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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft Radnaben für
Fahrräder,
und insbesondere eine Radnabe, die in der Lage ist, sowohl einen
Generatormechanismus als auch einen Bremskraftjustiermechanismus
aufzunehmen.
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Eine
herkömmliche
Fahrradnabe weist auf: eine Nabenachse, die lösbar und nicht-drehbar in einer
Fahrradgabel (Rahmen) befestigt ist, ein rohrförmiges Nabengehäuse (Außenhülle), das
an der Nabenachse drehbar befestigt ist, und Lager zum drehbaren
Lagern des Nabengehäuses
auf der Nabenachse. Ein Paar von außenliegenden Nabenflanschen
sind an den zwei Enden des Nabengehäuses ausgebildet, um ein Befestigen
von Radspeichen an der Nabenachse zu ermöglichen.
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Es
ist bekannt, Generatormechanismen im Inneren derartiger Nabengehäuse vorzusehen,
um die Rotationsenergie des Nabengehäuses in elektrische Leistung
für Beleuchtungszwecke
umzuwandeln. Ein Einbauen derartiger Generatormechanismen in das
Nabengehäuse
sorgt für
einen größeren Generatorwirkungsgrad
und verringert Radrotationsverluste im Vergleich zu Generatoren,
die mit der Fahrradfelge in Kontakt sind, um die Rotationsenergie
der Radfelge in elektrische Energie umzuwandeln. Es ist ebenfalls
bekannt, eine Bremse an der Nabe zu montieren, um die Rotation des
Nabengehäuses
relativ zur Nabenachse einzuschränken.
Bei einigen derartigen Systemen kann das Innere des Nabengehäuses einen
Antiblockier-Bremsmechanismus
(Bremskraftjustiermechanismus) aufnehmen, der in der Lage ist, die
Dämpfungskraft
der Bremse anzupassen. Der Bremskraftjustiermechanismus kann eine
Kupplung verwenden, so dass, wenn eine beträchtliche Bremsdämpfungskraft
aufgebracht wird, ein Schlupf in der Kupplung bewirkt wird, um das
Ausüben
einer übermäßigen Dämpfungskraft
auf das Rad zu verhindern. Somit kann ein Blockieren des Rades dadurch
verhindert werden, dass der Bremskraftjustiermechanismus eingestellt
wird, um die Eigenschaften des Fahrrades anzupassen.
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Bei
bekannten Systemen enthält
das Nabengehäuse
entweder einen Generatormechanismus oder einen Bremskraftjustiermechanismus,
jedoch nicht beides. Es wäre
sehr günstig,
derartige Stromerzeugungs- und Bremskraftjustierfunktionen in einem
einzigen Fahrradlaufrad zu kombinieren. Jedoch haben Versuche, ein
einziges Laufrad mit diesen beiden Funktionen auszustatten, zur
Verwendung von zwei Fahrradnaben geführt, von denen jede mit einer
der zuvor beschriebenen Funktionen versehen ist und derart konfiguriert
ist, dass ein Paar von linken und rechten Nabenflanschen, die an
den beiden Enden des Nabengehäuses
vorgesehen sind, an Radspeichen in der oben beschriebenen Weise
befestigt sind. Aus diesem Grund macht es eine Verwendung von einer
der Naben als Fahrradnabe unmöglich,
die andere Fahrradnabe zu befestigen, und es bleibt keine andere
Wahl, als entweder die Generatorfunktion oder die Bremskraftjustierfunktion
auszuwählen.
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Ein
weiteres günstiges
Merkmal wäre
ein Fahrradrahmen mit einer Bremse zur Begrenzung der Relativdrehung
von Nabengehäuse
und Nabenachse einer Fahrradnabe, wenn dieses Nabengehäuse einen
Generatormechanismus enthält.
Eine Struktur, bei der das Nabengehäuse und die Strukturelemente,
welche die Bremse bilden, direkt oder indirekt miteinander verbunden
sind, wird üblicherweise für das Montieren
der Bremse verwendet, und wenn in dieser Weise ein Ineinandergreifmechanismus
verwendet wird, müssen
geeignete Materialien und Härtungsbehandlungen
für das
gesamte Nabengehäuse gewählt werden,
was zu höheren
Herstellungskosten führt.
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Eine
Fahrradnabe gemäß dem Oberbegriff der
Ansprüche
1 und 13 ist von
JP 10001081 bekannt.
