-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nabe, insbesondere für Hinterräder von Fahrrädern, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Laufrad insbesondere für Fahrräder, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 16. Der Einsatz in Fahrrädern ist aber nicht der einzig mögliche Einsatz; solche Naben können z. B. auch für Rollstühle, (Fahrrad-)Anhänger und andere muskelbetriebene oder nicht muskelbetriebene Fahrzeuge und Geräte verwendet werden. Zur Vereinfachung wird die Erfindung aber im folgenden in bezug auf die Anwendung bei Fahrrädern beschrieben, wobei diese Beschreibung keinesfalls als Einschränkung der Anwendung verstanden werden soll.
-
Naben dienen zur Verbindung des Fahrradrahmens mit dem Laufrad. Üblicherweise weist eine Nabe eine feststehende Achse und ein drehbar dazu gelagertes Nabengehäuse auf, an welchem Speichen angeordnet werden können, um das Nabengehäuse mit der Felge des Rades zu verbinden. Neben diesen Speichen werden heute zunehmend auch Verbindungen verwendet, bei denen nur drei oder vier Kunststoffabstützungen zur Verbindung mit der Felge verwendet werden, oder es werden Scheiben, z. B. Karbonscheiben, verwendet.
-
Insbesondere, aber nicht nur im leistungssportlichen Bereich, sind die Anforderungen an solche Naben sehr hoch.
-
Auf der einen Seite soll eine Fahrradnabe hohe Kräfte, wie sie z. B. bei Geländefahrten mit Mountainbikes auftreten, sicher aufnehmen, auf der anderen Seite sollte eine Nabe bei dem Einsatz in sogenannten Rennrädern ein möglichst geringes Gewicht aufweisen, um eine möglichst große Geschwindigkeit zu ermöglichen.
-
Weiterhin soll eine Nabe, auch über längere Zeiträume hinweg, zuverlässig arbeiten.
-
Im professionellen und semiprofessionellen Sportbereich ist es üblich, derartige Naben vor jedem oder fast jedem Einsatz zu warten. Es ist deshalb weiterhin erforderlich, daß die Nabe leicht zerlegt und wieder zusammengebaut werden kann.
-
In den letzten Jahren ist es zunehmend beliebter geworden, mit dem Fahrrad ausgedehnte Touren zu unternehmen oder mit Fahrrad und Gepäck auch entfernte Länder zu erkunden. Bei langen Fahrten über unebene Strecken oder durch unwegsames Gelände oder auch durch natürliche Abnutzung können Teile einer Nabe Defekte aufweisen oder verschleißen.
-
Dann ist es erforderlich, die Nabe zu reparieren und die verschlissenen Elemente auszutauschen. Es ist deshalb weiterhin erforderlich, daß Ersatzteile für solche Naben einfach und schnell erhältlich sind.
-
Aus der
DE 41 28 723 A1 ist eine teilbare Antriebsnabe für Zweiräder bekannt geworden, die eine hohle Nabenachse und einen über Lager- und Spannbuchsen frei drehbar gelagerten Nabenkörper umfasst. Im Inneren des Nabenkörpers werden die beiden Seiten der Nabenachse durch ein hohles Stützrohr mit großem Innendurchmesser beabstandet gehalten. An den Enden wird die Nabenachse in das Ausfallende des Fahrradrahmens eingeschoben, wobei der Innendurchmesser des Stützrohres im Nabenkörper größer ist als der Außendurchmesser der in die Ausfallenden eingeschobenen Achsenenden. Das bekannte System erlaubt einen Austausch des den Nabenkörper umfassenden Laufrades, während die Antriebseinheit montiert bleibt, sodass Laufräder mit unterschiedlichen Bereifungen austauschbar sind, ohne komplette, mit Antriebseinheiten versehene Laufräder vorhalten zu müssen. Die Antriebseinheit umfasst einen Klinkenfreilauf mit einem Klinkenträger und darauf angeordnete Sperrklinken. Die Demontierbarkeit und Wartbarkeit des Laufrades und der Antriebsteile werden bei dem bekannten System an sich nicht erleichtert und das Gesamtgewicht wird nicht verringert.
