DE2426167C3 - Fahrrad-Freilaufbremsnabe - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrrad-Freilaufbremsnabe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekannte Freilauf-Bremsnaben haben gewöhnlich ein Antriebsteil, welches beim Treten der Fahrradpedale in Vorwärtsrichtung ein Kupplungsteil in der Nabenhülse mit einem in dieser ausgebildeten Antriebsübertragungsteil in Eingriff bringt, so daß die Antriebsdrehkraft vom Antriebsteil auf die Nabenhülse übertragen wird. Beim Rückwärtstreten der Pedale bewegt sich das Kupplungsteil axial entlang der Nabenachse, so daß dadurch der Bremsmantel an dem Konusteil bis zu der Innenfläche der Nabenhülse aufgespreizt und diese abgebremst wird. Beim Vorwärtstreten der Pedale dreht sich das Kupplungsteil somit gemeinsam mit dem Antriebsteil, während es beim Rückwärtstreten der Pedale zum Stillstand kommt und sich stattdessen in Axialrichtung verschiebt. Damit einerseits verhindert ist, daß sich das Kupplungsteil beim Bremsen anfänglich gemeinsam mit dem Antriebsteil rückwärts dreht und daher nicht sofort axial bewegt wird, so daß das Einsetzen der Bremswirkung verzögert wird, und andererseits gewährleistet ist, daß nach dem Bremsen durch Freigeben der Pedale das Kupplungsteil sich von dem Bremsmantel und dieser von dem Konusteil löst, ist bei einer bekannten Freilaufbremsnabe (AT-PS 27 805) zwischen dem Konusteil und dem Kupplungsteil eine Schraubenfeder eingesetzt, welche mit ihren Enden jeweils in eine Axialbohrung des Kupplungsteil bzw. Konusteils eingreift und an der Innenfläche der Axialbrohrungen anliegt Die Windungen der Schraubenfeder verlaufen derart, daß diese bei der Vorwärtsdrehung des Kupplungsteiles zusammengezogen wird, während sie sich bei einer Rückwärtsdrehung des Kupplungsteiles aufspreizt und dessen weitere Rückwärtsdrehung dadurch verhindert

Da aber dieser Aufspreizvorgang der Schraubenfeder sich zum anderen Federende hin fortsetzt und somit die Schraubenfeder auch im Kor.ustei! um so stärker verklemmt wird, je stärker das auf sie über das Kupplungsteil einwirkende Rückwärtsdrehmoment ist wächst auch die Beanspruchung der Feder mit zunehmendem Rückwärtsdrehmoment Hierdurch besteht insbesondere bei plötzlichen starken Bremsvorgängen und damit übermäßig starker und plötzlicher Federbeanspruchung, zumal wenn diese aufgrund von vorangegangenen Bremsvorgängen heißgelaufen ist die Gefahr, daß die Feder bricht.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst eine Fahrrad-Freilaufbremsnabe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art derart auszugestalten, daß eine Überlastung der Schraubenfeder und deren sich daraus ergebende Beschädigung auch bei starker Erwärmung der Schraubenfeder verhindert ist

Dies wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen erreicht

Da gemäß der Erfindung das v^;j-e Federende von außen her und das andere Federende von innen her gefaßt wird, verringert sich der Kraftschluß an dem von innen gefaßten Federende mit zunehmendem, auf das von außen gefaßte Federende einwirkenden Rückwärtsdrehmoment, so daß die Maximalbeanspruchung der Schraubenfeder auf einen bestimmten zulässigen Wert begrenzt ist. Gleichwohl wird durch den anfänglichen Kraftschluß zwischen dem feststehenden Konusteil über die Schraubenfeder und dem Kupplungsteil dessen Rückwärtsürehung mit dem Antriebsteil verhindert, so daß der Bremsvorgang ohne Verzögerung einsetzt, während die durch die Axialverschiebung des Kupplungsteils beim Bremsvorgang in der Schraubenfeder aufgebaute Rückstellfeder ein rasches Lösen der Bremse mit der Beendigung des Rücktretens der Pedale herbeiführt.