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INHALT DER
ERFINDUNG
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird eine Fahrradnabe gemäß Anspruch
1 bereitgestellt. Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Fahrradnabe gemäß Anspruch
13 bereitgestellt.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung stellt eine Fahrradnabe bereit, bei der sowohl ein
Generatormechanismus als auch ein Bremskraftjustiermechanismus im
Inneren des Nabengehäuses angeordnet
sind, und eine Fahrradnabe eine Nabenachse und ein Nabengehäuse, das
ein erstes rohrförmiges
Element, an dem ein erster Nabenflansch befestigt ist, und ein separates
zweites rohrförmiges Element
aufweist, an dem ein zweiter Nabenflansch befestigt ist. Lager sind
zwischen dem Nabengehäuse
und der Nabenachse angeordnet, um das erste rohrförmige Element
und das zweite rohrförmige
Element relativ zur Nabenachse drehbar zu lagern. Ein Generatormechanismus
ist im ersten rohrförmigen Element
untergebracht und ist ausgebildet, um durch Drehung des ersten rohrförmigen Elementes
relativ zur Nabenachse Elektrizität zu erzeugen, und ein Bremskraftjustiermechanismus
ist im zweiten rohrförmigen
Element untergebracht und ist ausgebildet, um eine maximale Dämpfungskraft
einer Bremse zu begrenzen. Bei einer spezielleren Ausführungsform beinhaltet
der Generatormechanismus einen innenliegenden Stator, der an der
Nabenachse zurückgehalten
ist, und einen außenliegenden
Rotor, der reagierend auf eine Rotation des ersten rohrförmigen Elementes
rotiert. Weiter beinhaltet der Bremskraftjustiermechanismus ein
Bremskraftaufnahmeelement, das relativ zur Nabenachse drehbar montiert ist,
um eine Bremskraft von einem Bremsmechanismus aufzunehmen, und eine
Reibungskupplungseinrichtung, welche eine Reibungsverbindung zwischen dem
zweiten rohrförmigen
Element und dem Bremskraftaufnahmeelement bildet. Falls gewünscht, kann die
Reibungskupplungseinrichtung ein erstes Reibungselement beinhaltet,
das relativ zum Bremskraftaufnahmeelement nicht-drehbar verbunden
ist, ein zweites Reibungselement, das relativ zum zweiten rohrförmigen Element
in zugewandter Anordnung zum ersten Reibungselement nicht-drehbar
verbunden ist, und einen Vorspannmechanismus, welcher das erste
Reibungselement und das zweite Reibungselement zueinander vorspannt.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung stellt eine Fahrradnabe bereit, welche eine Nabenachse
und ein Nabengehäuse
beinhaltet, das ein erstes rohrförmiges
Element mit daran befestigtem ersten Nabenflansch, ein separates
zweites rohrförmiges
Element mit daran befestigtem zweiten Nabenflansch und ein Bremskopplungselement
aufweist, welches das zweite rohrförmige Element mit einer Bremsvorrichtung
verbindet. Bei dieser Ausführungsform
ist das zweite rohrförmige
Element härter als
das erste rohrförmige
Element. Lager sind zwischen dem Nabengehäuse und der Nabenachse angeordnet,
um das erste rohrförmige
Element und das zweite rohrförmige
Element relativ zur Nabenachse drehbar zu lagern, und ein Generatormechanismus ist
im ersten rohrförmigen
Element untergebracht und ist ausgebildet, um durch Rotation des
ersten rohrförmigen
Elementes relativ zur Nabenachse Elektrizität zu erzeugen. Falls gewünscht, kann
ein Bremskraftjustiermechanismus, der ausgebildet ist, um eine maximale
Dämpfungskraft
einer Bremse zu begrenzen, im zweiten rohrförmigen Element untergebracht
sein. Die Struktur des Generatormechanismus oder des Bremskraftjustiermechanismus
kann ähnlich
den zuvor beschriebenen entsprechenden Mechanismen sein, oder sie
kann in Abhängigkeit von
der Anwendung unterschiedlich sein.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Seitenansicht eines Fahrrades, das eine spezielle Ausführungsform
einer Nabenachse gemäß der Erfindung
beinhaltet;
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2 ist
eine partielle Querschnittsansicht von hinten einer speziellen Ausführungsform
einer Fahrradnabe und einer Rollenbremse gemäß der Erfindung;
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3 ist
ein partieller Querschnitt der in 2 dargestellten
Fahrradnabe;
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4 ist
eine rechte Seitenansicht der in 3 dargestellten
Fahrradnabe;
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5 ist
ein fragmentarischer expandierter Querschnitt der in 3 dargestellten
Fahrradnabe;
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6 ist
eine linke Seitenansicht der in 2 dargestellten
Rollenbremse; und
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7 ist
ein fragmentarischer expandierter Querschnitt der Rollenbremse und
des in 2 dargestellten Bremskraftjustiermechanismus.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist
eine Seitenansicht eines Fahrrades 101, das eine spezielle
Ausführungsform
einer vorderen Fahrradnabe 1 gemäß der Erfindung beinhaltet.
Das Fahrrad 101 weist einen Rahmen 102 auf, der
eine Vorderradgabel 98, einen Lenker 104, eine Antriebseinheit 105 (bestehend
aus Kette, Pedalen und dergleichen), ein Vorderrad 106 mit
Speichen 99 und ein Hinterrad 107 beinhaltet.
