Speichenflansch 3 nicht gehärtet zu werden. Der Speichenflansch 3 kann zunächst einstückig mit dem Lagerring 6 hergestellt und dann in einem weiteren Arbeitsgang von diesem getrennt werden.

Die Kettenräder 7a bis ?e können, wie in Fig. 3 und A-dargestellt, mittels Schrauben 71 zu einem Stapel oder Paket zusammengefügt und in dieser Form gemeinsam abnehmbar auf das Antriebsteil 7 aufgeschoben sein.

In diesem Falle sind die Kettenräder 7a bis 7d nahe ihrem inneren Rand von Bohrungen durchsetzt, und das kleinste Kettenrad 7e hat nahe dem inneren Rand wenigstens eine Gewindebohrung, Die Kettenräder 7a bis 7e werden unter Zwischenlage von Abstandringen 72 übereinandergesetzt, und die Schrauben 71 werden von der Seite des größten Kettenrads 7a durch die Bohrungen

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geführt und in die Gewindebohrungen des kleinsten Kettenrads 7e geschraubt. Das dergestalt aus den Kettenrädern gebildete Paket wird von einem Ende her auf das Antriebsteil 7 geschoben und mittels eines Sprengrings. gesichert.

Für die Sicherung der Lagerkonusse 21, 23 auf der Achse 20 sind Kontermuttern 25 bzw. 26 vorgesehen, und zwei Muttern 27, 28 dienen der Befestigung der Achse 20 an einem (nicht gezeigten) Fahrradrahmen. In der Ausführung nach Fig. 3 bis 5 ist nahe dem Speichenflansch 3 ein Speichenschutz 29 mittels einer Ringfeder 30 auf dem Endstück 13 befestigt, und an der Außenseite des kleinsten Kettenrads 7e ist ein Kettenschutz 31 angeordnet, welcher mittels der Schrauben 71 befestigt ist. Zwischen der Verlängerung 4· des Endstücks 13 und dem Lagerring 6 sitzt ein Abstandring 32.

Wie man aus vorstehender Beschreibung erkennt, ist bei der erfindungsgemäßen Kompaktnabe der Nabenkörper einstückig mit dem eine Kugelrille aufweisenden Lagerkonus ausgebildet, auf welchem das eine Ende des Antriebsteils einsinnig drehbar gelagert ist. Dadurch hat die Habe eine verringerte Anzahl von Einzelteilen und ist mühelos zusammensetzbar. Das Antriebsteil kann einen kleineren Durchmesser haben, wodurch eine Verringerung des Teilkreisdurchmessers der darauf angebrachten Kettenräder möglich ist.

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In der bevorzugten Ausführungsform sind die Speichenflansche getrennt vom Nabenkörper gefertigt und auf diesem befestigt, was die Herstellung des Nabenkörpers erleichtert. Außerdem können der Nabenkörper und die damit einstückigen Kugelrillen sehr stark gehärtet werden, während die Speichenflansche ungehärtet bleiben, so daß sie unter Einwirkung von während der Fahrt über die Speichen ausgeübten Stoßbelastungen weniger leicht brechen.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

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Claims

Patentanspruclie:

Λ j Kompaktnabe für ein Fahrrad, gekennzeichnet durch eine Achse (20), durch einen drehbar auf dieser gelagerten Nabenkörper (1) mit einem Nabenrohr (11) und zwei Endstücken (12, 13), von denen das eine einen an einem Ende axial hervorstehenden Lagerkonus (4) hat, welcher nahe seinem Ansatz eine Kugelrille (4a), an seinem äußeren Ende ein Außengewinde und an seinem mittleren Teil eine Anordnung, von Klinken (5) aufweist, durch einen auf das Außengewinde des Lagerkonus aufgeschraubten Lagerring (6), welcher nahe einem axialen Ende eine Kugelrille (6a) an der Außenseite hat, und durch ein einsinnig drehbar auf dem Lagerkonus gelagertes Antriebsteil (7), welches an der Außenseite wenigstens ein Kettenrad (7a bis 7e) trägt, an der Innenseite eine Verzahnung (7h) für den Eingriff der Klinken sowie beiderseits derselben jeweils eine Kugelrille (7f> 7s) hat und mittels zwischen diesen und den Kugelrillen des Lagerkonus bzw. des Lagerrings angeordneter Kugeln (8 bzw. 9) gelagert ist, wobei der das Antriebsteil tragende Nabenkörper mittels auf die Achse geschraubter Lagerkonusse (21, 23) und zwischen diesen und ihm angeordneter Kugeln (22 bzw. 24) drehbar auf der Achse gelagert ist.

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2. Kompaktnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das eine mit dem Lagerkonus (4) einstückige Endstück (13) des Habenkörpers (1) einen getrennt hergestellten und auf ihm befestigten Speichenflansch (3) trägt.

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