-
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Nabe sowie ein Laufrad zur Verfügung zu stellen, welche/welches die vorgenannten Anforderungen erfüllt und welche/welches insbesondere eine zuverlässige Funktion bei guter Demontierbarkeit und einem geringen Gewicht aufweist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 16 gelöst.
-
Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Die vorliegende Erfindung stellt eine Fahrradnabe mit geringem Gewicht und hoher Funktionssicherheit und Haltbarkeit zur Verfügung, welche einfach zu warten ist.
-
Bei der erfindungsgemäßen Nabe weist die Nabe eine hohle Nabenachse und ein mit Wälzlagern gegenüber der Nabenachse drehbar gelagertes Nabengehäuse auf. Die Wälzlager weisen jeweils Wälzkörper auf, die jeweils in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet sind.
-
Die erfindungsgemäße Nabe weist weiterhin einen Rotor auf, welcher mit wenigstens einem Wälzlager drehbar gegenüber der Nabenachse gelagert ist, sowie eine Freilaufeinrichtung, welche zwischen dem Rotor und dem Nabengehäuse angeordnet ist.
-
Weiterhin weist die Nabe einen ersten Durchmesserbereich auf, welcher dafür vorgesehen ist, in das Ausfallende eines Fahrradrahmens eingeschoben zu werden.
-
Des weiteren weist die Nabe bzw. die hohle Nabenachse einen zweiten Durchmesserbereich auf, der in einem zentralen Bereich der hohlen Nabenachse angeordnet ist und welcher einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser aufweist, wobei der Innendurchmesser dieses zweiten Durchmesserbereiches gleich oder größer ist als der Außendurchmesser dieses ersten Durchmesserbereichs.
-
Die Freilaufeinrichtung weist zwei Zahnscheiben auf, die im wesentlichen konzentrisch zur hohlen Nabenachse angeordnet sind, wobei die Zahnscheiben jeweils eine Zahnfläche aufweisen.
-
Die Zahnflächen der beiden Zahnscheiben werden durch eine Vorspanneinrichtung aufeinander gedrückt und wenigstens eine oder auch beide Zahnscheiben werden schwimmend gehalten, so daß eine Verkippung wenigstens einer Zahnscheibe gegenüber einer Ebene, die senkrecht zu einer Mittellinie der Nabenachse verläuft, möglich ist.
-
Vorzugsweise ist an wenigstens einem, bevorzugterweise an beiden Enden der hohlen Nabenachse jeweils ein rechter bzw. linker Adapterring angeordnet, welcher auf die hohle Nabenachse Nabe aufgeschoben ist. Auf einer Innenumfangsoberfläche des Adapterrings ist eine umlaufende Nut zur Aufnahme eines O-Rings aus elastischem Material vorgesehen, welcher die Nabenachse gegenüber dem Adapterring abdichtet und zudem den Adapterring vor einem axialen Verrutschen sichert.
-
Die zur Lagerung eingesetzten Wälzlager weisen Wälzkörper auf, und die Wälzkörper jedes Wälzlagers sind in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet. Vorzugsweise werden handelsübliche Wälzlager eingesetzt.
-
Durch den Einsatz von Wälzlagern, die eine Vielzahl von Wälzkörpern aufweisen, welche jeweils in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet sind, können industriell gefertigte bzw. handelsübliche Wälzlager eingesetzt werden, wodurch eine hohe Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der erfindungsgemäßen Nabe erzielt wird.
-
Besonders bei Verwendung von handelsüblichen, industriell gefertigten Wälzlagern ist insbesondere der Austausch verschlissener oder defekter Wälzlager sehr einfach, da insbesondere bei Einsatz von z. B. nach DIN oder ISO oder dgl. genormten Lagern diese auf der ganzen Welt in kurzer Zeit erhältlich sind. So kann ein Austausch eines Wälzlagers innerhalb kürzester Zeit erfolgen, auch wenn gerade kein Fahrradhändler in der Nähe ist oder ein Fahrradhändler kein passendes Lager auf Vorrat hat.
