DE2842362A1

DE2842362A1 - Fahrradnabe

Info

Publication number: DE2842362A1
Application number: DE19782842362
Authority: DE
Inventors: Masashi Nagano; Koya Sonoi
Original assignee: Shimano Industrial Co Ltd
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1977-09-29
Filing date: 1978-09-28
Publication date: 1979-04-05
Also published as: DE2842362B2; US4226317A; GB2007611A; JPS5612083Y2; GB2007611B; IT7828320A0; FR2404558B1; DE2842362C3; FR2404558A1; JPS5456855U; IT1100845B

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE BR. DR. SANDMAIR 2842362

PATENTANWÄLTE Postfach 86 02 45 · 8000 München 86

Anwaltsakte 29 4-79 28. September 197?

SHIMANO INDUSTRIAL COMPANT LIMITED OSAKA/JAPAN

Fahrradnabe

- Ansprüche -

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P (0*9) ΪΪ8272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850 JS8273 BEROSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM JJ8274 TELEX: Bayer Vereinsbank München 453100(BLZ 70020270)

983310 0524560BERGd Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrradnabe und betrifft insbesondere eine mit einer Antriebseinheit versehene Fahrrad-Hinterradnabe.

Pig. 4· zeigt eine bekannte Nabe der genannten Art mit einer Nabenwelle 1, einem Nabenkörper 2, einem Lagerkonus 3> auf welchem der Nabenkörper 2 mittels Kugeln gelagert ist, und eine?antriebsübertragend mit dem Nabenkörper 2 verbundenen Antriebseinheit A. Diese setzt sich zusammen aus einer Lagermuffe 7» einem zylindrischen Antriebsteil 8, wenigstens einem am äußeren Umfang des Antriebsteils angebrachten Kettenrad 9? einem Paar Lager 10, 11 mit Kugeln 13, 14, mittels welcher das Antriebsteil 8 drehbar auf der Lagermuffe 7 gelagert ist, und einem zwischen dem Antriebsteil 8 und der Lagermuffe angeordneten Freilauf 12.

Die Lagermuffe 7 hat eine größere axiale Länge als das Antriebsteil 8 und hat an einem über dieses hinaus hervorstehenden Teil ein Außengewinde a, mit welchem sie in ein Innengewinde b an einem Ende der Nabenhülse 21 des Nabenkörpers 2 eingeschraubt ist.

Ist schon das Befestigen einer solchen Antriebseinheit am Nabenkörper 2 recht umständlich, so ist das Abnehmen der Antriebseinheit aus nachstehend erläuterten Gründen noch mühsamer.

Damit sich die Lagermuffe während der Fahrt nicht vom Nabenkörper lösen kann, sind die Gewinde a und b so aus-

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gebildet, daß sie durch den Vorwärtsantrieb während der Fahrt festgezogen werden. Für den Abbau der Antriebseinheit A ist daher zum Herausschrauben der Lagermuffe 7 aus dem Nabenkörper 2 eine beträchtlich große Kraft notwendig.

Beim Einschrauben der Lagermuffe 7 in den Nabenkörper 2 wird die Drehung des Antriebsteils 8 oder des Kettenrads 9 durch den Freilauf 12 sicher auf die Lagermuffe übertragen. Will man jedoch die Antriebseinheit A vom Nabenkörper 2 abnehmen, so ist das Antriebsteil 8 mit dem Kettenrad 9 in der betreffenden Richtung gegenüber der Lagermuffe 7 frei drehbar, so daß sich diese nicht herausschrauben läßt. Zu diesem Zweck ist daher ein besonderes Werkzeug notwendig, welches an der schmalen Endfläche der Lagermuffe 7 angesetzt werden muß, wodurch das Abbauen der Antriebseinheit A äußerst umständlich wird.

Die Erfindung schafft eine Fahrradnabe mit einer Antriebseinheit, welche sich mühelos vom Nabenkörper abnehmen und an diesem anbauen läßt und dabei fest und sicher mit diesem verbindbar ist.

