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Rücktritt-Bremsnabe - Ansprüche -
Die Erfindung bezieht
sich auf eine Rücktrittbremsnabe für ein Fahrrad od. dergl..
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Rücktrittbremsnaben mit oder ohne einem in einer Nabenhülse untergebrachten
Schaltgetriebe zum Abbremsen des Hinterrades eines Fahrrads sind allgemein bekannt.
Der Übersichtlichkeit halber ist in der folgenden Beschreibung eine Bremsnabe ohne
Getriebe beschrieben.
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Bekannte Bremsnaben haben wenigstens zwei innerhalb der Nabenhülse
angeordnete, radial auswärts in Anlage an deren Innenfläche bewegbare, halbzylindrische
Bremsschuhe, welche an einem Ende mit einem nicht drehbar auf der Nabenwelle sitzenden
Hebelkonus verbunden sind. Ein am anderen Ende der Bremsschuhe angeordneter Bremskonus
steht in Gewindeeingriff mit dem vorderen Ende einer gemeinsam mit einem Kettenrad
drehbaren Antriebsmuffe.
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Durch Rückwärtstreten einer Tretkurbel wird die Antriebsmuffe über
das Kettenrad in Rückwärtsdrehung versetzt, wodurch der Bremskonus in Richtung auf
die Bremsschuhe vorwärtsgeschraubt wird. Die Bremsschuhe haben an beiden Enden konische
Innenflächen, welche dabei auf komplementären konischen Außenflächen des Hebelkonus
und des Bremskonus auflaufen, so daß die Bremsschuhe radial auseinandergetrieben
werden und in Druckanlage an der Innenfläche der Nabenhülse kommen, um diese und
damit das Rad abzubremsen.
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Zwischen den konischen Innenflächen an den Enden der Bremsschuhe
und
den konischen Außenflächen des Hebelkonus und des Bremskonus entsteht beim radialen
Expandieren der Bremsschuhe eine beträchtliche Gleitreibung, welche das Bremsen
erschwert oder die Bremswirkung vermindert. Der Gewindeeingriff zwischen dem Bremskonus
und der Antriebsmuffe bietet ebenfalls einen beträchtlichen Betätigungswiderstand,
wodurch das Bremsen zusätzlich erschwert ist.
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Darüber hinaus nimmt das Vorwärts schrauben des Bremskonus bis in
die Bremsstellung eine gewisse Zeit in Anspruch, so daß die Bremswirkung mit Verzögerung
einsetzt. Außerdem muß dazu die Tretkurbel um einen sehr großen Winkel rückwärts
getreten werden, und beim anschließenden Vorwärtstreten bleibt die Bremswirkung
zunächst noch erhalten.
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Eine solche Bremsnabe wird zwar nur bei Vorwärtsfahrt des Fahrrads
zum Abbremsen desselben benötigt, beim Rückwärtsschieben des Fahrrads wird die Bremse
jedoch durch die Rückwärtsdrehung der Räder betätigt, so daß das Rad blockiert werden
kann.
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Die vorstehend genannten Mängel treten bei Rücktrittbremsnaben sowohl
mit als auch ohne Schaltgetriebe auf.
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Angesichts dieser Mängel schafft die Erfindung eine Rücktrittbremsnabe,
bei welcher die Betätigung der Bremse durch Verringerung der Reibungswiderstände
erleichtert ist, die Bremse durch Rückwärtstreten der Tretkurbel um einen verkleinerten
Winkel schnell und sicher betätigbar ist, und bei welcher die Bremsschuhe nach einem
Bremsvorgang
durch Vorwärtstreten der Tretkurbel sofort radial
einwärts bewegbar sind, so daß die Bremswirkung sofort aufhört.
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Ferner ist die erfindungsgemäße Rücktrittbremsnabe so ausgebildet,
daß ein Rückwärtsrollen des Rades nicht zu einer Betätigung der Bremsschuhe und
damit zum Blockieren des Rades führt.