-
Eine Nabe mit einer hohlen Nabenachse, bei welcher ein Außendurchmesser der Nabe in einem ersten Bereich, welcher dafür vorgesehen ist, in das Ausfallende eines Fahrradrahmens eingeschoben zu werden, größer ist als ein Innendurchmesser in einem zweiten Durchmesserbereich, der im wesentlichen im zentralen Bereich der Nabenachse angeordnet ist, hat viele Vorteile.
-
Im Gegensatz zu konventionellen hohlen Nabenachsen hat eine erfindungsgemäße hohle Nabenachse einen besonders großen Innendurchmesser, welcher es erlaubt, die gesamte Nabenachse besonders schlank bzw. dünnwandig zu gestalten.
-
Steifigkeit und Festigkeit einer Nabenachse hängen nicht nur von der Masse bzw. dem Volumen und dem verwendeten Material ab, sondern auch von deren geometrischer Verteilung. Die Biegesteifigkeit von Naben steigt mit zunehmendem Durchmesser an. Radial weiter außen liegende Bereiche tragen überproportional zur Biegesteifigkeit bei. Deshalb ist eine erfindungsgemäße Nabe besonders vorteilhaft, da durch den großen Außendurchmesser in Verbindung mit der geringen Wandstärke eine hohe Biegesteifigkeit bei geringem Materialeinsatz und somit Gewicht erzielt wird.
-
Bei Einsatz einer erfindungsgemäßen hohlen Nabenachse ist es ebenfalls möglich, Gewicht gegenüber herkömmlichen Naben einzusparen.
-
In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrradnabe werden als Wälzlager Rillenkugellager bzw. Nadellager eingesetzt, und die verwendeten Lager weisen vorzugsweise Dichtungen gegen Staub bzw. Wasser auf und sind besonders bevorzugt wartungsfrei.
-
Eine solche Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da insbesondere bei Einsatz von abgedichteten und wartungsfreien Lagern die Zuverlässigkeit und Einsatzbereitschaft einer erfindungsgemäßen Nabe besonders hoch ist und die Lebensdauer der Lager erhöht wird.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Nabe ist wenigstens eines der Wälzlager und insbesondere eines der Wälzlager zur Lagerung des Nabengehäuses und/oder des Rotors schwimmend und insbesondere axial schwimmend gelagert. Die Passgenauigkeit der schwimmenden Lagerung beträgt zwischen 0,02 und 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,15 mm und besonders bevorzugt beträgt sie etwa 0,1 mm. Besonders bevorzugt werden die beiden äußeren Wälzlager zur Lagerung des Nabengehäuses schwimmend gelagert.
-
Es ist aber auch möglich, dass nur auf einer Seite ein Lager axial schwimmend gelagert ist. Bevorzugterweise wird bei Hinterradnaben die Seite der Nabe schwimmend gelagert, die nicht angetrieben wird.
-
Werden keine Lager schwimmend gelagert, so kann beim Einpressen der Lager in das Nabengehäuse, den Rotor bzw. auf die Nabenachse eine kleine (Verspannung) der Lager auftreten, die im montierten Zustand erhalten bleibt. Insbesondere bei Hinterradnaben kann eine Verspannung der einzelnen Lager dazu führen, dass der Rotor einen leichten Winkelversatz aufweist, was zum Springen der Kette führen kann. Deshalb werden bevorzugterweise die in bezug auf die Nabenmitte äußersten Lager der erfindungsgemäßen Nabe schwimmend gelagert.
-
Vorzugsweise weist eine erfindungsgemäße Nabe Dichtungseinrichtungen auf, um Eindringen von Staub oder Wasser und sonstigen Verunreinigungen in das Innere des Nabengehäuses zu vermeiden.
-
In einer bevorzugten Weiterbildung weist wenigstens eine der Dichtungseinrichtungen eine zusätzliche Labyrinthdichtung auf, welche vorzugsweise einer elastischen Dichtungseinrichtung vorgeschaltet ist.
-
Besonders bevorzugt wird eine zusätzliche Labyrinthdichtung auf der linken Nabenseite bei der Dichtungseinrichtung zwischen Nabenachse und Nabengehäuse eingesetzt; eine zusätzliche Labyrinthdichtung kann jedoch auch auf der rechten Nabenseite angeordnet sein.