Anstelle der vorstehend genannten Schraubverbindung ist gemäß der Erfindung eine gegenseitige Verzahnung vorgesehen, welche gegenüber der Schraubverbindung wesentliche Vorteile bietet. Dabei sind durch Spiel der Verzahnung hervorgerufener Totgang der Lagermuffe sowie seitliches Spiel des Rades sicher vermieden, der Zusammenbau und das Auseinandernehmen der Nabe sind wesentlich erleichtert und ein sicheres Funktionieren derselben gewährleistet.

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Gemäß der Erfindung ist bei einer Fahrradnabe der genannten Art vorgesehen, daß der Nabenkörper an einem Ende einen außerhalb eines Speichenflanschs der Nabenhülse in Axialrichtung hervorstehenden, rohrförmigen Stutzen sowie eine in Axialrichtung über den Stutzen hinaus hervorstehende, rohrförmige Verlängerung hat, daß der Stutzen eine Außenverzahnung aufweist, daß die Lagermuffe der Antriebseinheit an einem Ende eine mit der Außenverzahnung in Eingriff bringbare Innenverzahnung sowie ein mittleres Teil hat, welches mit seinem inneren Umfang satt auf den äußeren Umfang der rohrförmigen Verlängerung aufschiebbar ist, so daß die Verlängerung die Lagermuffe trägt, und daß die Antriebseinheit und der Nabenkörper von einem auf die Welle geschraubten Lager zusammengehalten und drehbar auf der Welle gelagert sind. Zum Zerlegen der Fahrradnabe braucht lediglich das Lager von der Welle abgeschraubt zu werden, worauf sich die Antriebseinheit dann einfach und mühelos in Axialrichtung vom Nabenkörper abziehen läßt.

Somit schafft die Erfindung also eine Fahrradnabe mit einem mit Speichenflanschen versehenen Nabenkörper sowie einer antriebsübertragend mit diesem verbundenen Antriebseinheit, welche in Axialrichtung außerhalb des Nabenkörpers angeordnet ist und eine Lagermuffe, ein Antriebsteil, wenigstens ein Kettenrad und einen Freilauf aufweist. Der Nabenkörper hat einen in Axialrichtung hervorstehenden, eine Außenverzahnung aufweisenden rohrförmigen Stutzen und eine über diesen hinaus hervorstehende, rohrför-

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taige Verlängerung. Die Lagermuffe hat eine der Außenverzahnung komplementäre Innenverzahnung und ein auf die rohrförmige Verlängerung satt aufschiebbares rohrförraiges Teil. Durch den Eingriff der Innenverzahnung mit der Außenverzahnung des Stutzens und den Sitz des rohrförmigen Teils auf der Verlängerung ist die Antriebseinheit mit dem Nabenkörper verbunden und von einem auf die Welle geschraubten Lager mit diesem zusammengehalten.

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

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Vorderansicht einer Fahrradnabe in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte, im Schnitt dargestellte Teilansicht der Nabe mit der Verbindung zwischen der Antriebseinheit und dem Nabenkörper,

Fig. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Vorderansicht einer Fahrradnabe in einer anderen Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 4 eine Teil-Schnittansieht einer bekannten Fahrradnabe.

In den in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung hat eine Fahrradnabe im wesentlichen den gleichen Grundaufbau wie eine in Fig. 4 gezeigte bekannte Nabe. Sie umfaßt eine Welle 1, einen Nabenkörper 2, welcher mittels eines ersten und eines zweiten Lagers 3 bzw. 4 auf der

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Welle gelagert ist, zu den Lagern 3, 4- gehörige Stahlkugeln 5i 6 und eine Antriebseinheit A.

