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Beschreibung
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Preilaufgesperre für Maschinen, besonders für Fahrräder.
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Bisher gibt es bei Fahrrädern zwei verschiedeneMöglichkeiten das
Freilaufgesperre am Hinterrad unterzubringen.
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Erstens im Inneren der Nabe, und zweitens im Zahnkranz einer Kettenschaltung,
welcher normalerweise auf der rechten Seite der Nabe, auf diese aufgeschraubt wird.
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Es gibt schon Naben in denen ein Freilaufgesperre integriert ist,
welches bei Kraftunterbrechung (Stillstand der Pedalen )keine Gleitreibung erzeugt.(bundesdeutsches
Patent ,Aktenzeichen P 26 05 144.5 ) Diese Nabe ist jedoch technisch aufwendig und
hat ein relativ hohes Gewicht.
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Bei qualitativ hochwertigen Fahrrädern (z.B. Rennrädern, Rennmaschinen
) ist das Freilaufgesperre in dem Mehrfachzahnkranz der Gangschaltung integriert,
welcher auf die Nabe aufgeschraubt ist. Solche erlauben eine größere Vielzahl von
Gängen und ermöglichen ein sportlicheres Fahren. Bisher gibt es bei solchen Schaltungen
jedoch noch kein Preilaufgesperre, welches bei Kraftunterbrechung keine Gleitreibung
erzeugt. Man hört das typische Klicken, weil Sperren (meistens zwei ) von Federn
auf eine Verzahnung gedrückt werden. Es wird somit auch Spannarbeit an den Federn
geleistet, wodurch eine Bremswirkung entsteht.
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Die Aufgabe ist es, ein reibungsfreies Freilaufgesperre herzustellen,
welches möglichst leicht ist und im Mehrfachzahnkranz einer Kettenschaltung integriert
ist.
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Das Gesamtgewicht des erfindungsgemäßen Freilaufgesperres sollte kaum
höher sein, als das Gewicht eines herkömmlichen Freilaufgesperres, damit es für
den Rennradsport anwendbar ist. Auch sollte es kaum teurer sein als die Herkömmlichen,
damit es von möglichst vielen Radfahrern aufgegriffen werden kann.
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Die Lösung der Aufgabe beruht einerseits darauf, daß die drei Sperren
des Freilaufgesperres nicht von Federn auf die Verzahnung gedrückt werden. Die drei
Sperren halten einen Ring, der sich zwischen Verzahnung und Außengehäuse befindet.
Die Sperren sind sowohl im Außengehäuse, wie im Ring gelagert. Dieser Ring bewirkt
bei Beginn der Kraftausübung durch seine Massenträgheit eine Kipp- bzw. Drehbewegegung
der Sperren, so daß diese in die Verzahnung eingreifen. Bei Kraftunterbrechung werden
die Sperren von der Verzahnung nach außen geschoben und der Ring wird um ein paar
Grad vorwärts gedreht. In dieser Lage hält der Ring durch seine Massenträgheit die
Sperren, so daß diese nicht durch die Gravitationskraft in die Verzahnung fallen.
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Der technische Nutzen der Erfindung besteht darin, daß bei Maschinen
mit diesem Freilaufgesperre während der Kraftunterbrechung keine Gleitreibung im
Frei auf gesperre erzeugt wird. Dies ist besonders bei Fahrrädern bzw. Rennmaschinen
interessant. So wird bei Ruhepausen des Fahrers keine Energie im Freilaufgesperre
verbraucht.
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Der Fahrer ist schneller bei Talfahrten, in engen Kurven, in denen
er nicht treten kann oder bei Ruhephasen.
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Das Freilaufgesperre hat also sowohl für den normalen Radfahrer als
auch für den Radsportler einen großen Nutzen. Außerdem ist es technisch kaum aufwendiger
als die herkömmlichen Freilaufgesperre. Auch das Gewicht ist nicht bedeutend höher.
Ferner ist die Herstellung einfach, so daß die Produktionskosten ähnlich gering
sind wie bei einem herkömmlichen Gesperre. Gegenüber dem oben genannten Patent (
Bundesdeutsches Patent P 26 05 144.5 ) ist dieses Freilaufgesperre platzsparender,
kostensparender und leichter, was diesem entscheidende Vorteile einräumt. Auch kann
das Freilaufgesperre auf jedes Hinterrad, welches für eine Kettenschaltung auslegt
ist, allfgeschraubt werden. EI bedarf keiner besonderen Nabe und es bestehen keine
Montageprobleme.
