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Die Erfindung betrifft eine Radnabe eines Zweirades, insbesondere Radnabe eines Fahrrades mit Hilfsmotor,
- – mit einer Tragachse, auf der die Radnabe rotativ gelagert ist,
- – mit einem ersten Speichenkranz, der erste Speichenaufnahmen ausbildet,
- – mit einem zweiten Speichenkranz, der zweite Speichenaufnahmen ausbildet,
- – mit einem Zwischenstück, welches den ersten und zweiten Speichenkranz axial zueinander beabstandet trägt,
- – wobei der erste und zweite Speichenkranz einstückig- stoffschlüssig mit dem Zwischenstück ausgebildet sind.
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Erfindungsgemäße Radnaben sind aus dem nicht druckschriftlichen Stand der Technik hinreichend bekannt. Darüber hinaus werden in dem Fachbuch „Fachkunde Fahrradtechnik", 5. Auflage, Verlag Europa Lehrmittel, ISBN 978-3-8085-2295-0 im Kapitel 7.5 gängige Radnaben von Fahrrädern dargestellt und erläutert.
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Grundsätzlich gibt es Fahrradnaben in unterschiedlichen Ausführungen und Herstellweisen. Allen ist jedoch gemein, dass sie vom Durchmesser her vergleichsweise große Speichenkränze aufweisen, die von einem Zwischenelement minderen Durchmessers axial beabstandet sind. Die Speichenkränze sind in der Regel flanschartig ausgebildet und mit Bohrungen durchsetzt, in welche die Speichen eingespannt sind. Günstige Herstellungsverfahren bedienen sich eines Zwischenelementes – auch Nabenkörper genannt – aus Stahl, auf welches die Flansche aufgepresst werden. Alternativ wird die Menge der hergestellten Naben im Aluminiumguss gefertigt. Sehr hochwertige Naben werden geschmiedet oder gedreht.
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Die Herstellungsverfahren für Qualitätsnaben, also der Metallguss, das Schmieden oder das Drehen, sind vergleichsweise aufwändig, wobei beim Metallguss insbesondere das Entformen aufgrund der Nabenkontur den Herstellungsprozess verkompliziert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radnabe für Zweiräder zu schaffen, welche sich einfach und kostengünstig herstellen lässt.
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Gelöst wird die Aufgabe von einer Radnabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere mit dessen kennzeichnenden Merkmalen, wonach die Radnabe hinterschnittfrei ausgebildet ist.
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Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Radnabe ist darin zu sehen, dass die hinterschnittfreie Kontur die Herstellung der Radnabe im Metallguss ohne aufwändigen Formenbau gestattet. Das Entformen ist aufgrund der fehlenden Hinterschnitte bei der erfindungsgemäßen Radnabe unproblematisch.
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Es ist vorgesehen, dass der Außendurchmesser des Zwischenstücks zumindest dem Außendurchmesser eines Speichenkranzes entspricht.
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In dieser einfachsten Form der erfindungsgemäßen Radnabe ist sichergestellt, dass die sonst üblicherweise verwendeten Flansche, die im Stand der Technik die Speichenkränze bilden, keine Hinterschnitte darstellen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Speichenkranz als gegenüber dem Außendurchmesser des Zwischenstücks umfangserweiterter Flansch ausgebildet ist.
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Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher die Radnabe glocken- oder topfartig ausgestaltet ist, mit einer Tragbohrung im Bereich des Bodens, mit welcher die Radnabe an der Tragachse festgelegt ist und mit einer Aufnahmeöffnung, die gegenüber der Tragbohrung im Durchmesser größer ist.
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Eine solche Radnabe erlaubt es insbesondere, innerhalb eines innenliegenden Hohlraumes Komponenten einer Antriebsanordnung, beispielsweise Getriebe oder Elektromotor an der Tragachse des Hinterrades eines Zweirades anzubringen. Insbesondere ist daran gedacht, dass die Tragachse der Radnabe innerhalb des von der Radnabe gemäß Unteranspruch 4 gebildeten Aufnahmeraumes ein feststehendes Komponentengehäuse hält.