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Gemäß der Erfindung ist zwischen den Bremsschuhen und der Antriebsmuffe
oder einem gemeinsam mit dieser drehbaren Übertragungsteil eine Anzahl von Wälzkörpern
angeordnet, welche bei Rückwärtsdrehung der Antriebsmuffe mittels nockenflächen
radial auswärts bewegbar sind, um die Bremsschuhe an die Innenfläche der Nabenhülse
zu pressen. Den Wälzkörpern sind in einem gemeinsamen Käfig mit diesen geführte
Mitnehmer für die Ubertragung der Vorwärtsdrehung der Antriebsmuffe auf die Nabenhülse
in entgegengesetzter Wirkbeziehung zugeordnet. Bei Vorwärtsdrehung der Antriebsmuffe
wird der Antrieb also über die Mitnehmer auf die Nabenhülse übertragen9 während
eine Rüclorärtsdrehung zur Folge hat, daß die Wälzkörper mittels der Nockenflächen
radial auswärts bewegt werden, um die Bremsschuhe in Druckanlage an der Innenseite
der Nabenhülse zu bringen Die Wälzkörper haben einen gewissen Totgang, so daß die
Bremsschuhe während des Antriebs der Nabenhülse über die Antriebsmuffe und die Mitnehmer
nicht in Anlage an der Nabenhülse sind und auch eine Rückwärtsdrehung der Nabenhülse
nicht ZU einen Blockieren des
Rades führt. Bei Betätigung der Bremse
kommen die Mitnehmer in eine Freilaufstellung, so daß die Antriebsübertragung sicher
unterbrochen ist, und die Wälzkörper pressen die Bremsschuhe an die Innenfläche
der Nabenhülse, um eine sichere Bremswirkung zu erzielen.
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Bei der erfindungsgemäßen Rücktrittbremsnabe sind die Bremsschuhe
mittels der Wälzkörper unter verringertem Reibungswiderstand und mit einem größeren
Hub bewegbar, so daß die Bremse mühelos, schnell und sicher betätigbar ist. Zum
Bremsen braucht die Tretkurbel nur um einen kleinen Winkel rückwärts getreten werden,
und beim anschließenden Vorwärtstreten werden die Bremsschuhe sofort von den Wälzkörpern
freigegeben, so daß die Bremswirkung sofort aufgehoben ist.
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Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise im Axialschnitt dargestellte Vorderansicht
einer Rücktrittbremsnabe in einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 eine radial
halbierte Ansicht im Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine radial
halbierte Ansicht im Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1, Fig. 4 eine Fig.
2 entsprechende Schnittansicht bei Betätigung der Bremse und Fig. 5 eine Fig. 3
entsprechende Schnittansicht einer
anderen Ausführungsform der
Erfindung.
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Eine in Fig. 1 dargestellte, kein Schaltgetriebe aufweisende Rücktrittbremsnabe
hat eine Nabenhülse 1, welche an beiden Enden jeweils einen von zahlreichen Speichenlöchern
2 durchsetzten Nabenflansch 3 aufweist. Eine zentrisch durch die Nabenhülse 1 hindurchgeführte,
mit ihren Enden an einem (nicht gezeigten) Fahrradrahmen befestigbare Welle 4 trägt
nahe einem Ende eine mittels eines Kugellagers 5 vorwärts und rückwärts drehbar
gelagerte Antriebsmuffe 6 und nahe dem anderen Ende einen über einen Hebel 7 mit
dem Fahrradrahmen verbindbaren, nicht drehbaren Hebelkonus 8. Auf der Antriebsmuffe
6 und dem Hebenkonus 8 ist die Nabenhülse 1 mittels Kugellagern 9 drehbar gelagert.
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Die Antriebsmuffe 6 ist im wesentlichen zylindrisch und trägt an einem
axial aus der Nabenhülse 1 hervorstehenden Endstück ein über eine (nicht gezeigte)
Tretkurbel antreibbares Kettenrad 10. Das andere Ende der Antriebsmuffe 6 ragt bis
nahe an den Hebelkonus 8 in die Nabenhülse 1 hinein.
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Nahe der Innenfläche der Nabenhülse 1 sind Bremsschuhe 11 radial auswärts
bewegbar angeordnet. Sie sind dargestellt als zwei halbzylindrische Teile, deren
Außenflächen konzentrisch mit der Innenfläche der Nabenhülse 1 verlaufen und welche
an einem Ende mit dem Hebelkonus 8 verbunden sind, so daß sie diesem gegenüber nicht
verdrehbar sind.