Wie in 1 und 2 dargestellt, ist die vordere
Nabe 1 an der Vorderradgabel 98 und am Vorderrad 106 des
Fahrrades 101 befestigt. Insbesondere ist die vordere Nabe 1 an der
Vorderradgabel 98 auf der rechten und linken Seite der
Nabenachse 10 befestigt, und Speichen 99 sind
an den zwei Nabenflanschen 11a und 12a befestigt.
Die zwei Enden der Nabenachse 10 sind durch Einstellmuttern 2 oder
Exzenterhebel 3 an den Endabschnitten der Vorderradgabel 98 befestigt.
Die dargestellte Achse 0-0 ist die Drehachse des Vorderrades 106 des
Fahrrades.
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Die
vordere Nabe 1 weist die Nabenachse 10, ein erstes
rohrförmiges
Element 11, ein zweites rohrförmiges Element 12,
zwei Lager 13 und 14, einen Dynamo (Generatormechanismus) 30 und
eine Bremsmoduliereinrichtung (Bremskraftjustiermechanismus) 40 auf.
Eine Rollenbremse 80 ist mit der linken Seite des zweiten
rohrförmigen
Elementes 12 verbunden, um eine Bremskraft auf das erste
rohrförmige
Element 11 und das zweite rohrförmige Element 12 aufzubringen.
Der Dynamo 30 ermöglicht,
dass erzeugte elektrische Energie dem Vorderlicht, Rücklicht
und dergleichen zugeführt
wird. Die Bremsmoduliereinrichtung 40 absorbiert überschüssige von der
Rollenbremse 80 erzeugte Bremskraft (Rotationsdämpfungskraft),
wodurch eine Antiblockierfunktion für das Vorderrad 106 bewerkstelligt
wird. Durch den Dynamo 30 erzeugte elektrische Energie
kann aus einem in den 3 und 4 dargestellten
Anschlussstück 39 gezogen
werden.
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Das
erste rohrförmige
Element 11 dient als Umhüllung für den Dynamo 30. Bei
dieser Ausführungsform
ist das erste rohrförmige
Element 11 aus einer Aluminium-Druckgusslegierung Typ 5 (ADC5) ausgebildet.
Wie speziell in 5 dargestellt, weist das erste
rohrförmige
Element 11 einen ersten ringförmigen Nabenflansch 11a,
ein erstes zylindrisches Bauelement 11b, ein ringförmiges geneigtes
Bauelement 11c und ein ein Passstück bildendes rohrförmiges Element 11d auf.
Der erste Nabenflansch 11a ist mit einer Mehrzahl von Öffnungen
versehen, die dem Durchmesser der Speichen 99 entsprechen,
und die Öffnungen
sind in regelmäßigen Intervallen
in Umfangsrichtung angeordnet. Wie in 2 dargestellt, sind
die Speichen in diesen Öffnungen
derart befestigt, dass die inneren Enden der Speichen auf der rechten
Seite angeordnet sind. Wie in 5 dargestellt,
ist das erste zylindrische Bauelement 11b ein zylindrischer
Abschnitt, der sich vom Innenumfangsende des ersten Nabenflansches 11a zur
linken Seite erstreckt. Eine Kappe 36 des Dynamos 30 ist
an der Innenumfangsfläche
des ersten zylindrischen Bauelementes 11b montiert. Das
ringförmige
geneigte Bauelement 11c erstreckt sich vom linken Ende
des ersten zylindrischen Bauelementes 11b in radialer Richtung
nach innen, und das zylindrische rohrförmige Passelement 11d erstreckt
sich vom Innenumfangsende des ringförmigen geneigten Bauelementes 11c nach
links.
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Das
zweite rohrförmige
Element 12 dient als Umhüllung für die Bremsmoduliereinrichtung 40.
Bei dieser Ausführungsform
ist das zweite rohrförmige Element 12 aus
einer Aluminiumlegierung geschmiedet, und es ist wärmebehandelt
auf eine Härte
von HRB55 oder mehr. Als Ergebnis ist das zweite rohrförmige Element 12 härter als
das erste rohrförmige Element 11.
Wie in 5 dargestellt, weist das zweite rohrförmige Element 12 einen
zweiten ringförmigen
Nabenflansch 12a, ein zweites zylindrisches Bauelement 12b,
das sich vom Innenumfangsende des zweiten Nabenflansches 12a nach
rechts erstreckt, und ein zylindrisches rohrförmiges Passstück 12c auf,
das sich vom zweiten zylindrischen Bauelement 12b nach
rechts erstreckt. Die rohrförmigen Elemente 11 und 12 sind
zueinander drehfest gemacht, und zwar dadurch, dass die Innenumfangsfläche des
rohrförmigen
Passstückes 12 in
Eingriff mit der Außenumfangsfläche des
rohrförmigen
Passstückes 11d des
ersten rohrförmigen
Elementes 11 gebracht wird. Der Außenumfangsabschnitt des zweiten
Na benflansches 12a ist mit einer Mehrzahl von Öffnungen
versehen, die dem Durchmesser der Speichen 99 entsprechen,
wobei die Öffnungen
in regelmäßigen Intervallen
in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Speichen 99 sind
in diesen Öffnungen derart
befestigt, dass die inneren Enden der Speichen auf der linken Seite
angeordnet sind, wie in 2 dargestellt.