-
Eine solche Ausgestaltung der Dichtungseinrichtungen ist besonders vorteilhaft, da besonders durch Hintereinanderschalten zweier, insbesondere unterschiedlicher Dichtungselemente eine besonders hohe Dichtungswirkung erzielt wird.
-
Bei einer Ausgestaltung als Hinterradnabe ist vorzugsweise noch wenigstens eine Dichtungseinrichtung zwischen Rotor und Nabenachse und eine zwischen Rotor und Nabengehäuse angeordnet.
-
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Hinterradnabe ist der Rotor ebenfalls im wesentlichen ohne Einsatz von Werkzeug von Hand entfernbar bzw. abziehbar.
-
Eine solche Gestaltung ist besonders vorteilhaft, da insbesondere im leistungssportlichen Bereich ein häufiges Reinigen und Warten der Nabe erforderlich sein kann. Die erfindungsgemäße Nabe ist einfach demontierbar und ist bevorzugterweise derart gestaltet, dass auch bei Demontage keine wesentlichen Teile, wie z. B. Sperrklinken bei Einsatz eines Klinkenfreilaufs oder Kugeln von Kugellagern oder dergleichen aus der Nabe herausfallen.
-
Bevorzugterweise wird das Nabengehäuse und/oder die Nabenachse aus Metall, besonders bevorzugt aus Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung wie z. B. Aluminium gefertigt. Der Rotor wird ebenfalls aus Metall gefertigt und bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung oder für besonders hohe Belastungen aus Stahl gefertigt.
-
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit der Zeichnung.
-
Darin zeigt:
-
1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Nabe für ein Hinterrad im Schnitt; und
-
2 ein Schnitt durch die Nabenachse der Nabe gemäß 1.
-
Eine erfindungsgemäße Hinterradnabe 3b wird nun mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben.
-
Die Nabe 3b weist eine Nabenachse 4b, ein Nabengehäuse 1b, eine Freilaufeinrichtung 6, 8 und einen Rotor 5 auf.
-
Von dem Kugellager 2 aus nach links, also von der Nabenmitte weg gesehen, ist ein linker Adapterring 13 auf das Ende der Nabenachse 4b aufgeschoben, der im wesentlichen rotationssymmetrisch gestaltet ist. Der Adapterring schließt das Nabengehäuse auf dieser Seite der Nabe nach außen ab.
-
Auf einem zylindrisch ausgeformten Endbereich des Adapterrings auf der zur Nabenmitte hin ausgerichteten Seite ist auf der Außenfläche des Adapterrings eine ringförmige, in ihrem Querschnitt V-förmige Dichtung angeordnet. Die Öffnung des V zwischen den beiden Dichtungsarmen weist im wesentlichen radial nach außen.
-
Die V-förmige Dichtung 18 ist zwischen dem linken Adapterring 13 und einem linken Endbereich des Nabengehäuses 1a angeordnet. Die Dichtwandung der Dichtung 18, welche auf der zur Nabenmitte hin liegenden Seite angeordnet ist, berührt schleifend eine in dem linken Endbereich des Nabengehäuses 1a umlaufende Nut, so dass von außen eindringender Staub bzw. eindringendes Wasser nicht zu dem Lagerbereich der Kugellager 2 gelangen kann.
-
Die zweite Dichtwandung der Dichtung 18 endet in radialer Richtung kurz vor dem Nabengehäuse 1a, so dass ein kleiner, axial ausgedehnter Spalt in radialer Richtung zwischen der ersten Dichtwandung der Dichtung 18 und dem Nabengehäuse 1a im linken Endbereich verbleibt und eine Art vorgeschaltete Labyrinthdichtung bildet.
-
Auf einer Innenumfangsaberfläche des Adapterrings 13 ist eine umlaufende Nut zur Aufnahme eines O-Rings 16 aus elastischem Material vorgesehen, welcher die Nabenachse 4b gegenüber dem linken Adapterring 13 abdichtet und zudem den linken Adapterring 13 vor einem axialen Verrutschen sichert.