Die Antriebseinheit A umfaßt eine Lagermuffe 7, ein zylindrisches Antriebsteil 8, welches einen größeren Durchmesser hat als die Lagermuffe 7» wenigstens ein am äußeren Umfang des Antriebsteils 8 angebrachtes Kettenrad 9» ein Paar mit Kugeln 13, 14· bestückter Lager 10 bzw. 11, mittels welcher das Antriebsteil 8 drehbar auf der Muffe 7 gelagert ist, und einen zwischen dem inneren Umfang des Antriebsteils 8 und dem äußeren Umfang der Lagermuffe 7 angeordneten Freilauf 12. Dieser setzt sich zusammen aus einer Eatschenverzahnung 12a an der Innenseite des Antriebsteils 8 und am äußeren Umfang der Lagermuffe 7 angeordneten, mit der Eatschenverzahnung 12a in Eingriff stehenden Klinken 12b. Die vorstehend genannten Teile sind in den Figuren der Zeichnung durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Die Erfindung richtet sich auf eine Verbesserung der eingangs beschriebenen bekannten Fahrradnabe dahingehend, daß sich die Antriebseinheit A mühelos am Nabenkörper 2 anbringen und von diesem abnehmen läßt.

Der in einer ersten Ausführungsform der Erfindung in Fig. und 2 dargestellte Nabenkörper 2 hat eine Nabenhülse 21 und ein Paar damit einstückiger Speichenflansche 22, 23 an den beiden Enden derselben. An dem vom ersten Lager 3 getragenen, in Fig. 1 rechten Ende hat der Nebenkörper 2

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einen in Axialrichtung über den Speichenflansch 22 hinaus hervorstehenden rohrförmigen Stutzen 24 und eine mit diesem und dem Nabenkörper 2 einstückige, in Axialrichtung über den Stutzen 24 hinaus hervorstehende rohrförmige Verlängerung 25· An seiner Außenseite hat der Stutzen 24 eine in Axialrichtung ausgerichtete Verzahnung 24a. Wie man in Fig. 1 und 2 erkennt, hat der Stutzen 24 einen größeren Außendurchmesser als die Verlängerung 25· Seine Länge 1 ist dabei kürzer als die Länge L der Verlängerung 25·

Eine mit den vorstehend beschriebenen Nabenkörper 2 zusammenwirkende Antriebseinheit A hat wie vorstehend beschrieben eine Lagermuffe 7* deren Innendurchmesser an dem in Fig. 1 und 2 linken Ende etwas größer ist als der Außendurchmesser des Stutzens 24. Dieses Teil der Muffe hat außerdem eine etwas größere axiale Länge als der Stutzen und trägt an der Innenseite eine mit der Verzahnung 24a in Eingriff bringbare Verzahnung 7a. An das den größeren Durchmesser aufweisende Endstück der Muffe 7 schließt sich ein rohrförmiges mittleres Teil 7b an, dessen Durchmesser kleiner ist als der des Endstücks, so daß es in satter Passung auf die rohrförmige Verlängerung 25 aufsetzbar ist. Das Lager 11 an der linken Seite der Antriebseinheit A ist einstückig mit der Lagermuffe 7 ausgebildet, während das andere Lager 10 auf die Muffe 7 aufgeschraubt ist. An der axialen Außenseite hat das Lager 10 eine Kugelrille 10a für die Aufnahme der ersten Kugeln 5» mit denen der Nabenkörper 2 drehbar auf der Welle 1 gelagert ist.

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Das erste und das zweite Lager 3 bzw. 4, mit denen der Nabenkörper 2 auf der Welle 1 gelagert ist, sind auf die Welle aufgeschraubt. Die zum ersten Lager 3 gehörigen Kugeln 5 stützen sich dabei in der Kugelrille 10a des äußeren Lagers 10 der Antriebseinheit A ab und belasten diese dadurch nach links in Fig. 1 und 2.