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Verzahnungen
oder Keilprofile 12d, welche mit einer Mehrzahl von Gegenstücke bildenden
Keilprofilen auf der nabenseitigen Reibplatte 43 der Bremsmoduliereinrichtung 40 in
Eingriff sind, sind auf der Innenumfangsfläche des zweiten zylindrischen Bauelementes 12b vorgesehen.
Der Durchmesser des zweiten zylindrischen Bauelementes 12b des zweiten
rohrförmigen
Elementes 12 ist geringer als der Durchmesser des ersten
zylindrischen Bauelementes 11b des ersten rohrförmigen Elementes 11, da
diese Anordnung zur Unterbringung der Bremsmoduliereinrichtung 40 ausreichend
ist. Das erste rohrförmige
Element 11 und das zweite rohrförmige Element 12 bilden
die Außenhülle der
vorderen Nabe 1.
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Das
Lager 13 weist eine Mehrzahl von Kugeln 13a, einen
Kugellaufring 13b zum Lagern dieser Kugeln 13a und
eine Schale 13c auf. Der Kugellaufring 13b ist
an der Nabenachse 10 befestigt, und die Schale 13c ist
am Innenumfangsabschnitt der Kappe 36 des Dynamos 30 befestigt.
Das Lager 13 ist derart konfiguriert, dass die Kappe 36 des
Dynamos 30 und das an der Kappe 36 befestigte
erste rohrförmige Element 11 drehbar
an der Nabenachse 10 gelagert sind. In ähnlicher Weise weist das Lager 14 eine Mehrzahl
von Kugeln 14a, einen Kugellaufring 14b zum Lagern
dieser Kugeln 14a und eine ringförmige Schale 41 der
Bremsenmodulationseinrichtung 40 auf. Der Kugellaufring 14b ist
an der Nabenachse 10 befestigt, und das Lager 14 lagert
die ringförmige Schale 41 und
das zweite rohrförmige
Element 12 auf der Nabenachse 10 drehbar.
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Der
Dynamo 10 weist einen innenliegenden Stator und einen außenliegenden
Rotor auf. Der innenliegende Stator beinhaltet hauptsächlich zwei Statorjoche 31 und 32,
einen Spulenkörper 34 mit
einer gewickelten Spule 33, und ein rohrförmiges Kernjoch 35,
das an der Nabenachse 10 befestigt ist. In zusammenmontiertem
Zu stand bilden die Statorjoche 31 und 32, der
Spulenkörper 34 und
das rohrförmige
Kernjoch 35 einen eine Einheit bildenden innenliegenden
Stator.
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Die
Statorjoche 31 und 32 bestehen aus scheibenförmigen Abschnitten
und Klauen. Vierzehn Klauen sind in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung ausgebildet,
und diese Klauen erstrecken sich entlang der Achse 0-0 von den Außenumfangskanten
der scheibenförmigen
Abschnitte der Statorjoche 31 und 32. In montiertem
Zustand sind die Klauen der zwei Statorjoche 31 und 32 mit
regelmäßigen Abständen angeordnet
und sind zueinander in regelmäßigen Abständen in
Umfangsrichtung ausgerichtet. Permanentmagneten 37 sind
jeder Klaue zugewandt an radial außenliegenden Positionen in
Bezug auf die Klauen positioniert. Außerdem weisen die Scheibenabschnitte
der Statorjoche 31 und 32 runde Löcher zur
Aufnahme der Nabenachse 10 und Schlitze auf, die sich von
den runden Löchern
aus in radialer Richtung nach außen erstrecken.
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Der
Spulenkörper 34 ist
ein aus Harz bestehendes ringförmiges
Element. Nuten zum Aufwickeln und Tragen der Spule 33 sind
auf dessen Außenumfangsabschnitt
ausgebildet, und gestufte Kerben für ein Zusammenpassen mit dem
rohrförmigen
Kernjoch 35 sind in dessen Innenumfangsabschnitt ausgebildet.
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Das
rohrförmige
Kernjoch 35, das aus zwölf parallel
zur Richtung der O-O-Achse übereinander angeordneten
Teilstück-Baugruppen
besteht, ist an der Innenseite des Spulenkörper 34 in Eingriff
mit den Kerben im Innenumfangsabschnitt des Spulenkörpers 34 montiert.
Jede der Teilstück-Baugruppen, welche
das ringförmige
Kernjoch 35 bilden, wird durch Zusammenfügen von
vier als rechteckige Bahnen geformten separaten Stücken erzielt.