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Das Freilaufgesperre besteht aus folgenden Teilen: Büchsenförmiges
Innengehäuse (1) mit - Innengewinde für die Radnabe -Außengewinde für den Verzahnungsring
(2) und den Deckel (9) - Verzahnung durch die in Verbindung mit einem Spezialwerkzeug
der gesamte Zahnkranz abgeschraubt wird - einer Kugellauffläche Verzahnungsring
(2) mit - Innengewinde für Innengehäuse (1) - 24 Zähnen linkes Außengehäuse (3)
mit - Kugellauffläche - 3 ovalen Passungsführungen für die Lagerungen der 3 Sperren
(5) - 3 Passungen qer Verbindungsstifte (11) rechtes Außengehäuse (4) mit - einer
Kugellauffläche - 3 ovalen Passungsführungen für die Lagerung der 3 Sperren (5)
- 3 Passungen für Verbindungsstifte (11) - äußere Rillen parallel zur Achse für
Aufnahme der Zahnräder - Außengewinde für letztes Zahnrad 3 Sperren (5) mit - je
4 Lagerbolzen linke Kupplungsringhälfte (6) mit - 3 Bohrungen für die Lager an den
3 Sperren - 3 Bohrungen zum Verschrauben der beiden Ringhälften rechte Kupplungsringhälfte
(7) mit - 3 Bohrungen für die Lager an den 3 Sperren - 3 Bohrungen mit Gewinde zum
Verschrauben der beiden Ringhälft en passgenauer Ring (8) zwischen Verzahnungsring
(2) und Deckel (9)
Deckel (9) mit - Innengewinde für das Innengehäuse
(1) - 2 Bohrungen zum Abschrauben des Deckels mit Spezialwerkzeug Kugeln (10) für
linkes und rechtes Lager Passungsstifte (11) für die Verbindung zwischen linkem
und rechtem Außengehäuse (3 u. 4) 3 Schrauben (12) zum Verschrauben der beiden Ringhälften
Die Funktion des Preilaufgesperres ist folgende: Bei der Kraftunterbrechung steht
das gesamte Außengehäuse (3,4) still. Perner befinden. sich die 3 Sperren(S) und
der Kupplungsring in Ruhe (Position A). Die Sperren sind im Außengehäuse (3,4) und
im Kupplungsring gelagert.
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Sie halten den Kupplungsring in seiner Lage. Der Kupplungsring berührt
also keine anderen Teile des Freilaufgesperres. Deshalb sind auch 3 der Sperren
erforderlich, damit der Kupplungsring sich mit seinem Mittelpunkt immer im geometrischen
Zentrum befindet (Zeichnung 1). Der Kupplungsring muß jedoch um ein paar Grad drehbar
sein. Deshalb sind drei Lager für die Sperren im Außengehnuse etwas oval ausgefräßt,
so daß sich die Sperren etwas von der Achse weg nach außen bewegen können. Es handelt
sich bei den Lagern jedoch um wenige Zehntel Millimeter. In Position A stehen also
Außengehaust Sperren und Kupplungsring in Ruhe. Das Innengehäuse dreht sich mit
der aufgeschraubten Verzahnung (2), dem Zwischenring (8) und dem Deckel (9) vorwärts.
Die Sperren berühren also die Verzahnung nicht. D entsteht keine Gleitreibung. Wird
jetzt eine Kraft (Drehbewegung) auf das Außengehäuse ausgeübt, z. B. durch Treten
der Pedalen, muß der Kupplungsring beschleunigt werden.
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Dies geschieht durch die Hebel der drei Sperren. Weil die Sperren
aber sowohl im Gehäuse als auch im Kupplungsring drehbar gelagert sind, erfolgt
eine Kippbewegung der Sperren, so saß die Zähne der Sperren in den Verzahnungsring
eingreifen. Die Kraft wird auf das Innengehäuse übertragen! Die Massenträgheit des
Kupplungsringesbewirktalso das Einrasten der Sperren.
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Das Außengehause hat sich relativ zum Kupplungsring um ein paar Grad
weiter vorwärtsbewegt. Das Freilaufgesperre befindet sich in Position B (Zeichnung
1).
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Wird jetzt die Kraft wieder unterbrochen, so steht das Außengehäuse
sofort still. Die Verzahnung drückt dann die Zahne der Sperren nach außen. Die Sperre
rückt in Position A zurück und der Kupplungsring bewegt sich um ein paar Grad nach
vorne und steht dann auch still. Das Freilaufgesperre befindet sich wieder in Position
A.