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EP-4368411-B1 - HUB, IN PARTICULAR FOR BICYCLES

EP4368411B1EP 4368411 B1EP4368411 B1EP 4368411B1EP-4368411-B1

Inventors

  • SPAHR, STEFAN
  • Omlin, Nicolas

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20231102

Claims (15)

  1. A hub (1) for at least partially muscle powered vehicles and, in particular, bicycles (100) including a hub axle (5), a hub housing (2), a rotor (10), and a freewheel device (9), wherein the hub housing (2) is rotatably mounted with at least two hub bearings (6, 7) axially spaced apart from one another, namely, at least one rotor-side hub bearing (6) arranged nearer to the rotor (10) and at least one outer hub bearing (7) further distant from the rotor (10), and wherein the rotor (10) is rotatably mounted with at least two rotor bearings (16, 17) axially spaced apart from one another, namely, a hub-side rotor bearing (16) arranged nearer to the hub housing (2), and at least one outer rotor bearing (17) further distant from the hub housing (2), and wherein the freewheel device (9) includes a hub-side toothed disc device (30) coupled to the hub housing and a rotor-side toothed disc device (20) interacting therewith and coupled to the rotor, which each comprises a spare toothing (22, 32) for engagement with one another, and are preloaded into an engagement position in (E) via at least one preloading device (24, 34), wherein the spur toothing (32) of the hub-side toothed disc device (30) is axially oriented to the rotor (10), and wherein the spare toothing (22) of the rotor-side toothed disc device (20) is axially oriented to the hub housing (2), and wherein a clear inner diameter (20c) of the rotor-side toothed disc device (20) is greater than an outer diameter (16b) of the hub-side rotor bearing (16), characterised in that the rotor-side disc (20) is radially received within the rotor (10) and is non-rotatably coupled to the rotor (10) in driving direction via an outer radial toothing (23) with a radial inner toothing (13) in the rotor (10).
  2. The hub according to the preceding claim, wherein of the rotor-side toothed disc device (20) at least the spur toothing (22) is radially received within the hub housing (2).
  3. The hub according to the preceding claim, wherein the rotor-side toothed disc device (20), the hub-side rotor bearing (16) and a rotor-side hub flange (2a) are situated on the hub housing (2) in a common cross-sectional plane (4) transversely to a longitudinal extent of the hub axle.
  4. The hub according to any one of the preceding claims, wherein the hub-side toothed disc device (30) is radially received within the hub housing (2) and non-rotatably coupled to the hub housing (2) in driving direction via an outer radial toothing (33) on the hub-side toothed disc device (30) with a radial inner toothing (43) in the hub housing (2), and wherein the hub-side toothed disc device (30) and the rotor-side toothed disc device (30) both can each be transferred against a preload force of at least one preloading device (24, 34) from an engagement position (E) into a freewheel position (F).
  5. The hub according to any one of the preceding claims, wherein a clear inner diameter (30c) of the hub-side toothed disc device (30) is greater than an outer diameter (6b) of the rotor-side hub bearing (6).
  6. The hub according to any one of the preceding claims, wherein at least one hub bearing (6, 7) and at least one rotor bearing (16, 17) are formed as rolling bearings (8), and each have a plurality of rolling bodies (8a) and wherein a central cross-sectional plane (20d) through the rotor-side toothed disc device (20) intersects the rolling bodies of the hub-side rotor bearing (16), and/or wherein a central cross-sectional plane (30d) through the hub-side toothed disc device (30) intersects the rolling bodies of the rotor-side hub bearing (16) and/or wherein an axial distance (4b) of the central cross-sectional plane (20d) through the rotor-side toothed disc device (20) from a cross-sectional plane (4) through the rolling bodies (8a) of the hub-side rotor bearing (16) is smaller than the diameter or the radius of a rolling body (8a).