Es ist zwar bereits bei Fahrradnaben bekannt, eine derartige Feder auch außen auf dem Konusteil anzubringen (DE-PS 4 47 891), doch handelt es sich lediglich um eine der geläufigen Führungen, welche das radiale Ausweichen der Federn verhindern, jedoch deren Wirkung in keiner Weise beeinflussen sollen.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 und 2 Längsschnittansichten von wesentlichen Teilen jeweils einer Ausführungsform einer Freilauf-Bremsnabe.

Eine sich mittig durch die nicht gezeigte Nabenhülse hindurch erstreckende Naber.achse 4 ist feststehend an nicht gezeigten Rahmenteilen eines Fahrrades befestigbar. Auf der Achse 4 ist ein vorwärts und rückwärts frei drehbares Antriebsteil 6 gelagert Am anderen Ende trägt die Achse 4 einen feststehenden Konusteil 7 mit einer konischen Außenfläche 7a Auf einem axial aus dem einen Ende- der Nabenhülse vorstehende« Endstück des Antriebsteils 6 ist ein Kettenrad (nicht gezeigt) drehfest angebracht Der in der Nabenhülse liegende Teil des Antriebsteils 6 hat an der Außenseite einen Gewinde- oder Schneckengang. Mit dem rechtsgängigen Schneckengang des Antriebsteils 6 befindet sich ein Kupplungsteil 11 in Gewindeeingriff. Das Kupplungsteil 11 wird bei Vorwärtsdrehung des Antriebsteils zum Übertragen von dessen Drehung auf die Nabenhülse mit seiner Konusfläche 11a an einer nicht gezeigten konischen Innenfläche der Nabenhülse in Anlage gebracht Bei Rückwärtsdrehung des Antriebsteils 6 wird das Kupplungsteil 11 von der konischen Fläche der Nabenhülse abgehoben und verschiebt dabei einen Bremsmantel 112 in Axialrichtung der Achse 4, so daß dieser an der konischen Außenfläche 7a des Konusteils 7 zum Abbremsen der Nabenhülse auseinandergespreizt wird. Der Bremsmantel 12 ist in bekannter Weise aus einer Anzahl von Zylindersegmenten zusammengesetzt welche mit an ihren Außenseiten gebildeten Bremsflächen an eine Innenfläche der Nabenhülse anlegbar sind und an den beiden Enden jeweils eine mit den Konusflächen life des Kupplungsteils 11 bzw. der konischen Außenfläche 7a des Konusteils 7 zusammenwirkende, konisch abgeschrägte Innenfläche 12a bzw. 12i> aufweisen. Der gegenüber dem Konusteil 7 unverdrehbar angeordnete Bremsmantel 12 ist in der Mitte der Außenfläche von einer Ringfeder 13 umgeben, welche die einzelnen Segmente des Mantels nach innen drückt

Zwischen dem Konusteil 7 und dem Kupplungsteil 11 ist eine Schraubenfeder 14 eingesetzt. Bei einer durch Rückwärtstreten der Pedale bewirkten Rückwärtsdrehung des Antriebsteils 6 zum Abbremsen der rvabenhülse übt die Schraubenfeder 14 einen Drehwiderstand auf das Kupplungsteil 11 aus, so daß dieses sich nicht gemeinsam mit dem Antriebsteil 6 rückwärts dreht, sondern sich sofort auf dem Gewindegang in Axialrichtung auf den Bremsmantel zu bewegt. Die Schraubenfeder 14 wird unter dem Einfluß der vom Antriebsteil 6 übertragenen Antriebskraft aufgeweitet und zusammengezogen.

Die Windungen der Schraubenfeder 14 verlaufen dem rechtsgängigen Gewindegang des Kupplungsteils 11 entgegengesetzt, sind also linksgängig.