-
Der Innenring mit der inneren Lauffläche des Kugellagers 2 auf der rechten Seite der Nabe 4b wird axial durch einen Absatz 35 in einem Bereich einer axialen Verdickung der Nabenachse 4b abgestützt, während der Außenring mit der äußeren Lauffläche dieses Kugellagers axial zur Nabenmitte hin durch einen Absatz 36 im Nabengehäuse 1b abgestützt wird.
-
Ein rechter Adapterring 12 mit einer darauf angepressten bzw. angeordneten Rändelscheibe 17 schließt die Nabe 3b nach rechts ab, während auf der linken Seite ein linker Adapterring 13 angeordnet ist. Die Adapterringe 12, 13 weisen jeweils eine Dichtung 18 und einen O-Ring 16 auf.
-
Das Nabengehäuse 1b wird mit einem in einem linken Endbereich der Nabe angeordneten Rillenkugellager 2 und mit zwei in einem rechten Endbereich des Nabengehäuses 1b angeordneten Rillenkugellagern 30 drehbar mit Bezug auf die Nabenachse 4b gelagert.
-
Die Freilaufeinrichtung umfasst zwei konzentrisch zur Nabenachse 4b angeordnete Zahnscheiben 6, welche mit Federn 8 gegeneinander gedrückt werden. Die Federn 8 dienen gleichzeitig zur schwimmenden Lagerung der Zahnscheiben 6 und ermöglichen so ein Verkippen der Zahnscheiben mit Bezug auf eine Ebene senkrecht zur axialen Mittellinie der Nabenachse.
-
Es ist jedoch auch möglich, dass nur eine der Zahnscheiben schwimmend gelagert wird.
-
Die zur Nabenmitte hin angeordnete Zahnscheibe 6 wird von einem in das Nabengehäuse 1b eingeschraubten Gewindering 7 umgeben, welcher vorzugsweise aus gehärtetem Stahl gefertigt ist.
-
Der Rotor wird mittels zweier Rillenkugellager 2 drehbar in bezug auf die Nabenachse gelagert, wobei zwischen diesen Rillenkugellagern 2 eine Distanzhülse 11 angeordnet ist. Die Innenumfangsoberfläche des Rotors weist auf einem zentralen Abschnitt eine Nut auf, in welcher ein Sicherungsring 10 angeordnet ist.
-
Zwischen dem rechten Adapterring 12 und dem Rotor ist eine Abdeckscheibe 14 angeordnet.
-
An dem zur Nabenmitte hin ausgerichteten Endbereich des Rotors 5 ist zwischen Rotor 5 und Nabengehäuse 1b eine Dichtung 9 angeordnet, um das Eindringen von Wasser und Staub in das Innere dieser Nabe zu vermeiden.
-
Der Innendurchmesser 51 der erfindungsgemäßen Nabenachse 4a beträgt etwa 12 mm und ist größer als ein Außendurchmesser 38 des linken bzw. des rechten Adapterrings 12, 13.
-
4 zeigt einen Schnitt durch die Nabenachse 4b. Die Nabenachse 4b ist im wesentlichen zylindrisch geformt und weist zwei Bereiche mit größerem Durchmesser bzw. Ringe 37 auf.
-
Der Innendurchmesser 51 der Nabenachse 4b entspricht dem Innendurchmesser 41 der Nabenachse 4a und der Außendurchmesser 52 der Nabenachse 4b entspricht dem Außendurchmesser 42 der Nabenachse 4a. Die Wandstärke 54 beträgt 3 mm, genau wie die Wandstärke 44 der Nabenachse 4a.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1b
- Nabengehäuse
- 2
- Rillenkugellager
- 3b
- Nabe
- 4b
- Nabenachse
- 5
- Rotor
- 6
- Zahnscheibe
- 7
- Gewindering
- 8
- Feder
- 9
- Dichtung
- 10
- Sicherungsring
- 11
- Distanzhülse
- 12
- Adapterring
- 13
- Adapterring
- 14
- Abdeckscheibe
- 16
- O-Ring
- 17
- Rändelscheibe
- 18
- Dichtung
- 19
- Pass-Scheibe
- 30
- Rillenkugellager
- 35
- Absatz
- 36
- Absatz
- 37
- Wulst
- 38
- Durchmesser
- 51
- Durchmesser
- 52
- Durchmesser
- 54
- Wandstärke