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Um eine hinterschnittfreie Radnabe zu erreichen, ist in konkreter Ausführungsform vorgesehen, dass der zweite Speichenkranz als Flansch ausgebildet ist und die Aufnahmeöffnung hinterschnittfrei umgibt, insbesondere radial nach außen weist
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Ergänzt wird dies dadurch, dass der erste Speichenkranz axial nahe der Tragbohrung angeordnet ist.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, in Speichenflansche Bohrungen einzubringen, um dort Speichen einfädeln zu können. Bei der Erfindung ist hingegen vorgesehen, dass der erste Speichenkranz von Bohrungen im Boden der Radnabe gebildet ist, die im Wesentlichen auf einem gemeinsamen Radius angeordnet sind, um eine hinterschnittfreie Radnabe zu gewährleisten.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die Bohrungen Aufnahmen für Speichenköpfe aufweisen und die Aufnahmen einer ersten Gruppe von Bohrungen in einer ersten Axialebene und die Aufnahmen einer zweiten Gruppe von Bohrungen in einer zweiten Axialebene angeordnet sind, insbesondere wenn der Radnabenboden im Bereich der zweiten Gruppe von Bohrungen mit Materialanhäufungen versehen ist, um die Aufnahmen für Speichenköpfe in einer zweiten Axialebene anzuordnen.
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Durch die Anordnung der Speichenköpfe in unterschiedlichen Axialebenen ergibt sich eine daraus folgende Axialverschiebung der an die Felge angebundenen Speichenschäfte. So ist gewährleistet, dass bei der üblichen gekreuzten Speichenanordnung sich kreuzende Speichen nicht in einer gemeinsamen Ebene treffen.
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Die Materialanhäufung im Bereich des Radnaben-Bodens erlaubt es, die Bohrungen der ersten Gruppe entsprechend tiefer einzusenken und so auf besonders einfache und materialsparende Weise die Anordnung der Speichenköpfe in unterschiedlichen Axialebenen zu realisieren. Der erste Speichenkranz lässt sich alternativ herstellen, indem der erste Speichenkranz als sich axial erstreckende, hinterschnittfreie Materialanhäufung ausgebildet ist.
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Es ist in dieser alternativen Ausführungsform ferner daran gedacht, die Speichenaufnahmen in einem nicht spanenden, also spanlosen Herstellungsverfahren in die Radnabe einzubringen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Speichenaufnahmen als T-förmige Nuten in die Speichenkränze eingearbeitet sind.
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Insoweit können die Speichenaufnahmen im Herstellungsprozess direkt erstellt werden, indem die Form entsprechend ausgebildet ist. Die Speichenaufnahmen werden also während des Metallgießprozesses in die Speichenkränze eingeformt.
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Schließlich ist vorgesehen, dass die Radnabe in einem Gießverfahren hergestellt ist.
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Weitere Vorteile der Erfindung sowie ein besseres Verständnis ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigt:
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1 eine Seitenansicht auf den Boden einer erfindungsgemäßen Radnabe in erster Ausführungsform,
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2a ein Schnitt durch die Radnabe erster Ausführungsform gemäß Schnittlinie B-B in 1,
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2b die Darstellung gemäß 2a mit eingesetzten Speichen,
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3 eine Ausschnittsvergrößerung gemäß Ausschnittskreis X in 2,
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4 eine Ausschnittsvergrößerung gemäß Ausschnittskreis Y in 2,
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5: einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Radnabe in einer zweiten Ausführungsform,
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6 eine ausschnittsweise Stirnansicht auf die Radnabe gemäß 5 entsprechend Ansichtspfeil VI.
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In den Figuren ist eine Radnabe eines Zweirades, insbesondere eines Fahrrades, insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen.
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Die Radnabe 10 in den Figuren ist in etwa topfartig oder glockenförmig ausgebildet und weist an ihrer dem Boden 11 gegenüberliegenden Axialseite eine Aufnahmeöffnung 12 auf. Der Boden 11 selbst ist mit einer zentralen Tragbohrung 13 versehen, durch welche eine nicht dargestellte Tragachse geführt ist, um welche die Radnabe 10 rotiert.
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Die Radnabe 10 weist einen ersten Speichenkranz 15 sowie einen zweiten Speichenkranz 16 auf, die der Festlegung von Speichen 17 dienen. Die Speichen 17 weisen bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einen Speichenkopf 22, einen Speichenbogen 23 und einen Speichenschaft 24 auf. Das Ausführungsbeispiel in 5 zeigt Speichen 17 ohne Speichenbogen 23. Mittels der Speichen 17 ist eine nicht dargestellte Radfelge mit der Radnabe 10 verbunden.
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Der ersten Speichenkranz 15 ist als radial vorspringender Flansch 18 ausgebildet und umgibt die Aufnahmeöffnung 12. Er stellt gleichsam das aufnahmeöffnungsnahe, axiale Ende bzw. die aufnahmeöffnungsnahe axiale Seite der Radnabe 10 dar.
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Der zweite Speichenkranz 16 ist im radial äußeren Bereich des Bodens 11 angeordnet. Der zweite Speichenkranz 16 ist vom ersten Speichenkranz 15 durch ein Zwischenstück 20 beabstandet, welches von der Wandung der topf- bzw. glockenförmigen Radnabe 10 gebildet ist. Der erste Speichenkranz 15 in Form des Flansches 18 ist gegenüber diesem Zwischenstück 20 in seinem Durchmesser erweitert.