Wenn die zwölf
Teilstück-Baugruppen
in die Kerben im Innenumfangsabschnitt des Spulenkörpers 34 eingesteckt werden,
bilden diese Teilstück-Baugruppen
das rohrförmige
Kernjoch 35. Dieses Kernjoch weist einen Innenraum von
quadratischem Querschnitt auf und erlaubt, dass die Nabenachse durch
dessen Mittelpunkt hindurch verlaufen kann.
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Der
außenliegende
Rotor ist durch das zuvor erwähnte
erste rohrförmige
Element 11 und die Kappe 36 gebildet, und die
entstehende Baugruppe ist durch das Lager 13 auf der Nabenachse 10 drehbar gelagert.
Die Kappe 36 ist mit einem Permanentmagneten 37 versehen,
der aus vier Magnetstücken
besteht, die in regelmäßigen Abständen in
Umfangsrichtung unterteilt sind. Der Permanentmagnet 37 ist derart
magnetisiert, dass seine N-Pole und S-Pole in regelmäßigen Abständen abwechselnd
angeordnet sind, und jeder der entstehenden 28 Pole liegt gegenüber einer
Klaue der Starterjoche 31 und 32.
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Die
Bremsmoduliereinrichtung 40, bei der es sich um einen im
Inneren des zweiten zylindrischen Bauelementes 12b des
zweiten rohrförmigen
Elementes 12 angeordneten Mechanismus handelt, beinhaltet
die ringförmige
Schale (bremsenseitiges Element) 41, drei bremsenseitige
Reibungsplatten (erste Reibungselemente) 42, drei nabenseitige
Reibungsplatten (zweite Reibungselemente) 43, eine tellerförmige Federscheibe 44 und
eine Mutter 45.
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Die
ringförmige
Schale 41 ist aus Kohlenstoffstahl ausgebildet, der einsatzgehärtet, abgeschreckt
und angelassen wurde, und weist in der Hauptsache ein kreisförmiges Scheibenbauelement 41a,
einen linken Vorsprung (Kugellaufring) 41b und ein innenliegendes
rohrförmiges
Bauelement 41c auf. Der Außenumfangsabschnitt des kreisförmigen Scheibenbauelementes 41a passt
in die am linken Innenumfangsende des zweiten rohrförmigen Abschnittes 12 vorgesehene
ringförmige
Kerbe. Der linke Vorsprung 41b ist ein zylindrischer Abschnitt,
der sich vom kreisförmigen
Scheibenbauelement 41a nach links erstreckt, und der Außenumfangsabschnitt an
dessen Ende ist mit einem 18 Zähne
aufweisenden verzahnten Abschnitt 41d versehen. Das innenliegende
rohrförmige
Bauelement 41c ist ein rohrförmiges Bauelement, das sich
vom Innenumfangsende des kreisförmigen
Scheibenbauelementes 41a nach rechts erstreckt, und dessen
Außenumfangsabschnitt
ist mit drei Kerben 41e versehen.
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Die
drei bremsenseitigen Reibungsplatten 42 sind Scheiben mit
drei am Innenumfang befindlichen Vorsprüngen, die in die drei Kerben 41e der ringförmigen Schale 41 eingesetzt
sind. Diese bremsenseitigen Reibungsplatten 42 sind zwischen
den drei nabenseitigen Reibungsplatten 43 und zwischen der
tellerförmigen
Federscheibe 44 und den nabenseitigen Reibungsplatten 43 auf
der rechten Seite angeordnet. Die Außenumfangsabschnitte der drei
nabenseitigen Reibungsplatten 43 sind mit einer Mehrzahl
von Zähnen
versehen, welche mit den Verzahnungen 12d am Innenumfangsabschnitt
des zweiten rohrförmigen
Elementes 12 in Eingriff kommen. Diese nabenseitigen Reibungsplatten 43 sind
zwischen den drei bremsenseitigen Reibungsplatten 42 und zwischen
dem kreisförmigen
Scheibenbauelement 41a der ringförmigen Schale 41 und
den am weitesten links befindlichen bremsenseitigen Reibungsplatten 42 angeordnet.
Die tellerförmige
Federscheibe 44 drückt
die Reibungsplatten 42 und 43 zum kreisförmigen Scheibenbauelement 41a der
ringförmigen Schale 41,
und zwar in einem Zustand, bei dem deren rechte Seite gegen die
Mutter 45 gedrückt
wird, die Reibungsplatten 42 und 43 sich gegenseitig
halten, und ein Drehmoment über
diese übertragen
wird. Die Mutter 45 ist durch Aufschrauben auf das Vorderende
(rechtes Ende) des innenliegenden rohrförmigen Bauelementes 41c der
ringförmigen
Schale 41 befestigt.