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Die Innenflächen der Bremsschuhe 11 liegen der Außenfläche einer in
die Nabenhülse 1 hineinragenden Verlängerung 61 der Antriebsmuffe 6 gegenüber. Die
Umfangsfläche der Verlängerung 61 ist in Umfangsrichtung leicht gewellt und weist
somit eine Anzahl von Nockenflächen 12 auf (Fig. 2).
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Zwischen den einzelnen Nockenflächen 12 und den Bremsschuhen 11 sind
in einem Käfig 13 geführte Wälzkörper 14, etwa Kugeln oder Walzen, angeordnet.
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Beim Rückwärtsdrehen der Antriebsmuffe 6 durch Rückwärtstreten der
Tretkurbel laufen die Wälzkörper 14, wie in Fig. 4 dargestellt, auf den Ockenflächen
12 auf und bewegen sich dabei radial auswärts, um die Bremsschuhe 11 an die Innenfläche
der Nabenhülse 1 zu pressen. Beim Vorwärtsdrehen der Antriebsmuffe 6 rollen die
Wälzkörper 14 dagegen, wie in Fig. 2 gezeigt, an die unteren Enden der Nockenflächen,
so daß sich die Bremsschuhe 11 von der Innenfläche der Nabenhülse 1 lösen können.
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Anstatt an der Verlängerung 61 der Antriebsmuffe 6 können die Nockenflächen
12 auch an einem gemeinsam mit der Antriebsmuffe drehbaren Übertragungsteil geformt
sein.
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Zwischen der die Nockenflächen 12 aufweisenden Verlängerung 61 und
dem das Kettenrad 10 tragenden Endstück sind entlang dem Umfang der Antriebsmuffe
6 mehrere Mitnehmer 15 angeordnet, welche, wie in Fig. 5 dargestellt, als Klinken
oder, entsprechend der Darstellung in Fig. 3, als Wälzkörper, etwa Kugeln oder Walzen,
ausgebildet sein können.
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Die gemäß Fig. 3 als Mitnehmer verwendeten Wälzkörper 15 sind zwischen
der Innenfläche der Nabenhülse 1 und entlang dem Umfang der Antriebsmuffe 6 geformten
Nockenflächen 16 angeordnet und in einer Verlängerung des die anderen Wälzkörper
14 führenden Käfigs 13 geführt.
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Die Antriebs-Nockenflächen 16 sind den Brems-Nockenflächen 12 entgegengesetzt
abgeschrägt. Bei der Vorwärtsdrehung der Antriebsmuffe 6 befinden sich die ersten
Wälzkörper 14 daher an den unteren oder inneren Enden der Brems-Nockenflächen, so
daß die Bremsschuhe 11 von der Nabenhülse 1 gelöst sind, während die Antriebswälzkörper
oder Mitnehmer 15 unter Führung durch den Käfig 13 auf den Antriebs-Nockenflächen
16 auflaufen und in Druckanlage an der Innenfläche der Nabenhülse kommen, um die
Drehung der Antriebsmuffe 6 auf diese zu übertragen. Bei einer Rückwärtsdrehung
der Antriebsmuffe 6 laufen dagegen die Wälzkörper 14 an den Brems-Nockenflächen
12 auf, um die Bremsschuhe 11 an die Innenfläche der Nabenhülse 1 zu pressen, während
die Mitnehmer 15 unter Führung durch den Käfig 13 an die unteren Enden der Antriebs-Nockenflächen
16 rollen, so daß die Antriebsübertragung zur Nabenhülse 1 unterbrochen ist.
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Die in der Ausführungsform nach Fig. 5 als Mitnehmer verwendeten Klinken
15 haben jeweils ein halbkugelförmiges Fußteil 17, mit welchem sie schwenkbar in
jeweils einer im äußeren Umfang der Antriebsmuffe 6
geformten Pfanne
18 sitzen, und die Nabenhülse 1 hat an der Innenseite eine Ratschenverzahnung 19.
Die Klinken 15 sind wie vorstehend beschrieben im Käfig 13 geführt und über diesen
betätigbar.