Zum Zusammenbau der in Fig. 1 und 2 dargestellten Fahrradnabe wird die Lagermuffe 7 so auf die Welle 1 aufgeschoben, daß seine Innenverzahnung 7a mit der Außenverzannung 24a des Stutzens 24 in Eingriff kommt und die Verlängerung 25 im mittleren Teil 7b der Muffe Aufnahme findet, worauf dann das erste Lager 3 auf die Welle 1 geschraubt wird. Dabei kommen die zum ersten Lager 3 gehörigen Kugeln 5 in Anlage an der Kugelrille 10a des äußeren Lagers 10 und verschieben die Antriebseinheit A bei der weiteren Drehung des Lagers 3 nach links, bis eine ringförmige Stufe S2 zwischen dem den größeren Durchmesser aufweisenden Endstück der Muffe 7 und deren rohrförmigen! mittleren Teil 7b in Anlage an einer Stufe S1 zwischen dem Stutzen 24 und der rohrförmigen Verlängerung 25 des Nabenkörpers 2 kommt. Damit ist die Antriebseinheit A dann fest mit dem Nabenkörper 2 verbunden.

Zum Zerlagen der Nab e braucht lediglich das erste Lager von der Welle 1 abgeschraubt zu werden, worauf sich die Antriebseinheit A dann mühelos vom Nabenkörper abziehen läßt.

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In Fig. 1 erkennt man ferner eine Kontermutter 15 zum Befestigen des ersten Lagers 3, eine Kontermutter 17 zum Befestigen des zweiten Lagers 4, ein Paar Muttern 17, 18 zum Befestigen der Nabe an einem (nicht gezeigten) Fahrradrahmen und eine zwischen dem Antriebsteil 8 und dem erstei Lager 3 eingesetzte Dichtung 19.

Das in Fig. 1 und 2 auf die Welle 1 aufgeschraubte zweite Lager 4 kann auch einstückig mit der Welle ausgeführt sein. Der in der Zeichnung größere Außendurchmesser des Stutzens 24 kann nahezu gleich dem der rohrförmigen Verlängerung 25 sein.

Der Stutzen 24 hat eine für die sichere Übertragung des Antriebs von der Lagermuffe 7 auf den Nabenkörper 2 notwendige, dabei möglichst kleine Mindestlänge 1.

Der Außendurchmesser des Stutzens 24 ist vorzugsweise größer als der der rohrförmigen Verlängerung 25, wobei deren axiale Länge L vorzugsweise größer ist als die Länge 1 des Stutzens. Dadurch kann zwischen der Innen- und der Außenverzahnung 7a bzw. 24a eine sehr enge Passung hergestellt werden, und beim aufschieben der Lagermuffe 7 schiebt sich deren mittleres Teil 7b auf die rohrförmige Verlängerung 25, bevor die Innenverzahnung 7a mit der Außenverzahnung 24a in Eingriff kommt, so daß die Lagermuffe 7 zunächst koaxial auf den Stutzen 24 ausgerichtet wird. Die Lagermuffe 7 ist also auf der Verlängerung 25 geführt, so daß ihre Verzahnung dann sicher in

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Eingriff mit der des Stutzens 24 kommt.

Dadurch., daß die rohrförmige Verlängerung 25 eine größere axiale Länge hat als der Stutzen 24 und damit die Verzahnung , ist die Lagermuffe 7 sehr sicher in Eingriff mit dieser gehalten, so daß sich ein durch Spiel zwischen den Verzahnungen hervorgerufener toter Gang der Lagermuffe 7 wirksam verringern läßt.