In der Ausfühnmgsform nach F i g. 1 ist der Außendurchmesser der Achse 4 etwas größer als der Innendurchmesser des linken Endes der Schraubenfeder 14, während diese mit ihrem rechten Ende in einer Axialbohrung lic des Kupplungsteils 11 si:zt, die etwas kleiner ist als der Außendurchmesser des rechten Federendes, Die vom Antriebsteil 6 auf das Kupplungsteil 11 übertragene Vorwärtsdrehung hat ein Zusammenziehen der Schraubenfeder 14 zur Folge, so daß sich das Kupplungsteil 11 nahezu ungehindert zusammen mit dem Antriebsteil 6 drehen kann, während sich das linke Ende der Feder 14 fesi. um die Achse 4 zusammenzieht. Dadurch ist die Feder 14 auf der Achse 4 festgehalten und kann sich nicht zusammen mit dem Kupplungsteil 11 drehen, solange dieses den Antrieb vom Antriebsteil 6 auf die Nabenhülse überträgt. Wird dann das Kupplungsteil ί 1 über das Antriebsteil 6 in Rückwärtsdrehung versetzt so weitet sich die Feder 14 auf, so daß sie nun nicht mehr auf der Innenfläche des Kupplungsteils gleitet sondern kraftschlüssig mit diesem verbunden ist, während sich die Umschlingung der Achse 4 etwas lockert Da der Innendurchmesser der Feder 14 an deren linkem Ende etwas kleiner ist als der Außendurchmesser der Achse 4, die Feder also die Achse mit einer gewissen Vorspannung umschlingt

κι bleibt sie bis zu einem Drehmoment vorbestimmter Größe kraftschlüssig mit der Achse verbunden und übt daher einen Drehwiderstand auf das Kupplungsteil 11 aus.

Aufgrund dieses Drehwiderstandes kommt es zu einer Relativdrehung zwischen dem Antriebsteil 6 und dem Kupplungsteil 11 und damit zu einer Axialverschiebung des letzteren. Dabei wird die Feder 14 zusammengedrückt und der Bremsmantel 12 auseinandergespreizt so daß er mit seiner '.'infangsfläche in Anlage an der Innenfläche der Nabenhuis? kommt und deren Drehung abbremst

Übersteigt das ausgeübte Rückwärtsdrehmoment jedoch den genannten vorbestimmten Wert so wird die Feder 14 noch weiter aufgeweitet und kommt dabei einerseits in noch festere Anlage am Kupplungsteil 11, während sich andererseits die Umschlingung der Achse 4 lockert, so daß sich die Feder gleitend auf der Achse verdreht Selbst bei Ausübung eines übe* mäßig großen Rückwärtsdrehmomentes kann also die Feder 14 nicht

ji beschädigt werden, da sie sich dann zusammen mit dem Kupplungsteil 11 dreht

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Schraubenfeder 14 so ausgebildet, daß die die Achse 14 umschlingenden Windungen des linken Federendes nahe beieinander liegen.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist das eine Ende der Feder 14 auf die Achse 4 aufgepaßt und das andere Ende in einer Bohrung des Kupplungsteils 11 gehalten. Demgegenüber weist das Kupplungs- teil il' in der in Fig.2 gezeigten Ausführung einen damit einstückigen zylindrischen Abschnitt 110 mit verringertem Durchmesser auf. Die Schraubenfeder 14' ist hier mit dem einen Ende auf den zylindrischen Abschnitt 110 aufgeschoben und sitzt mit dem anderen Ende in einer zylindrischen Axialbohrung des Konusteils 7. Der Außendurchmesser der Feder 14' ist dabei gleich dem Innendurchmesser der zylindrischen Bohrung des Konusteils 7 oder etwas größer als diese, und ihr Innendurchmesser ist gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 110 oder etwas kleiner als dieser. Auch bei dieser Avisführungsform ist somit der Krpftsclihiß zwischen der Feder und dem Konusteil beim Bremsen auf einen vorbestimmten zulässigen Wert begrenzt.