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Bei Vorwärtsdrehung der Antriebsmuffe 6 lösen sich die Bremsschuhe
11 von der Nabenhülse 1 und die Mitnehmer 15 werden, wie in Fig. 5 ausgezogen gezeichnet,
radial auswärts angehoben, so daß sie in Eingriff mit der Ratschenverzahnung 19
kommen und die Drehung der Antriebsmuffe 6 auf die Nabenhülse 1 übertragen. Wird
die Antriebsmuffe 6 hingegen rückwärts gedreht, um die Bremsschuhe 11 zum Bremsen
an die Nabenhülse zu pressen, dann werden die Mitnehmer 15, wie in Fig. 5 gestrichelt
gezeichnet, von dem der Bewegung der Wälzkörper 14 folgenden Käfig 13 einwärts verschwenkt,
so daß sie sich von der Ratschenverzahnung 19 lösen und die Antriebsübertragung
zur Nabenhülse 1 unterbrochen ist.
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Anstatt an der Antriebsmuffe 6 selbst können die Nockenflächen 16
für die als Mitnehmer verwendeten Wälzkörper 15 bzw. die die Mitnehmerklinken 15
haltenden Pfannen auch in bzw. an einem getrennt von der Antriebsmuffe gefertigten
und gemeinsam mit dieser drehbaren Übertragungsteil geformt sein.
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Die vorstehend beschriebene Rücktrittbremsnabe arbeitet folgendermaßen:
Bei der in Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsform, in welcher die Mitnehmer 15 als
Wälzkörper
ausgebildet sind, bewegen sich die zur Betätigung der
Bremse dienenden Wälzkörper 14 beim Vorwärtstreten der Tretkurbel, d.h. also bei
Vorwärtsdrehung des Kettenrads 10 und der Antriebsmuffe 6, an die unteren Enden
der Nockenflächen 12, so daß die Bremsschuhe 11 von der Innenfläche der Nabenhülse
1 abgehoben sind.
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Die Mitnehmer-Wälzkörper 15 laufen indessen an den Nockenflächen 16
auf und kommen dadurch in Druckanlage an der Innenfläche der Nabenhülse, um die
Drehung der Antriebsmuffe 6 auf diese zu übertragen und das Fahrrad damit vorwärts
zu treiben.
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Werden das Kettenrad 10 und die Antriebsmuffe 6 hingegen durch Rückwärtstreten
der Tretkurbel rückwärts gedreht, so laufen die Wälzkörper 14, wie in Fig. 4 dargestellt,
an den Nockenflächen 12 auf, wodurch die Bremsschuhe 11 radial auseinandergetrieben
werden und gegen die Innenfläche der Nabenhülse gepreßt werden, um das Rad abzubremsen.
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Die Mitnehmer-Wälzkörper 15 rollen indessen, wie in Fig. 4 gestrichelt
gezeigt, an den Nockenflächen 16 herab und lösen sich dabei von der Innenfläche
der Nabenhülse 1, so daß die Antriebsübertragung zu dieser unterbrochen ist.
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Die in der Ausführungsform nach Fig. 5 als Mitnehmer verwendeten Klinken
15 werden bei Vorwärts- und Rückwärtsdrehung der Antriebsmuffe 6 radial angehoben
bzw. abgesenkt. Bei der Vorwärtsdrehung der Antriebsmuffe 6
kommen
die dabei angehobenen Klinken 15 in Eingriff mit der Ratschenverzahnung 19 und übertragen
so die Drehung der Antriebsmuffe 6 auf die Nabenhülse 1, um das Rad vorwärts zu
treiben. Bei der Rückwärtsdrehung der Antriebsmuffe 6 zum Bremsen der Nabenhülse
1 werden die Klinken 15 dagegen aus dem Eingriff mit der Ratschenverzahnung 19 gelöst,
so daß die Antriebsübertragung unterbrochen ist.
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Beim Rückwärtsrollen des Fahrrads, d.h. also bei einer Rückwärtsdrehung
der Nabenhülse 1 wird die Antriebsmuffe 6 über die Mitnehmer 15 ebenfalls in Drehung
versetzt.
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Gemeinsam damit dreht sich der Käfig 13 rückwärts und hält dabei die
Wälzkörper 14 in einer Stellung fest, in welcher diese nicht an den Bremsschuhen
11 angreifen, so daß das Rad also nicht gebremst wird und beim Rückwärts rollen
des Fahrrads nicht blockieren kann.