Beim Anbringen der Antriebseinheit A am Nabenkörper 2 kommt gemäß vorstehender Beschreibung die Stufe S2 der Lagermuffe 7 in Anlage an der Stufe S1 des Nabenkörpers 2. Stattdessen kann jedoch auch die linke Stirnfläche S3 der Lagermuffe 7 an der Außenseite des Speicheflanschs 22 oder eine das mittlere Teil 7b der Lagermuffe nach außen begrenzende Stufe S4 an der Stirnfläche der rohrförmigen Verlängerung 25 in Anlage gebracht werden. Die rohrförmige Verlängerung 25 kann auch einen anderen, beispielsweise elliptischen oder quadratischen, anstelle eines kreisförmigen Querschnitts haben. In diesem Falle hat die Lagerbuchse 7 bzw. deren mittleres Teil 7b einen dem der Verlängerung komplementären Querschnitt, so daß sich, die Verzahnungen 24a, 7a beim Aufschieben des mittleren Teils 7b der Lagermuffe 7 auf die Verlängerung 25 sicher in gegenseitigen Eingriff bringen lassen, wodurch der Zusammenbau noch weiter erleichtert ist.

Die in Pig. 3 dargestellte Fahrradnabe hat einen ähnlichen Aufbau wie die in Fig. Λ und 2 gezeigte und unterscheidet sich, von dieser im wesentlichen dadurch, daß die Speichen-

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flansche 22, 23 getrennt von der Nabenhülse 21 gefertigt und an dieser angeschweißt oder sonstwie befestigt sind. Dabei steht das eine, in Fig. 3 rechte Ende der Nabenhülse 21 in Axialrichtung auswärts über den Speichenflansch 22 hinaus hervor und bilde somit die rohrförmige Verlängerung 25-

Die übrigen Teile der in Pig. 3 gezeigten Ausführungsform sind identisch mit denen der Ausfuhrungsform nach Fig. 1 und 2 und deshalb mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner erkennt man in Fig. 3 einen Speichenschutz 31» eine Kettenführung 32 und die fünf Kettenräder 9 miteinander verbindende Schrauben 33·

Somit schafft die Erfindung eine Fahrradnabe mit einem über einen Speichenflansch des Nabenkörpers hinaus hervorstehenden, rohrförmigen Stutzen und einer in Axialrichtung über diesen hinaus hervorstehenden, rohrförmigen Verlängerung. Der Stutzen hat an seinem äußeren Umfang eine Verzahnung. Die Lagermuffe der Antriebseinheit hat an einem Ende eine mit der Verzahnung des Stutzens in Eingriff bringbare Innenverzahnung und ein auf die rohrförmige Verlängerung aufschiebbares, rohrförmiges mittleres Teil. Zum Befestigen der Lagermuffe am Nabenkörper wird ihr mittleres Teil auf die Verlängerung geschoben, die Innenverzahnung mit der Außenverzahnung in Eingriff gebracht und das erste Lager auf die Welle geschraubt. Dabei wird also die Antriebseinheit im wesentlichen nur in Axialrichtung bewegt, wodurch der Zusammenbau wesentlich erleichtert ist. Die

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rolirförmige Verlängerung hat vorzugsweise eine größere axiale Länge als der Stutzen, so daß sich das mittlere Teil der Lagermuffe auf sie aufschieben läßt, bevor die Verzahnungen in gegenseitigen Eingriff kommen. Die Verlängerung führt die Antriebseinheit dabei koaxial mit dem Nabenkörper, so daß sich die Verzahnungen mühelos in Eingriff bringen lassen.

Im Gegensatz zu der sich im Betrieb festziehenden Schraubverbindung zwischen der Lagermuffe und dem Nabenkörper bekannter Ausführungen ermöglicht die Verzahnung zwischen der Lagermuffe und dem Nabenkörper der erfindungsgemäßen Nabe ein müheloses Abnehmen der Antriebseinheit vom Nabenkörper, indem lediglich das erste Lager von der Welle abgeschraubt und die Antriebseinheit dann in Axialrichtung abgezogen wird.

Die über die Verzahnung mit dem Nabenkörper in Eingriff stehende und von dem auf die Welle geschraubten ersten Lager am Nabenkörper festgehaltene Lagermuffe ist außerdem mit ihrem mittleren Teil auf der rohrförmigen Verlängerung gehalten, wodurch sich der durch Spiel zwischen den Verzahnungen hervorgerufene tote Gang der Lagermuffe sowie ein seitliches Spiel des Rades auf ein Mindestmaß verringern lassen.