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In den Zeichnungen sind zwei verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Radnabe dargestellt. Die 1 bis 4 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Speichenaufnahmen 21 der Speichenkränze 15 und 16 von Bohrungen 25‘, 26, 26‘ gebildet werden, in 5 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher die Speichenaufnahmen 21 als T-Nuten ausgestaltet sind.
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Die Unterschiede zwischen beiden Ausführungsbeispielen werden insbesondere an Hand der vergleichenden Betrachtung der 2a/b und 5 deutlich. In der ersten Ausführungsform, ist der als Flansch 18 ausgebildete erste Speichenkranz 15 von Bohrungen 25 durchsetzt, welche der Aufnahme von Speichen 17 dienen. Dabei wird der Speichenschaft 24 – je nach konkretem Anforderungsprofil – von der einen oder der anderen Seite in Axialrichtung durch die Bohrung des ersten Speichenkranzes 15 hindurchgeführt und entlang des Speichenbogens 23 um 90 Grad in Radialrichtung geschwenkt. In Folge dessen sitzt der Speichenkopf 22 seitlich am Flansch 18 an. Insoweit unterscheidet sich die Anbringung und die Anordnung der Speichen 17 am ersten Speichenkranz 15 nicht wesentlich von der Speichenanordnung einer gängigen, flanschartigen Nabe aus dem Stand der Technik.
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Anders sieht dies hinsichtlich der Speichen 17 des zweiten Speichenkranzes 16 aus. Dieser wird von Bohrungen 26 und 26‘ gebildet, die in wechselnder Folge auf einem gemeinsamen Radius in den Radnabenboden 11 eingebracht sind. Die Bohrungen 26 bilden eine erste Gruppe, die Bohrungen 26‘ bilden eine zweite Gruppe.
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2a zeigt im Bereich des Ausschnittskreises Y, der in Form einer Ausschnittsvergrößerung in 4 dargestellt ist, zunächst eine Bohrung 26. Diese durchsetzt den Radnabenboden 11 mit gefasten Kanten 27. Die innerhalb des Aufnahmeraumes angeordnete Fase 27 dient gleichzeitig als Speichenkopfaufnahme 28. Alle Bohrungen 26 des zweiten Speichenkranzes 16 liegen in ein und der derselben, ersten Axialebene R.
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Im Bereich der zweiten Gruppe von Bohrungen 26‘ weist der Radnabenboden 11 axial nach außen weisende Materialanhäufungen 19 auf. Die Bohrungen 26‘ durchsetzen diese Materialanhäufung 19. Wie bereits zuvor beschrieben, weisen die Kanten der Bohrungen 26 ebenfalls Fasen 27 auf. Auch hier dient die innere Fase 27 als Speichenkopfaufnahme 28‘.
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Die Materialanhäufung 19 im Bereich der Aufnahmebohrung 26‘ erlaubt es, die Speichenkopfaufnahme 28‘ in einer zweiten Radialebene R‘ anzuordnen, welche gegenüber der ersten Radialebene R axial nach außen verschoben ist. In Folge dessen sind die Bohrungen 26‘ bzw. deren Speichenkopfaufnahmen 28‘ in der zweiten Radialebene R‘ angeordnet.
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Die Anordnung der Bohrungen 26 und 26‘ bzw. der Speichenkopfaufnahmen 28 und 28‘ des zweiten Speichenkranzes 16 in unterschiedlichen Radialebenen R und R‘ hat für das Einspeichen der Radnabe wesentliche Vorteile. In Aller Regel werden die Speichen gekreuzt zur Felge geführt. Dabei ist es von wesentlichem Vorteil, wenn die Speichen 17 im sich kreuzenden Bereich nicht ebenengleich angeordnet sind. Beim Einsetzen der Speichen in den ersten Speichenkranz 15, welcher als Flansch 18 ausgebildet ist, lässt sich dies durch wechselweises Einführen der Speichen von innen und von außen realisieren. Bezüglich der Zeichnungsebene der 2a würden die Speichen 17 des ersten Speichenkranzes 15 wechselweise von links und von rechts eingesetzt werden, so dass sie in der aus dem Stand der Technik bekannten Weise in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.
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Konstruktionsbedingt ist dies beim zweiten Speichenkranz 16 nicht möglich, so dass die Anordnung in unterschiedlichen Radialebenen R und R‘ durch eine entsprechende Anordnung der Bohrungen 26 und 26‘ bzw. deren zugehöriger Speichenkopfaufnahmen 28 und 28‘ erreicht wird.