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Auch nach dem Abbremsen aus der Vorwärtsfahrt ist das Rad unbehindert
rückwärts drehbar, wobei dann jedoch die Wälzkörper 14 an den Bremsschuhen 11 angreifen
und die Mitnehmer 15 von der Innenfläche der Nabenhülse 1 gelöst sind.
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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist
in der Rücktrittbremsnabe kein Schaltgetriebe enthalten. Die Erfindung ist jedoch
auch für eine Bremsnabe mit Schaltgetriebe anwendbar.
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Ein solches Schaltgetriebe enthält gewöhnlich ein auf der Welle 4
sitzendes Sonnenrad, einen Steg mit einer
Anzahl von mit dem Sonnenrad
kämmenden Planetenrädern und ein mit diesen kämmendes innenverzahntes Außenrad.
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Ein derartiges Getriebe ist allgemein bekannt und deshalb nicht dargestellt.
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In einer solchen mit einem Getriebe ausgerüsteten Rücktrittbremsnabe
ist ein den Innenflächen der Bremsschuhe 11 gegenüberliegendes Teil des Stegs an
seinem Umfang mit den Nockenflächen 12 versehen, zwischen denen und den Bremsschuhen
11 die Wälzkörper 14 angeordnet sind, und zwischen dem Steg und dem Außenrad einerseits
und der Nabenhülse 1 andererseits sind die Mitnehmer 15 für die Übertragung der
Vorwärtsdrehung der Antriebsmuffe 6 auf die Nabenhülse 1 angeordnet.
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Somit schafft die Erfindung also eine Rücktrittbremsnabe mit einer
Anzahl von zwischen den Bremsschuhen und einem Antriebs- oder Übertragungsteil,
welche gemeinsam drehbar innerhalb der Nabenhülse angeordnet sind, angeordneten
Wälzkörpern, welche durch Rückwärtsdrehen des Antriebsteils radial auswärts bewegbar
sind, um die Bremsschuhe an die Innenfläche der Nabenhülse zu pressen.
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Gegenüber einer herkömmlichen Bremsnabe, bei welcher ein Bremekonus
zum radialen Auseinandertreiben der Bremsschuhe über ein Schraubgewinde bewegbar
ist, ermöglicht die erfindungsgemäße Bremsnabe aufgrund des verringerten Reibungswiderstands
ein äußerst müheloses und dabei hoch wirksames Betätigen der Bremse Die zum Betätigen
der Bremeschuhe verwendeten Wälzkörper haben einen relativ großen,
steilen
Hub, so daß die Bremswirkung schnell und sicher einsetzt und die Tretkurbel zum
Bremsen nur um einen kleinen Winkel rückwärts getreten zu werden braucht.
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Beim Vorwärtstreten nach einem Bremsvorgang geben die Wälzkörper die
Bremsschuhe sofort frei, so daß diese sich von der Nabenhülse lösen können und die
Bremswirkung nicht, wie bei herkömmlichen Bremsnaben, zunächst noch erhalten bleibt,
wodurch sich das Fahrrad leicht in Gang setzen läßt.
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Die bei Vorwärtsdrehung des Antriebsteils dessen Drehung auf die Nabenhülse
übertragenden Mitnehmer sind in entgegengesetzter Wirkbeziehung zu den Wälzkörpern
angeordnet, so daß diese bei der Vorwärtsdrehung des Antriebsteils nicht zum Bremsen
der Nabenhülse betätigt werden und die Mitnehmer die Drehung des Antriebsteils sicher
auf die Nabenhülse übertragen, während die Wälzkörper bei einer Rückwärtsdrehung
die Bremsschuhe an die Innenfläche der Nabenhülse pressen und die Mitnehmer kein
Drehmoment auf die Nabenhülse übertragen, so daß eine sichere Bremswirkung erzielbar
ist. Darüber hinaus kann das Fahrrad ungehindert rückwärts rollen, ohne daß die
Rückwärtsdrehung der Nabenhülse dabei eine Betätigung der Bremse bewirkt.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen
beschränkt, sondern läßt die verschiedensten Abwandlungen und Änderungen derselben
zu.
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