Bei der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Fahrradnabe sind somit die Mangel einer herkömmlichen Nabe beseitigt, und der Zusammenbau sowie das Zerlegen der

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Nabe sind unter Beibehaltung der vollen Funktionsfähigkeit wesentlich erleichtert.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern erstreckt sich auf die verschiedensten Änderungen und Abwandlungen derselben im Rahmen der Ansprüche.

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Leerseite

Claims

DR. BERG DiPL.-ING. SlAPF DIPL.-ING. SCHWABE DP.. DR. SANDMAIR 2842362 PATENTANWÄLTE Postfach 860245-8000 München 86 Anwaltsakte 29 479 P_a t e n_t_a_n_s_p_r_ü_c_h e

1.) Fahrradnabe mit einer Nabenwelle, einem eine Nabenhülse und an jedem Ende derselben einen Speicheflansch aufweisenden Nabenkörper, welcher mittels eines ersten und eines zweiten Lagers drehbar auf der Nabenwelle gelagert ist, und einer antriebsübertragend mit dem Nabenkörper verbundenen Antriebseinheit, welche eine Lagermuffe, ein zylindrisches Antriebsteil, wenigstens ein Kettenrad, ein Paar das Antriebsteil drehbar auf der Lagermuffe führender Lager und einen zwischen dem Antriebsteil und der Lagermuffe angeordneten Freilauf aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Nabenkörper (2) an seinem von dem ersten Lager getragenen Ende einen in Axialrichtung über den Speichenflansch (22) hinaus hervorstehenden, rohrförmigen Stutzen (24) und eine in Axialpich-

81 / /1DAS Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850 \ H I IU19 (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

Bayec Vereinsbank Mttncfaen 453100 (BLZ 70020270} Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

»(089)988272 Telegramme: 988273 BERGSTAPFPATENT 988274 TELEX: 983310 0524560 BERG d

tung über diesen hinaus hervorstehende, rohrförmige Verlängerung (25) aufweist, daß der Stutzen an seinem äußeren Umfang eine in Axialrichtung angeordnete Verzahnung (24-a) hat, daß die Lagermuffe (7) der Antriebseinheit (A) an einem Ende eine mit der Verzahnung- des Stutzens in Eingriff bringbare Innenverzahnung (7a) und ein an diese anschließendes mittleres Teil (7b) mit einem dem Außendurchmesser der Verlängerung entsprechenden Innendurchmesser hat und daß wenigstens das erste Lager auf die Welle aufschraubbar ist, um die Verzahnungen des Stutzens und der Lagermuffe zur abnehmbaren Befestigung der Antriebseinheit am Nabenkörper in Eingriff und das mittlere Teil der Lagermuffe auf der rohrförmigen Verlängerung festzuhalten.

2. Pahrradnabe nach Anspruch Λ , dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Stutzen (24) des Nabenkörpers (2) einen größeren Durchmesser hat als die rohrförmige Verlängerung (25)·

3· Pahrradnabe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Stutzen (24-) des Nabenkörpers (2) eine für die Übertragung des Antriebs von der Lagermuffe X7) auf den Nabenkörper notwendige axiale Mindestlänge aufweist und daß die rohrförmige Verlängerung in Axialrichtung länger ist als der Stutzen.

4·. Pahrradnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei jeweils eine Nabe aufweisende Speichenflansche (22, 23) getrennt von der Nabenhülse (21) gefertigt und an beiden axialen Enden derselben befestigt

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sind, daß die Nabe des einen Speichenflanschs einen eine Außenverzahnung (24a) aufweisenden, rohrförmigen Stutzen (24-) trägt und daß die Nabenhülse an einem Ende in Axialrichtung über die Nabe des Speichenflanschs hinaus verlängert ist und eine über den Stutzen hinaus hervorstehende Verlängerung (25) bildet.

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