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Alternative Speichenaufnahmen 21 sind in 5 und 6 dargestellt. Hierbei handelt es sich um beispielsweise im Gießprozess hergestellte T-Nuten, in welche Speichen 17 von außen eingesetzt werden können. Das Anordnen der Speichen 17 in unterschiedlichen Radialebenen sowohl im ersten Speichenkranz 15 wie auch im zweiten Speichenkranz 16 wird durch unterschiedliche Tiefen der als T-Nuten ausgebildeten Speichenaufnahmen 21 ermöglicht. Die zweite Ausführungsform verwirklicht zwei Vorteile. Zum ersten ist es möglich, Speichen ohne Speichenbogen zu nutzen. Dies ist insbesondere für Spezialausführungen interessant, bei welchen die Speichen 17 hohen Belastungen ausgesetzt sind, da der Speichenbogen 23 als auf Zug und Biegung belasteter Speichenabschnitt unter extremen Belastungen zum Brechen neigt. Darüber hinaus ist es möglich, die als T-Nuten ausgebildeten Speichenaufnahmen 21 des zweiten Ausführungsbeispiels im Gießprozess und somit in nicht spanender Bearbeitung herzustellen. Dies ist gegenüber spanender Bearbeitung ein Vorteil, da zusätzliche Bearbeitungsschritte eingespart werden.
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Zu verweisen wäre dann noch darauf, dass bei den hier dargestellten Ausführungsbeispielen der Radnabenboden 11 eine Vielzahl von Strömungsöffnungen 29 aufweist und das sogenannte Zwischenstück 20 mit radial nach innen weisenden Luftschaufeln 30 versehen ist. Wenn der Aufnahmeraum innerhalb der Nabe 10 genutzt wird, um Antriebskomponenten, wie Getriebe, Hilfsmotor oder ähnliches darin anzuordnen, wird ein Kühlluftstrom erzeugt, so dass eine aktive Kühlung der zusätzlichen Antriebskomponenten erzielt wird.
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Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, ist die erfindungsgemäß vorgeschlagene Radnabe 10 hinterschnittfrei ausgebildet. Ausgehend von der Aufnahmeöffnung verringert sich der Außendurchmesser der Radnabe 10 hin zur Tragbohrung 13 in mehreren Stufen. Gegenüber dem ersten Speichenkranz 15 existiert kein Abschnitt größeren Durchmessers. Die hinterschnittfreie Ausbildung der Radnabe 10 erlaubt einen günstigen Formenbau für den Metallguss. Die Speichenkränze 15 und 16, insbesondere deren Speichenaufnahmen 21, können auf differierenden Radien liegen. Die Ausbildung der Speichenaufnahmen 21 in Form von axial in die Speichenkränze 15 und 16 eingebrachten T-Nuten ermöglicht es, diese ebenfalls beim Metallgießen in die Radnabe 10 einzuformen. Im Gegensatz zum Stand der Technik entfällt bei der vorgeschlagenen Radnabe 10 der sonst notwendige Schritt, die Speichenaufnahmen nach der Herstellung der Radnabe in die Speichenkränze einzuarbeiten. Insbesondere wird auf die im Stand der Technik gängigen spanenden Bearbeitungsschritte zum Einbringen der Speichenaufnahmen 21 verzichtet, die einen zusätzlichen Arbeitsaufwand mit sich bringen.
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Insgesamt stellt die Erfindung eine effiziente und günstig zu produzierende Radnabe 10 bereit, die durch ihre hinterschnittfreie Kontur günstig im Metallgussverfahren herstellbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Radnabe
- 11
- Boden
- 12
- Aufnahmeöffnung
- 13
- Tragbohrung
- 14
- Tragachse
- 15
- erster Speichenkranz
- 16
- zweiter Speichenkranz
- 17
- Speiche
- 18
- Flansch
- 19
- Materialanhäufung
- 20
- Zwischenstück
- 21
- Speichenaufnahme
- 22
- Speichenkopf
- 23
- Speichenbogen
- 24
- Speichenschaft
- 25
- Bohrung zur Speichenaufnahme von 15
- 26
- Bohrung zur Speichenaufnahme von 16
- 26‘
- Bohrung zur Speichenaufnahme von 16
- 27
- Fase
- 28
- Speichenkopfaufnahme von 26
- 28‘
- Speichenkopfaufnahme von 26‘
- 29
- Strömungsöffnung
- 30
- Luftschaufel
- R
- erste Axialebene
- R‘
- zweite Axialebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „Fachkunde Fahrradtechnik“, 5. Auflage, Verlag Europa Lehrmittel, ISBN 978-3-8085-2295-0 im Kapitel 7.5 [0002]