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Wie
in den 6 und 7 dargestellt, weist die Rollenbremse 80 ein
Gehäuse 81,
ein Schwenkelement 82, eine ringförmige Kurvenscheibe 83,
eine Mehrzahl von Rollen 84, Bremsbacken 85, eine
Bremstrommel 86 und einen Kühlsteg 87 auf. Die
Rollenbremse 80 ist auf der Nabenachse 10 derart
montiert, dass der Endabschnitt der Bremstrommel 86 in
Verzahnungseingriff mit dem verzahnten Abschnitt 41d der
ringförmigen
Schale 41 der Bremsmodulatoreinrichtung 40 ist,
und das Befestigungsbauelement 81 des Gehäuses 81 ist
an der Vorderradgabel 98 befestigt. Beim Einbau der Rollenbremse 80 wird
die Kabelhülle
des Bremskabels 109 (siehe 1) an der
Hüllenhalteeinrichtung 81b des
Gehäuses 81 befestigt,
und die Kabelseele wird mit der am Schwenkelement 82 vorgesehenen
Verbindungseinrichtung 82a verbunden.
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Das
Schwenkelement 82 ist relativ zum Gehäuse 81 schwenkbar
gelagert und schwenkt relativ zum Gehäuse 81, wenn die Kabelseele
des Bremskabels 109 eingezogen oder nachgelassen wird.
Die ringförmige
Kurvenscheibe 83, die mit dem Schwenkelement 82 verbunden
ist, dreht sich um einen vorgeschriebenen Winkel gemäß der Schwenkbewegung
des Schwenkelementes 82. Die Rollen 84 sind an
der Außenumfangsfläche der
ringförmigen Kurvenscheibe 83 angeordnet,
und sie bewegen sich in radialer Richtung gemäß der Rotation der ringförmigen Kurvenscheibe 83.
Andererseits sind die Rollen 84 in einem Rollengehäuse untergebracht,
um jegliche Positionsverschiebung in Umfangsrichtung zu verhindern.
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Eine
Mehrzahl von Bremsbacken 85 erstrecken sich in Umfangsrichtung
um die Rollen 84 herum, und diese Backen werden in radialer
Richtung nach außen
gedrückt
oder nach innen zurückgezogen,
in Übereinstimmung
mit der Radialbewegung der Rollen 84. Ein Rotieren der
Bremsbacken 85 in Umfangsrichtung wird verhindert. Der
Außenumfangsabschnitt
der Bremstrommel 86 ist um die Außenseite der Bremsbacken 85 herum
angeordnet, und der Innenumfangsabschnitt der Bremstrommel 86 ist
mit Zähnen
versehen, welche mit dem verzahnten Abschnitt 41d der ringförmigen Schale 41 der Bremsmoduliereinrichtung 41 in
Eingriff sind. Die Bremstrommel 86 kann sich relativ zum
Gehäuse 81 drehen.
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Der
Kühlsteg 87 ist
ein großer
ringförmiger Steg,
der sich in Kontakt mit der Außenumfangsfläche der
Bremstrommel 86 befindet und der sich von dieser aus zu
seinem Außenumfang
steil nach außen erstreckt.
Der Kühlsteg 87 hat
die Funktion, ein Überhitzen
der Bremstrommel 86 oder der im Gehäuse 81 befindlichen
Bauelemente zu verhindern, wodurch ermöglicht wird, dass das im Inneren
des Gehäuses 81 befindliche
Fett in stabiler Weise für
einen langen Zeitraum leistungsfähig
bleibt und ein Festfressen der Bremse während langer Abfahrten verhindert wird.
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Die
Funktionsweise des Dynamos 30 wird nachfolgend beschrieben.
Wenn die Speichen sich relativ zur Vorderradgabel 98 eines
fahrenden Fahrrades 101 bewegen, rotiert der außenliegende
Rotor, der am ersten rohrförmigen
Element 11 befestigt ist, relativ zum innenliegenden Stator.
Der Permanentmagnet 37 dreht sich bei diesem Vorgang und
bewegt sich dabei an der Außenseite
der Klauen der Starterjoche 31 und 32 vorbei.
Die einzelnen Klauen der Starterjoche 31 und 32 werden
dadurch derart beeinflusst, dass, wenn die eine Klaue einen N-Pol-Magnetfluss
vom Permanentmagneten 37 erhält, eine andere Klaue einen
S-Pol-Magnetfluss empfängt,
und wenn die eine Klaue einen S-Pol-Magnetfluss vom Permanentmagneten 37 empfängt, empfängt die
andere Klaue einen N-Pol-Magnetfluss. Mit anderen Worten werden,
dadurch, dass der Permanentmagnet 37 rotiert wird und an
den einzelnen Klauen der Starterjoche 31 und 32 vorbeibewegt wird,
zwei wiederholende Zustände
erzeugt: ein erster Zustand, bei dem das Starterjoch 31 ein
N-Pol ist und das Starterjoch 32 ein S-Pol ist, und ein
zweiter Zustand, bei dem das Starterjoch 31 ein S-Pol ist
und das Starterjoch 32 in N-Pol ist. Auf diese Weise wird ein
abwechselnder Magnetfluss in Richtung der Achse O-O im rohrförmigen Kernjoch 35 erzeugt,
welcher die zwei Joche 31 und 32 miteinander magnetisch verbindet,
wodurch ein Strom in der Spule 33 induziert wird.
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Die
Funktionsweise der Rollenbremse 80 und der Bremsmoduliereinrichtung 40 in
der vorderen Nabe 1 wird nachfolgend beschrieben. Das Schwenkelement 82 der
Rollenbremse 80 wird geschwenkt, wenn der Fahrer durch
Betätigen
der Bremse die Kabelseele des Bremskabels 109 einzieht.
Dies bewirkt, dass sich die ringförmige Kurvenscheibe 83 dreht
und sich die Rollen 84 in radialer Richtung nach außen bewegen.
Wenn dies passiert, werden die Bremsbacken 85 nach außen gedrückt und
drücken
gegen die Bremstrommel 86. Die Rotation der Bremstrommel 86 wird
dadurch gehemmt.
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Die
Rotationsdämpfungskraft
(Bremskraft), die durch die Bremstrommel 86 ausgeübt wird,
wird über
die verzahnten Abschnitte 41d auf die ringförmige Schale 41 und
auf die Bremsmoduliereinrichtung 40 übertragen. Wenn die Rotation
der ringförmigen Schale 41 gedämpft wird,
wird die gedämpfte
Rotation über
die bremsenseitigen Reibungsplatten 82 und die nabenseitigen
Reibungsplatten 83 auf das zweite rohrförmige Element 12 übertragen.
Wenn dies passiert, wirkt eine Rotationsdämpfungskraft auch auf das erste
rohrförmige
Element 11, und die Rotation des Vorderrades 106,
das an den Nabenflanschen 11a und 12a mit Hilfe
der Speichen 99 befestigt ist, wird gebremst.
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Wenn
der Fahrer eine harte Notbremsung durchführt, werden die Bremsbacken 85 und
die Bremstrommel 86 mit beträchtlicher Kraft gegeneinander
gedrückt,
und die durch die Bremstrommel 86 auf die ringförmige Schale 41 ausgeübte Rotationsdämpfungskraft
erreicht ein Maximum. Wenn jedoch eine übermäßig große Rotationsdämpfungskraft
auf die ringförmige
Schalte 41 aufgebracht wird, erfolgt bei den bremsenseitigen
Reibungsplatten 42 und den nabenseitigen Reibungsplatten 43 ein
Schlupf relativ zueinander, und die Rotationsdämpfungskraft wird auf das zweite
rohrförmige
Element 12 in teilweise absorbierter Form übertragen.
Demzufolge wird verhindert, dass die auf das Vorderrad 106 aufgebrachte
Rotationsdämpfkraft
in Niveau erreicht, bei dem das Vorderrad 106 blockiert
wird, und es wird verhindert, dass das Vorderrad 106 auf
der Straßenoberfläche schlittert.
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Wie
zuvor erwähnt,
ist eine herkömmliche Fahrradnabe
derart konfiguriert, dass ein Dynamo oder eine Bremsmoduliereinrichtung
im Inneren eines rohrförmigen
Nabengehäuses
(Außenhülle) angeordnet
ist, die mit einem Paar von Nabenflanschen an ihren beiden Enden
versehen ist, und somit wird durch das Montieren von einem von diesen
eine Montage des jeweils anderen unmöglich gemacht. Im Gegensatz
dazu ist die vordere Nabe 1 der vorliegenden Ausführungsform
derart konfiguriert, dass das rohrförmige Element 11 oder 12,
das einen Dynamo 30 oder eine Bremsmoduliereinrichtung 40 enthält, mit
Hilfe eines einzigen Nabenflansches 11a oder 12a an
den Speichen 99 befestigt wird, deren innere Enden auf
der linken oder der rechten Seite angeordnet sind. Es ist daher
möglich,
ein einzelnes Fahrradlaufrad (Vorderrad 106), das an einem
einzigen Typ von Laufradspeiche befestigt ist, sowohl mit dem Dynamo 30 als
auch der Bremsmoduliereinrichtung 40 zu versehen.
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Bei
der vorderen Nabe 1 der vorliegenden Ausführungsform
besteht das erste rohrförmige
Element 11 aus einer Aluminium-Druckgusslegierung Typ 5
(ADC5), und das zweite rohrförmige
Element 12 ist aus einer Aluminiumlegierung geschmiedet. Außerdem ist
lediglich das zweite rohrförmige
Element 12 wärmebehandelt,
und die Härte
des zweiten rohrförmigen
Elementes 12 ist auf HRB55 oder mehr eingestellt. Mit anderen
Worten ist das zweite rohrförmige
Element 12 härter
als das erste rohrförmige
Element 11. Ein derartiger Lösungsansatz verringert die Kosten des
ersten rohrförmigen
Elementes 11 und führt
zu einer minimalen Kostensteigerung des zweiten rohrförmigen Elementes 12,
das mit Verzahnungen 12d zum Übertragen der Rotationsdämpfungskraft
von der Rollenbremse 80 über die Bremsmoduliereinrichtung 40 versehen
ist. Die Gesamtherstellungskosten können daher dadurch verringert
werden, dass die Außenhülle der
vorderen Nabe in ein erstes rohrförmiges Element 11,
das sich näher
beim Dynamo 30 befindet, und ein zweites rohrförmiges Element 12 unterteilt
wird, das sich näher
bei der Bremsmoduliereinrichtung 40 befindet, und man Materialien
mit passenden Eigenschaften für
die zwei Elemente auswählt.
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Bei
dieser Anordnung weicht man von der scheinbar offensichtlichen Bedingung
ab, dass die zwei rohrförmigen
Elemente, welche die Außenhülle bilden,
aus einem gemeinsamen Material hergestellt sein müssen. Stattdessen
werden unterschiedliche Materialien für das erste und das zweite
rohrförmige Element
ausgewählt,
wodurch es möglich
wird, die Kosten des ersten rohrförmigen Elementes zu verringern,
hingegen wird das zweite rohrförmige
Element (das vergleichsweise hohe Härte und Festigkeit haben muss,
um in der Lage zu sein, die Rotationsdämpfungskraft von der Bremse
auf das Fahrradlaufrad zu übertragen)
aus einem Material aufgebaut, das die notwendigen Anforderungen
erfüllt.
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Insbesondere
wird bei dieser Anordnung die Rotationsdämpfungskraft, die durch die
Bremse auf das Fahrradlaufrad ausgeübt wird, vom bremsenseitigen
Element über
die ersten und zweiten Reibungselemente auf das zweite rohrförmige Element übertragen.
Aus diesem Grund muss das zweite rohrförmige Element ausreichende
Härte haben,
um mit dem zweiten Reibungselement in Eingriff zu kommen und die
Rotationsdämpfungskraft
zu übertragen.
Das erste rohrförmige
Element ist andererseits hauptsächlich
zur Aufnahme von Stromerzeugungselementen ausgelegt und braucht
nicht so hart wie das zweite rohrförmige Element zu sein, welches
die Rotationsdämpfungskraft
von der Bremse mittels eines Verzahnungseingriffes überträgt. In Anbetracht
dessen wird es dem zweiten rohrförmigen
Element ermöglicht,
seine Funktion zu erfüllen,
und das erste rohrförmige
Element wird weniger teuer gemacht, und zwar als Ergebnis der Tatsache,
dass die Härte des
Materials für
das zweite rohrförmige
Element größer als
die Härte
des Materials für
das erste rohrförmige
Element gemäß der Erfindung
festgelegt wird.
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Außerdem weicht
man bei dieser Anordnung von der scheinbar offensichtlichen Bedingung
ab, dass die zwei rohrförmigen
Elemente, welche die Außenhülle bilden, übereinstimmende
Durchmesser haben müssen.
Stattdessen werden unterschiedliche Durchmesser für das erste
und das zweite rohrförmige
Element ausgewählt,
wodurch es möglich
wird, den Durchmesser für
das erste rohrförmige
Element auf ein zur Unterbringung des Generatormechanismus geeignetes
Niveau festzulegen und den Durchmesser des zweiten rohrförmigen Elementes
auf ein Niveau festzulegen, das zur Unterbringung des Bremskraftjustiermechanismus
geeignet ist.
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Auch
wenn im Vorhergehenden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben wurden, können
weitere Modifikationen verwendet werden, ohne von dem erfinderischen
Gedanken und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise
wurde bei der vorhergehenden Ausführungsform die Erfindung auf
eine vordere Nabe 1 angewandt, um ein Vorderrad 106 zu
lagern, jedoch kann die Erfindung auch auf eine Fahrradnabe angewandt
werden, welche ein Hinterrad 107 trägt. Der Passungsabschnitt (der
den Verzahnungen 41d entsprechende Abschnitt) der Bremsmoduliereinrichtung 40 kann
modifiziert werden, um zu ermöglichen, dass
verschiedene Bremsen (beispielsweise solche, die in den japanischen
Industriestandards (JIS) D_9414 definiert sind) für Dämpfungsnabenbauelemente
montiert werden können.
Eine weitere Option besteht darin, die Nabe sowohl mit einer Stromerzeugungsfunktion
als auch mit einer Bremskraftjustierfunktion auszurüsten, und
die Nabe an einer Vorderradgabel 98 und Speichen 99 eines
Fahrradlaufrades (Vorderrad 106) in gleicher Weise wie
in der Vergangenheit zu befestigen. Zusätzlich zu der Reibungsbremsmoduliereinrichtung 40,
die bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform verwendet wird,
kann eine Bremsmoduliereinrichtung vom Eingreiftyp verwendet werden.
Eine derartige Bremsmoduliereinrichtung vom Eingreiftyp weist eine
Kupplung vom Eingreiftyp und eine Feder auf, die ausgelegt ist,
um die Kupplung in Eingriff zu bringen und zu spannen, und um das
Drehmoment einzustellen, bei dem die Kupplung außer Eingriff gebracht wird.