Wie man aus vorstehender Beschreibung erkennt, übt die Schraubenfeder der Freilaufbremsnabe beim Vorwärtstreten der Pedale kaum einen Drehwiderstand auf das Kupplungsteil aus, so daß sich das Fahrrad leicht fortbewegen läßt Werden die Pedale zum Betätigen der Bremse rückwärts getreten, so übt die Feder einen starken Drehwiderstand auf das Kupplungsteil aus, so daß sich dieses sofort in Axialrichtung verschiebt und eine schnelle Betätigung der Bremse einleitet. Bei Aufhebung der Rückwärtsbelastung der Pedale wird das Kupplungsteil schnell in entgegengesetzter Axialrichtung zurückbewegt, so daß die Bremswirkung schnell und sicher aufgehoben wird.
Übersteigt das über die Pedale ausgeübte Rückwärts-

drehmoment eine vorbestimmte, für die Betätigung der Bremse ausreichende Größe, so kann das eine Ende der Feder durchrutschen und sich in der Richtung des übermäßigen Drehmomentes mitdrehen. Sie wird also nur bis zu einem bestimmten RQckwärtsdrehmoment an beiden Enden festgehalten und kann daher auch bei Ausübung übermäßig großer Betätigungskräfte nicht beschädigt werden. Die beim Bremsen durch die reibschlüssige Anlage des Bremsmantels an der Innenfläche der Nabenhülse entstehende Reibungswärme kann zwar zu einem Aufweiten der Feder führen, wobei sie dann jedoch auf dem Kupplungsteil und/oder gegenüber dem Konusteil und der Achse durchzurutschen beginnt. Eine derartige durch Heißlaufen bewirkte Aufweitung der Feder kann also ebenfalls nicht zu einer Beschädigung derselben führen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Fahrrad-Freilaufbremsiiabe mit einer auf einer Achse angeordneten Nabenhülse mit Bremsinnenfläche, einem unverdrehbaren Konusteil, einem verdrehbaren Antriebs- und Kupplungsteil, einem Bremsmantel und einer koaxial zur Nabenhülse angeordneten Schraubenfeder, die zwischen dem unverdrehbaren Konusteil und dem Kupplungsteil mit einem ihrer Enden in einer Axialbohrung eines der beiden Teile angeordnet ist und die reibend als richtungsabhängiges Gesperre am Kupplungsteil anliegt wobei bei Vorwärtsbewegung des Antriebsteils mit lose durchrutschender Schraubenfeder die Nabenhülse mit dem Antriebsteil, bei Rückwärtsbewegung mit sperrender Schraubenfeder die Nabenhülse über den Bremsmantel mit dem unverdrehbarea Konusteil eine kraftschlüssige Verbindung hersteiit, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schraubenfeder (14) mit ihrem anderen Ende am anderen der beiden Teile (Konusteil 7, Kupplungsteil 11) außen auf einen mit diesem Teil fest verbundenen zylindrischen Abschnitt (110; Nabenachse 4) radial derart aufgepaßt ist, daß sie die kraftschlüssige Verbindung mit dem unverdrehbaren Konusteil (7) nur bis zu einem Drehmoment vorbestimmter Größe herstellt.

2. Fahrrad-Freilaufbremsnabe nach Anspruch 1, dadurch gei einzeichnet, daß die Axialbohrung im Kupplungsteil (11) ausgebildet ist und ihr Durchmesser gleich groß oder etwas Kleiner ist als der des zugehörigen Endes der Schraubenfeder (14), und daß der zylindrische Abschnitt am unverdrehbaren Konusteil (7) als Teil der Achse (4) ausgebildet ist und sein Durchmesser etwas größer ist als der des zugehörigen Endes der Schraubenfeder (14).

3. Fahrrad-Freilaufbremsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialbohrung im unverdrehbaren Konusteil (7) ausgebildet ist und ihr Durchmesser etwas kleiner ist als der des zugehörigen Endes der Schraubenfeder (14') und daß der zylindrische Abschnitt (110) am Kupplungsteil (H') ausgebildet ist und sein Durchmesser gleich groß oder etwas größer ist als der des zugehörigen Endes der Schraubenfeder (14')