  7. The hub according to any one of the preceding claims, wherein an outer diameter (20a) of the rotor-side toothed disc device (20) and/or an outer diameter (22a) of the spur toothing (22) of the rotor-side toothed disc device (20) is greater than an outer diameter (10c) of the sprocket mount (10b).
  8. The hub according to any one of the preceding claims, wherein the hub-side toothed disc device (30) comprises an outer radial toothing (33), which is in engagement with a radial inner toothing (43) in the hub housing (2) and axially moveable relative to the same and wherein the radial inner toothing (43), with which the outer radial toothing (33) of the hub-side toothed disc device (30) interacts, is formed on a threaded ring (40) screwed into the hub housing (2).
  9. The hub according to the preceding claim, wherein the threaded ring (40) on the axial outside (40a) comprises a central recess (44) into which a cone section (11c) formed on the end face (10a) of the rotor (10) dips without contact.
  10. The hub according to any one of the two preceding claims, wherein the threaded ring (40) on the axial inside (40b) facing away from the rotor (10) comprises a support section (45), which lies against a suitably formed mount (56) in the hub housing.
  11. The hub according to any one of the three preceding claims, wherein the threaded ring (40) on the radial outside is wider (42) in the axial direction than on the radial inside.
  12. The hub according to any one of the three preceding claims, wherein the external thread (41) of the threaded ring (40) extends axially to the outside beyond the hub-side toothed disc device (30) as far as to the rotor-side toothed disc device (20), partly overlapping the same.
  13. The hub according to any one of the preceding claims, wherein at least one toothed disc device (20, 30) comprises an engagement body (21, 31), on which the spare toothing (22, 32) over a radial height (22b, 32b) and the radial toothing (23, 33) over an axial length (23a, 33a) are formed, wherein the axial length (23a, 33a) is greater than the radial height (22b, 32b) and wherein an axial extent (21a, 31a) of the engagement body (21, 31) is greater than at least one axial width (8b) of a rolling body (8a), and wherein the rolling bodies (8a) of the rotor-side hub bearing (6) and of the hub-side rotor bearing (16) are each situated in a cross-sectional plane (3, 4) and wherein a distance (3a) of the two cross-sectional planes (3, 4) is smaller than the axial length (23a, 33a) of the radial toothing (23, 33) of an engagement body (21, 31) of at least one toothed disc device (20, 30).
  14. The hub according to any one of the preceding claims, wherein the rolling bodies (8a) of the rotor-side hub bearing (6) and of the hub-side rotor bearing (16) are each situated in a cross-sectional plane (3, 4) and wherein a distance (3a) of the two cross-sectional planes (3, 4) is smaller than an axial width (20b, 30b) of both toothed disc devices (20, 30) in the engaged state of the threaded ring (40).
  15. The hub according to any one of the preceding claims, wherein the hub-side toothed disc device (30) and the rotor-side toothed disc device (20) are substantially formed the same and wherein both toothed disc devices (20, 30) are each assigned at least one preloading device (24, 34), which each floatingly press the toothed disc devices (10, 20) towards one another, and wherein both preloading devices (24, 34) are substantially formed the same.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nabe für im normalen und regelmäßigen bestimmungsgemäßen Betrieb wenigstens teilweise muskelbetriebene Fahrzeuge und insbesondere Fahrräder, wobei die Nabe ein Nabengehäuse, einen Rotor, eine Freilaufeinrichtung und eine Nabenachse umfasst. Das Nabengehäuse und der Rotor sind mit jeweils wenigstens zwei Wälzlagern drehbar gelagert. In dem Rotor und dem Nabengehäuse ist die Freilaufeinrichtung vorgesehen, um den Rotor in Antriebsrichtung drehfest mit dem Nabengehäuse zu verbinden. Wenn der Benutzer keine Antriebskraft aufbringt oder rückwärts tritt, ermöglicht die Freilaufeinrichtung einen Freilaufzustand, in welchem sich die Nabe weiter drehen kann, während der Rotor zum Beispiel stillsteht. Außer bei Fahrrädern kann die Nabe auch bei anderen teilweise muskelbetriebenen Fahrzeugen und Zweirädern eingesetzt werden, die zum Beispiel über einen elektrischen Hilfsantrieb verfügen. Insbesondere wird die Nabe bei sportlichen Fahrrädern eingesetzt. In allen Ausgestaltungen wird die erfindungsgemäße Nabe bei solchen Fahrzeugen und insbesondere Fahrrädern eingesetzt, die im normalen und regelmäßigen bestimmungsgemäßen Betrieb wenigstens teilweise muskelbetrieben werden. Im Stand der Technik sind diverse Naben bekannt geworden, die einen Freilauf aufweisen, damit sich zum Beispiel bei einer Bergabfahrt die Tretkurbel nicht ständig mitdreht. So sind im Stand der Technik Naben mit Sperrklinkenfreiläufen bekannt geworden, bei denen die Sperrklinken radial zwischen einer Freilaufstellung und einer Eingriffsstellung verschwenken können. Solche Naben verfügen über eine unterschiedliche Anzahl von Sperrklinken, wobei oft vier Sperrklinken symmetrisch auf dem Umfang verteilt angeordnet sind. Die Sperrklinken greifen bei Kraftübertragung in eine Verzahnung im Rotor ein. Durch die relativ geringe Zahl an Sperrklinken ist ein relativ großer Drehwinkel erforderlich, bis beim Antreten wieder ein Drehmoment übertragen wird. Mit der EP 1 121 255 B1 ist eine Nabe mit einem Zahnscheibenfreilauf bekannt geworden, der zuverlässig und sehr schnell die Antriebskraft von dem Rotor auf das Nabengehäuse überträgt. Die Reibungsverluste sind relativ gering, wenn der Benutzer die Pedale nicht betätigt. Die Nabe stellt eine zuverlässige Funktion zur Verfügung und ermöglicht eine gleichmäßige Belastung der Zähne der Zahnscheiben. Dazu werden bei dieser Nabe zwei Zahnscheiben eingesetzt, die jeweils axial beweglich sind und die über jeweils eine Feder axial von außen aufeinander zu gedrückt werden. Dadurch werden beide Zahnscheiben schwimmend gelagert und können sich bei zum Beispiel Durchbiegungen der Nabe oder bei sonstigen Belastungen jeweils zueinander ausrichten, sodass für einen besonders zuverlässigen Betrieb gesorgt wird. Mit der EP 3 275 692 A1 der Anmelderin ist eine Weiterentwicklung einer solchen leichten Nabe mit einem Zahnscheibenfreilauf und einer zuverlässigen Funktion bekannt geworden. Bei der Nabe umfasst der Zahnscheibenfreilauf eine rotorseitige Freilaufkomponente und eine nabenseitige Freilaufkomponente, wobei die nabenseitige Freilaufkomponente in das Nabengehäuse eingeschraubt ist und einen Lagersitz für ein darin aufgenommenes Wälzlager zur Lagerung des Nabengehäuses bildet. Dadurch kann die Steifigkeit der Nabe erhöht werden. Zur noch weiteren Steigerung der Stabilität ist mit der DE 10 2020 103 129 A1 der Anmelderin eine Nabe mit einem derartigen Zahnscheibenfreilauf bekannt geworden, wobei das auf der Seite des Rotors angeordnete Nabenlager zur Lagerung des Nabengehäuses in einem Bereich mit vergrößertem Durchmesser der Nabenachse angeordnet ist. Dadurch kann die Stabilität erhöht werden, da die dickere Wandstärke der Nabenachse im Bereich des dem Rotor zugewandten Nabenlagers erheblich größer gewählt werden kann. Mit der DE 10 2015 009 041 A1 ist eine Nabe bekannt geworden, bei der über Kupplungsringe eine Art von Zahnscheibenfreilauf bereitgestellt wird. Es geht darum, eine montagefreundliche Spielpassung zwischen der Nabenachse und dem Innenring eines Lagers bereitzustellen, um die Montage zu vereinfachen. Des Weiteren wird ein Schallreduzierungselement eingesetzt, um die charakteristischen Geräusche eines Zahnscheibenfreilaufs zu dämpfen. Über ein Befestigungselement im Inneren der Nabenachse wird die Nabenachse im Bereich eines Lagers gespreizt, um einen sicheren Sitz und eine einfache Montage zu gewährleisten. Aufgrund der vielen unterschiedlichen Bauteile ist der Aufbau kompliziert. Die US 2022/032686 A1 offenbart eine Nabe mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine leichte Nabe zur Verfügung zu stellen, die einen einfachen Aufbau, eine hohe Stabilität und eine sehr zuverlässige Funktion ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Nabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung e