Die Erfindung betri f ft ein Drehlager mit einem ersten und einem zweiten Lagerkörper, die komplementär zueinander ineinander und/oder gegeneinander verdrehbar ausgebildet sind, wobei das Drehlager wenigstens teilweise aus einem vorzugsweise thermoplastischen Kunststof f ausgebildet ist .

Solche Drehlager sind beispielsweise als Kunststof f- Gleitlager oder als Kunststof f-Wäl zlager, beispielsweise als Kunststof f Rillenkugellager, hinlänglich bekannt . Derartige Lager aus Kunststof f haben den Vorzug gegenüber Metalllagern, dass sie selbstschmierend ausgebildet sein können und somit dauerhaft wartungs frei sind . Lager aus Kunststof f können insbesondere schmiermittel frei ausgeführt sein . Kunststof f-Kugellager können besonders reibungsarm aus Hochleistungskunststof fen mit unterschiedlichen Materialeigenschaften hergestellt werden . Diese weisen eine hohe Lebensdauer bei hoher Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit auf .

Auch Gleitlager mit Gleitlagerbuchsen aus thermoplastischem Kunststof f haben sich mittlerweile bei vielen industriellen Anwendungen durchgesetzt . In der Fahrradtechnik kommen beispielsweise dickwandige Gleitlager für Mountainbike- Hinterradschwingen oder als „slip-stick" freie Gleitlager für Federgabeln zur Anwendung . Insbesondere bei Mountainbikes haben Kunststof f-Gleitlager den Vorteil , dass sie dank ihrer höheren Elasti zität eine weitaus bessere Schwingungsdämpfung als metallische Lagerlösungen bieten . Leichte Kunststof f komponenten verringern die Belastung auf den Rahmen und können das Fahrrad besser manipulierbar machen . Darüber hinaus haben Kunststof fbauteile den Vorzug der Gewichtsersparnis .

Es ist grundsätzlich bekannt , Kunststof f-Gleitlager in Freilaufnaben von Fahrrädern zu verwenden, da diese wenig Bauraum benötigen und dank ihres Trockenlaufs bzw . der schmiert reien Gestaltung frei von anhaftendem Schmutz sind .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein Drehlager der eingangsgenannten Art bereitzustellen, welches insbesondere zur Verwendung an einem Fahrrad geeignet ist , und dessen Verwendungsmöglichkeiten allgemein, insbesondere im Hinblick auf den Anwendungsbereich Fahrradtechnik, verbessert ist .

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Drehlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .

Nach einem vorteilhaften Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Drehlager mit einem ersten und einem zweiten Lagerkörper vorgesehen, die komplementär zueinander ineinander und/oder gegeneinander verdrehbar ausgebildet sind, wobei das Drehlager wenigstens teilweise aus einem vorzugsweise thermoplastischen Kunststof f ausgebildet ist und einen integrierten Freilauf mit einer Sperre und/oder einer kraf tschlüssigen bzw . reibschlüssigen Hemmung in wenigstens einer Drehrichtung, insbesondere genau einer von beiden Drehrichtungen, umfasst . Ein solches Drehlager kann beispielsweise als Teil eines Freilaufs eines Fahrrads ausgebildet sein, beispielsweise als Teil einer Hinterrad-Nabe oder als Teil eines Elektroantriebs für ein Elektrofahrrad .

Das Drehlager gemäß der Erfindung umfasst vorzugsweise ein integriertes Gleitlager und/oder ein integriertes Wäl zlager . Das Drehlager kann dabei vollständig oder nur teilweise aus thermoplastischem Kunststof f ausgebildet sein . Wenn das Drehlager beispielsweise ein integriertes Wäl zlager aufweist , können beispielsweise die Wäl zkörper aus Metall , Keramik oder Glas bestehen, wohingegen die übrigen Teile des Drehlagers aus einem Hochleistungs-Kunststof f mit besonderen tribologischen Eigenschaften bestehen können .

Bei einer vorteilhaften und zweckmäßigen Variante des Drehlagers gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lagerkörper als Gleitlager ausgebildet sind oder ein Gleitlager umfassen bzw . bilden .

Besonders vorteilhaft ist es , wenn der erste und zweite Lagerkörper j eweils gegeneinander anliegende und gegeneinander verdrehbare Gleitlagerf lächen aufweisen . Dabei ist es vorteilhaft , wenn die Lagerkörper j eweils als ineinander geführte Lagerbüchsen ausgebildet sind oder j eweils eine Lagerbüchse umfassen . Zumindest eine der Gleitlagerf lächen ist dabei besonders bevorzugt aus Kunstsof f hergestellt .

Vorzugsweise sind die Lagerkörper als Freilauf körper eines Sperrklinken-Freilauf s ausgebildet bzw . vorzugsweise ist , bildet oder umfasst der erste Lagerkörper einen ersten Freilauf körper und der zweite Lagerkörper einen zweiten Freilauf körper . Hierbei kann ein erster Freilauf körper als Klinkensperre und ein zweiter Freilauf körper als Klinkenträger mit einer Viel zahl von Sperrklinken ausgebildet sein . Das Drehlager umfasst somit eine Freilauf sperre in einer Drehrichtung .

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der zweite Freilauf körper aus einem vorzugsweise thermoplastischen Kunststof f ausgebildet ist und dass die Sperrklinken einstückig mit dem zweiten Freilauf körper geformt bzw . hergestellt oder an den zweiten Freilauf körper angeformt sind . Zur Übertragung entsprechend hoher Drehmomente von >>10Nm, beispielsweise bis zu 90 Nm, ist es vorteilhaft , wenn wenigstens der Kunststof f des zweiten Freilauf körpers , an dem bzw . an den die Sperrklinken vorgesehen bzw . angeformt sind, aus einem verstärkten thermoplastischen Kunststof f besteht , der beispielsweise einen die Zug- und/oder Biegefestigkeit des Materials verbessernden Verstärkungs zusatz umfasst . Als Verstärkungs zusatz kommen die bekannten Füllstof fe für Polymere , beispielsweise Glas fasern, in Betracht .

Bei einer zweckmäßigen Variante des Drehlagers gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Freilauf körper als äußerer Freilauf körper und der zweite Freilauf körper als innerer Freilauf körper ausgebildet ist .

Ein Freilauf der vorstehend beschriebenen Art , der zumindest teilweise aus thermoplastischem Kunststof f besteht und eine integrierte Gleitlagerung aufweist , weist alle Vorzüge von Kunststof f lagern auf , d . h . , eine kompakte Bauweise , Gewichtsersparnis , Korrosionsschutz und insbesondere Geräuscharmut . Gerade bei Freilauf körpern an Fahrrädern nach dem Stand der Technik ist es üblich, die Freilauf körper aus Aluminium aus zubilden und die Sperrklinken als separate Bauteile aus Stahl zu fertigen . Beim Freilauf der Nabe wird dabei ein erhöhtes Freilauf geräusch erzeugt . Die erfindungsgemäße Lösung hat hingegen den Vorzug, dass die Geräusche des Freilaufs aufgrund der Materialwahl und der Materialpaarung deutlich reduziert sind .

Insbesondere ist es möglich, den erfindungsgemäßen Freilauf so aus zugestalten, dass keine zusätzlichen Federelemente benötigt werden, um die Sperrklinken in der sperrenden Lage vorzuspannen . Dadurch ergibt sich der Vorteil , dass die Anzahl der für den erfindungsgemäßen Freilauf benötigten Teile reduziert wird . Auch wird die Montage vereinfacht , denn bei den bekannten Freilauf kassetten für Fahrräder ist es erforderlich, die Federelemente bei der Montage in den als Klinkenträger ausgebildeten Freilauf körper separat einzusetzen .

Die Sperrklinken können sich sowohl radial als auch axial an dem als Klinkenträger ausgebildeten Freilauf körper erstrecken bzw . radial und/oder axial in diesen eingrei fen .

Bei einer besonders kompakt bauenden Variante des Drehlagers gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sperrklinken bezogen auf eine Rotationsachse des Drehlagers axial wirken und vorzugsweise mit einer axial wirkenden, vorzugsweise treppenförmig ausgebildeten Verzahnung des ersten Federkörpers Zusammenwirken . Eine solche Konfiguration lässt sich besonders einfach durch Spritzgießen bzw . mit Spritzguss-Teilen herstellen . Eine kompakte Bauweise ergibt sich, wenn die Stirnflächen der Sperrklinken sich in einer Rotationsebene des Drehlagers erstrecken .

Alternativ oder auch ergänzend können die Sperrklinken radial wirken und mit einer, insbesondere an einem Innenumfang des ersten Freilauf körpers vorgesehenen, radial wirkenden Verzahnung Zusammenwirken .

Die Sperrklinken können grundsätzlich mit dem zweiten Freilauf körper einstückig ausgebildet sein . Dies reduziert die Bauteilanzahl und vereinfacht somit die Herstellung .

Bei einer Variante des Drehlagers bzw . Freilaufs gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der als Klinkenträger ausgebildete zweite Freilauf körper eine Viel zahl von in Umfangsrichtung angeordneten Lagertaschen aufweist , in die j eweils eine Sperrklinke schwenkbar eingesetzt ist . Eine solche Konfiguration hat den Vorzug, dass die Sperrklinken einzeln beweglich gelagert sind, wodurch das Drehlager so ausgebildet werden kann, dass eine dauerhafte Entriegelung der Sperrklinken möglich ist , d . h . , dass das Drehlager wahlweise als einfaches Gleitlager oder als Freilauf verwendbar ist .

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Drehlagers bzw . Freilaufs gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sperrklinken und/oder der Klinkenträger so ausgebildet sind, dass die Sperrklinken bei einer Drehung in Freilaufrichtung von Zahnflanken einer an einem Innenumfang des ersten Freilauf körpers vorgesehenen Verzahnung in Umfangsrichtung einfedern und j eweils hinter einer Zahnflanke selbsttätig wieder aus federn können .

Aufgrund der federelastischen Eigenschaften der Sperrklinken, wenn diese aus Kunststof f ausgebildet sind, ist es nicht erforderlich, die Sperrklinken einzeln mittels separaten Federelementen aus Metall in radial ausgestellter Lage zu halten . Bei einer alternativen Ausgestaltung des Drehlagers bzw . Freilaufs gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Lagerkörper als äußerer Lagerkörper ausgebildet ist und dass der zweite Lagerkörper als innerer Lagerkörper ausgebildet ist , dass der innere Lagerkörper an seinem Außenumfang mit Abstand zueinander angeordnete Federzungen aufweist , die mit einer inneren umfänglichen radialen Gleitfläche des äußeren Lagerkörpers reibschlüssig Zusammenwirken und dass die Federzungen sich in einem Winkel zu einem Radius des inneren Lagerkörpers erstrecken, so dass diese in einer ersten Drehrichtung eine erste Hemmung und in einer zweiten Drehrichtung eine zweite Hemmung bewirken, wobei die erste Hemmung kleiner als die zweite Hemmung ist . Die zweite Hemmung kann so groß sein, dass diese als Freilauf sperre wirkt , wohingegen die erste Hemmung einen verhältnismäßig kleinen Freilaufwiderstand erzeugt , der in einer Freilaufsituation vernachlässigbar ist , insbesondere wenn der Freilauf bzw . das Drehlager in einem verhältnismäßig schweren Fahrrad Anwendung findet .

Bei dieser Variante ist es zweckmäßig, wenn der innere Lagerkörper aus thermoplastischem Kunststof f besteht und die Federzungen einstückig an den inneren Lagerkörper angeformt sind .

Grundsätzlich kann beispielsweise der äußerer Lagerkörper auch aus Metall bestehen . Die mit der Verwendung von Kunststof f für die Sperrklinken einhergehenden Vorzüge werden ebenso erreicht , wenn beispielsweise der äußere Lagerkörper bzw . Lagerkäfig aus Metall besteht .

Bei einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Drehlagers kann vorgesehen sein, dass der erste Lagerkörper als mehrteiliges Lagergehäuse ausgebildet ist und wenigstens ein erstes und ein zweites Gehäuseteil umfasst , die einen Klinkenträger-Rotor des zweiten Lagerkörpers zwischen sich aufnehmen, dass der Klinkenträger-Rotor eine Viel zahl von um j eweils eine sich radial zur Drehachse erstreckende Schwenkachse schwenkbar gelagerte , axial und radial mit dem ersten Lagerkörper zusammenwirkenden Sperrklinken aufweist , dass die Sperrklinken Gleitrampen aufweisen, die mit Anschlägen der ersten und zweiten Gehäuseteile Zusammenwirken, dass die Anschläge des ersten Gehäuseteils und die Anschläge des zweiten Gehäuseteils in Umfangsrichtung versetzt so zueinander angeordnet sind, so dass bei einer Rotation in Freilaufrichtung die Gleitrampen der Sperrklinken wechselseitig mit einem Anschlag des ersten Gehäuseteils und einem Anschlag des zweiten Gehäuseteils in Kontakt gelangen, so dass j eweils eine axiale Ausweichbewegung der Sperrklinken bewirkt wird .

Diese Aus führungs form hat den Vorzug, dass auf Federelemente zur Rückstellung einer Ausweichbewegung der Sperrklinken gänzlich verzichtet werden kann . Auch die Sperrklinken müssen keine federelastischen Eigenschaften aufweisen . Vielmehr ist das Drehlager gemäß der Erfindung vorteilhafterweise so ausgebildet , dass die Sperrklinken axial hin und her und ohne Federbelastung verschwenkbar sind . Dadurch wird insbesondere dem Umstand Rechnung getragen, dass federnde Bauelemente einem Ermüdungsverschleiß unterliegen, der somit vermieden wird .

Eine axiale Ausweichbewegung im Sinne der Erfindung meint eine Schwenkbewegung mit einer axialen Komponente . Wenn, wie dies bei dem Drehlager gemäß der Erfindung vorzugsweise der Fall ist , die Sperrklinken flügelartig ausgebildet sind und vorzugsweise an einem in Freilaufrichtung führenden Ende einseitig drehbar auf einem sich radial erstreckenden Schwenkzapfen gelagert sind, bedeutet dies , dass das in Freilaufrichtung nacheilende Ende der Sperrklinken auf einem Kreisbogenabschnitt verschwenkt wird .

Die ersten und zweiten Gehäuseteile sind zweckmäßigerweise drehfest und vorzugsweise lösbar unter Freilassung eines Rotorspalts zur Aufnahme des Klinkenträger-Rotors miteinander verbunden .

Zweckmäßigerweise sind die Anschläge j eweils als sich radial auf einer Innenseite der ersten und zweiten Gehäuseteile erstreckende Stege ausgebildet . Die Anschläge können auf den der dem Klinkenträger-Rotor zugewandten Innenseiten beider Gehäuseteile vorgesehen sein .

Der Klinkenträger-Rotor ist vorzugsweise als Scheibe ausgebildet , die zwischen den Gehäuseteilen des ersten Lagerkörpers drehbar angeordnet ist . Die Scheibe kann beispielsweise als einstückig mit einem zylindrischen Grundkörper des zweiten Lagerkörpers verbundener Kragen ausgebildet sein .

Die Flanken der Stege gelangen vorzugsweise bei einer Rotation eines der Lagerkörper gegen die Freilaufrichtung blockierend mit den Sperrklinken in Eingri f f .

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Sperrklinken mehrere , vorzugsweise j eweils zwei , Sperrzähne mit Zahnflanken aufweisen, von denen wenigstens j eweils einige einen Winkel von kleiner 90 Grad einschließen und die bei einem sperrenden Eingri f f mit hinterschnittenen Flanken der Stege Zusammenwirken . Diese besondere Ausgestaltung hat den Vorzug, dass bei einem sperrenden Eingriff der Sperrzähne in die Stege, eine Zahnspitze der Sperrklingen in den Hinterschnitt hineingezogen wird, somit eine die Schwenkbewegung in eine ausgestellte Lage verstärkende Kraf tkomponente erzeugt wird.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass wenigstens einige Sperrklinken federelastisch ausgebildet sind, obwohl das für die Funktionsweise des Drehlagers nicht unbedingt erforderlich ist.

Zur Realisierung der Federelastizität können die Sperrklinken jeweils zwei gabelförmig angeordnete Federzungen aufweisen, die an ihren abliegenden Enden jeweils einen Sperrzahn ausbilden.

Zweckmäßigerweise sind die Sperrklinken in fensterartigen Durchbrüchen des Klinkenträger-Rotors angeordnet.

Als thermoplastischer Kunststoff kommt bei allen vorstehenden Gestaltungen vorzugsweise ein selbstschmierender Kunststoff, insbesondere ein Tribopolymer , d.h. ein Kunststoff mit verbesserten Gleiteigenschaften zur Anwendung, der insbesondere als selbstschmierender Kunststoff mit einem Basiswerkstoff umfassend ein Basispolymer und wenigstens einem die tribologischen Eigenschaften des Basiswerkstoffs verbessernden Additivstoff, Zusatzstoff bzw. Füllstoff, insbesondere ein Festschmierstoff, ausgebildet ist. Ein solcher Füllstoff ist in Form von mikroskopisch kleinen Partikeln im gesamten Basiswerkstoff verteilt, und kann beispielsweise Graphit sein. Als Basispolymer kommen insbesondere Polyamide (PA, PA6, PA46, PA66) oder auch Polyoxymethylene (POM) in Betracht. Es kommen zur Gewährleistung einer hohen

Temperaturbeständigkeit oder anderer technischer Eigenschaften, wie beispielweise einer erhöhten Schlagzähigkeit, auch andere Kunststoffe, z.B. PEEK, PSU, PPSU, PPS oder ähnliche Kunststoffe, in Betracht.

Der Basiswerkstoff umfasst bevorzugt ein Basispolymer und einen Verstärkungsstoff, insbesondere Verstärkungsfasern. Bevorzugt verwendete selbstschmierende Tribopolymere bestehen somit im Wesentlichen aus einem Basispolymer, Fasern zur Faserverstärkung und einem tribologischen Fest schmier stoff .

Das Material der beiden Lagerkörper kann verschieden sein und insbesondere hinsichtlich einer tribologisch günstigen Material-Paarung ausgewählt sein. Bevorzugt werden für beide Lagerkörper spritzgussfähige Kunststoffe verwendet, umfassend insbesondere ein Tribopolymer für mindestens einen der Körper.

Bei dem Drehlager bzw. Freilauf gemäß der Erfindung können der erste Lagerkörper und/oder der zweite Lagerkörper und/oder die Sperrklinken aus thermoplastischem Kunststoff spritzgegossen sein.

Wie vorstehend bereits erwähnt, betrifft die Erfindung bevorzugt ein Drehlager als Fahrrad- Freilauf einer Hinterrad-Nabe bzw. als Bestandteil hiervon.

Weiterhin ist es möglich, das Drehlager als Teil eines Elektroantriebs, insbesondere an einem Fahrrad, auszubilden. Auch in anderen Anwendungen ist das Drehlager vorteilhaft verwendbar . Vorzugsweise besteht das Drehlager bzw . der Freilauf gemäß der Erfindung vollständig aus thermoplastischem Kunststof f .

Das Drehlager bzw . der Freilauf gemäß der Erfindung kann als sogenanntes Flanschlager ausgebildet sein, bei dem der äußere bzw . erste Lagerkörper mit einem Befestigungs flansch zur Befestigung an einem Anschlussbauteil versehen sein kann .

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend, ohne Beschränkung des Vorstehenden, unter Bezugnahme auf und anhand mehrerer in den beigefügten Zeichnungen dargestellter Aus führungsbeispiele erläutert .

Es zeigen :

Figur 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Drehlagers gemäß einem ersten Aus führungsbeispiel der Erfindung,

Figur 2A eine perspektivische Ansicht des inneren Lagerkörpers des in Figur 1 gezeigten Drehlagers ,

Figur 2B eine Seitenansicht des in Figur 2A gezeigten inneren Lagerkörpers ,

Figur 2C eine perspektivische Darstellung des äußeren Lagerkörpers des Drehlagers gemäß Figur 1 , Figur 3A eine Draufsicht auf ein Drehlager gemäß einem zweiten Aus führungsbeispiel der Erfindung,

Figur 3B eine perspektivische Ansicht des Drehlagers gemäß

Figur 3A,

Figur 4A eine perspektivische Darstellung des inneren Lagerkörpers des Drehlagers gemäß dem zweiten Aus führungsbeispiel ,

Figur 4B eine Seitenansicht des in Figur 4A gezeigten inneren Lagerkörpers des Drehlagers gemäß dem zweiten Aus führungsbeispiel ,

Figur 4C eine perspektivische Darstellung des äußeren Lagerkörpers des Drehlagers gemäß dem zweiten Aus führungsbeispiel der Erfindung,

Figur 5A eine Draufsicht auf ein Drehlager nach einem dritten Aus führungsbeispiel der Erfindung,

Figur 5B eine perspektivische Ansicht des Drehlagers gemäß

Figur 5A, Figur 6A eine perspektivische Darstellung des inneren Lagerkörpers des Drehlagers gemäß dem dritten Aus führungsbeispiel der Erfindung,

Figur 6B eine der Figur 6Aentsprechenden Abbildung ohne die als separate Bauteile ausgebildeten Sperrklinken,

Figur 6C eine Seitenansicht des inneren Lagerkörpers aus Figur 6B,

Figur 6D eine perspektivische Darstellung des äußeren Lagerkörpers nach dem dritten Aus führungsbeispiel der Erfindung,

Figur 7A eine perspektivische Darstellung eines inneren Lagerkörpers nach einem vierten Aus führungsbeispiel des Drehlagers gemäß der Erfindung,

Figur 7B eine perspektivische Darstellung des zugehörigen äußeren Lagerkörpers nach dem vierten Aus führungsbeispiel gemäß der Erfindung,

Figur 8 ein perspektivisches Prinzipschema eines Fahrrad- Freilaufs für eine Hinterrad-Nabe , wobei der Freilauf durch ein Drehlager einem Aus führungsbeispiel der Erfindung gebildet ist , Figur 9 eine perspektivische Ansicht einer weiteren

Aus führungs form des Drehlagers gemäß der Erfindung,

Figur 10 eine Explosionsansicht des in Figur 9 gezeigten Drehlagers ,

Figur 11 eine vergrößerte Detailansicht des Klinkenträger- Rototors ,

Figur 12A eine Teilansicht des Drehlagers gemäß der Figuren 9 und 10 in Umfangsrichtung des Drehlagers betrachtet in einer Sperrstellung,

Figur 12B eine Teilansicht des Drehlagers gemäß der Figuren 9 und 10 in Umfangsrichtung des Drehlagers betrachtet , in welcher die Sperrklinken in der Freilaufrichtung mit den Anschlägen des zweiten Gehäuseteils in Kontakt sind,

Figur 12C eine Teilansicht des Drehlagers gemäß der Figuren 9 und 10 in Umfangsrichtung des Drehlagers betrachtet , in welcher die Sperrklinken in der Freilaufrichtung mit den Anschlägen beider Gehäuseteile außer Eingri f f sind, Figur 12D eine Teilansicht des Drehlagers gemäß der Figuren 9 und 10 in Umfangsrichtung des Drehlagers betrachtet , in welcher die Sperrklinken in der Freilaufrichtung mit den Anschlägen des ersten Gehäuseteils in Kontakt sind,

Figur 13 ein vergrößertes Detail einer Sperrklinke im Eingri f f mit einem Anschlag in einer Sperrstellung und

Figur 14 eine Ansicht des Drehlagers gemäß der Figuren 9 und 10 in Umfangsrichtung des Drehlagers betrachtet , die eine alternative Variante der Sperrklinke zeigt .

Es wird zunächst Bezug genommen auf das erste Aus führungsbeispiel der Erfindung, welches in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist . Das Drehlager 100 gemäß der Erfindung umfasst einen ersten äußeren Lagerkörper 101 und einen zweiten inneren Lagerkörper 102 , die im Wesentlichen als runde ineinander drehbare Scheiben aus thermoplastischem Kunststof f ausgebildet sind .

Das Drehlager 100 ist als sogenanntes Flanschlager ausgebildet , bei welchem der äußere Lagerkörper 101 mit einem Befestigungs flansch 103 mit Befestigungsbohrungen 104 zur Befestigung an einem Anschlussbauteil versehen ist . Der äußere Lagerkörper 101 und der innere Lagerkörper 102 sind als Freilauf körper eines Freilaufs ausgebildet .

Der innere Lagerkörper 102 umfasst eine Aufnahme , hier einen

Vierkant-Durchbruch 105 , der beispielsweise zur Aufnahme eines Kurbel zapfens einer Tretkurbel eines Fahrrads oder eines Antriebs zapfens eines Elektroantriebs für ein Fahrrad ausgebildet ist .

Der innere Lagerkörper 102 umfasst an seinem Umfang axial nach unten hervorstehende Sperrklinken 106 ( siehe auch Figur 2 ) , die einstückig am äußeren Umfang des inneren Lagerkörpers 102 angeformt sind und die als parallel zur Rotationsachse des Drehlagers 100 nach unten vorspringende , federnd nachgiebige Zungen ausgebildet sind, die mit einer treppenförmigen bzw . rampenförmigen Verzahnung 107 des äußeren Lagerkörpers 101 Zusammenwirken . Die Verzahnung 107 umfasst rampenförmig ausgebildete , flach ansteigende Zahnflanken 108 , die j eweils mit Stufen gegen die benachbarte Zahnflanke 108 abgesetzt sind . Die Verzahnung 107 wirkt axial mit den Sperrklinken des inneren Lagerkörpers 102 zusammen und erstreckt sich auf einem innen umlaufenden Absatz des äußeren Lagerkörpers 101 .

In einer Einbausituation ist der innere Lagerkörper 102 in den äußeren Lagerkörper 101 fluchtend eingesetzt , wie dies in Figur 1 dargestellt ist . Die Sperrklinken 106 fügen sich dabei j eweils in einen komplementär ausgebildeten Absatz der Verzahnung 107 ein . Bei der in den Figuren dargestellten Konfiguration lässt sich der innere Lagerkörper 102 im Uhrzeigersinn drehen . Diese Drehrichtung ist die Freilaufrichtung . Dabei gleiten die nach unten weisenden Flächen der Sperrklinken 106 über die Zahnflanken 108 der Verzahnung 107 , wobei diese von Zahnflanke zu Zahnflanke 108 einfedern und wieder aus federn . Bei einer Drehung gegen die Freilaufrichtung, d . h . gegen den Uhrzeigersinn, schlagen die führenden Enden der Sperrklinken 106 j eweils gegen einen Absatz der Verzahnung 107 an und bewirken so eine Sperrung der Bewegung .

Ein zweites Aus führungsbeispiel eines Drehlagers 200 ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt . Das zweite Aus führungsbeispiel des Drehlagers 200 unterscheidet sich im Wesentlichen von dem ersten Aus führungsbeispiel dadurch, dass die Sperrklinken 206 , die ebenfalls am Außenumfang des inneren Lagerkörpers 202 einstückig angeformt sind, radial mit einer sich an einem Innenumfang des ersten Lagerkörpers 201 erstreckenden Verzahnung 207 ( siehe Figur 4 ) Zusammenwirken . Die Sperrklinken 206 erstrecken sich tangential zum Außenumfang des inneren Lagerkörpers 202 .

Der äußere Lagerkörper 201 ist ebenso wie der äußere Lagerkörper 101 gemäß dem ersten Aus führungsbeispiel mit einem innen umlaufenden Absatz versehen, in den sich der innere Lagerkörper 202 mit einer entsprechenden Kontur einfügt . An dem Absatz ist innen umlaufend, wie vorstehend bereits erwähnt , die Verzahnung 207 vorgesehen, welche rampenförmig flach ansteigende Zahnflanken 108 und daran angrenzend senkrechte ( radiale ) Absätze aufweist . Der äußere Lagerkörper 201 bildet weiterhin eine abgesetzte axiale Gleitfläche 209 , die mit einer entsprechend ausgebildeten Gleitfläche 210 des inneren Lagerkörpers zusammenwirkt . Im Übrigen ist das Drehlager 200 gemäß dem zweiten Aus führungsbeispiel entsprechend dem Drehlager 100 gemäß dem ersten Aus führungsbeispiel ausgebildet .

Ein Drehlager 300 gemäß einem dritten Aus führungsbeispiel ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt . Dieses Drehlager 300 gemäß dem dritten Aus führungsbeispiel entspricht nach seinem Funktionsprinzip dem Drehlager 200 gemäß dem zweiten Aus führungsbeispiel , mit dem Unterschied, dass die Sperrklinken 306 nicht einstückig mit dem inneren Lagerkörper 302 ausgebildet sind . Die Sperrklinken 306 sind vielmehr schwenkbar in Lagertaschen 309 des inneren Lagerkörpers 302 eingesetzt . Die Sperrklinken 306 gemäß dem dritten Aus führungsbeispiel sind in sich federelastisch ausgebildet und in der unbelasteten Einbaulage radial ausgestellt . Eine Drehung des inneren Lagerkörpers 302 gegen den Uhrzeigersinn bewirkt , dass die Sperrklinken 306 j eweils von einer Zahnflanke 308 einwärts gegen einen Anschlag 310 gedrückt werden und vermöge ihrer Elasti zität zunächst einfedern und in Drehrichtung hinter der j eweiligen Zahnflanke 308 wieder aus federn . Bei diesem Aus führungsbeispiel kann der als Klinkenträger ausgebildete innere Lagerkörper 302 beispielsweise aus Metall bestehen, wohingegen die Sperrklinken 306 aus Kunststof f bestehen . Der äußere Lagerkörper 301 kann sowohl aus Kunststof f als auch aus Metall bestehen .

Figur 7 zeigt ein viertes Aus führungsbeispiel des Drehlagers 400 , welches auf einem anderen Funktionsprinzip als die vorhergehenden Aus führungsbeispiele beruht . Das Drehlager

400 umfasst , wie die zuvor beschriebenen Drehlager 100 , 200 300 , einen äußeren Lagerkörper 401 und einen inneren Lagerkörper 402 , die sich in der Einbausituation ineinanderfügen . Wenigstens der innere Lagerkörper 401 ist aus thermoplastischem Kunststof f ausgebildet und umfasst einstückig angeformte Federzungen 406 , die sich tangential zum Außenumfang des inneren Lagerkörpers 402 erstrecken und die Funktion von Sperrklinken 406 erfüllen . Der äußere Lagerkörper 401 umfasst eine Innenkontur, die ebenso wie bei den vorhergehenden Aus führungsbeispielen komplementär zu der Außenkontur des inneren Lagerkörpers 402 ausgebildet ist , wobei der äußere Lagerkörper 401 keine Verzahnung aufweist , sondern eine ringförmige axiale Gleitfläche 409 und eine sich um die Gleitfläche 409 erstreckende glattwandige Innenwand als radiale Gleitfläche 410 . Eine Drehung des inneren Lagerkörpers 402 innerhalb des äußeren Lagerkörpers

401 in Freilaufrichtung, d . h . im Uhrzeigersinn, erzeugt eine verhältnismäßig geringfügige erste Hemmung, wohingegen eine Drehung des inneren Lagerkörpers 402 gegen den Uhrzeigersinn eine zweite sehr viel größere Hemmung ( gegen Unendlich) erzeugt , die sich aus dem Reibschluss der sich tangential zu der Drehbewegung der Lagerkörper 401 , 402 erstreckenden Federzungen/Sperrklinken 406 mit der Innenwand 410 des äußeren Lagerkörpers 401 ergibt . Die zweite Hemmung ist so hoch, dass das Drehlager 400 bei einer Drehung des inneren Lagerkörpers 402 gegen den Uhrzeigersinn sperrt . Die bei Drehung des inneren Lagerkörpers 402 in Freilaufrichtung, d . h . im Uhrzeigersinn erzeugte Reibung ist vernachlässigbar klein, insbesondere wenn der innere Lagerkörper 402 aus einem tribologischen optimierten thermoplastischen Kunststof f besteht .

Ein weiteres vorteilhaftes Aus führungsbeispiel des Drehlagers 900 gemäß der Erfindung ist in den Figuren 9 bis 14 gezeigt . Dieses Drehlager 900 umfasst einen ersten Lagerkörper 901 und einen zweiten, den ersten Lagerkörper 901 durchsetzenden Lagerkörper 902 . Der erste Lagerkörper 901 ist als zweiteiliges Gehäuse mit einem ersten Gehäuseteil 910 und einem zweiten Gehäuseteil 912 ausgebildet , welche zu einem an einer Umfangsseite of fenen Gehäuse zusammengesetzt sind, welches einen Teil des zweiten Lagerkörpers 902 umschließt .

Der zweite Lagerkörper 902 ist als zylindrischer, rotationssymmetrischer Lagerkörper 902 ( siehe Explosionsansicht ) ausgebildet , der einen Grundkörper 921 mit einem ersten kleineren Durchmesser und einen einstückig angeformten, scheibenförmigen Kragen aufweist , der im Folgenden als Klinkenträger-Rotor 920 bezeichnet wird . Ein zylindrischer Grundkörper 921 des zweiten Lagerkörpers 902 durchsetzt eine kreisrunde Durchführung 914 in dem Lagergehäuse 910 , 911 , wobei das erste Gehäuseteil 910 und das zweite Gehäuseteil 911 den Klinkenträger-Rotor 920 des zweiten Lagerkörpers 902 zwischen sich einschließen . Das erste Gehäuseteil 910 und das zweite Gehäuseteil 911 sind über Befestigungsmittel , im vorliegenden Fall Befestigungsschrauben 915 , drehfest miteinander verbunden, wobei die Befestigungsschrauben 915 j eweils Befestigungsöf fnungen 916 eines Gehäuseteils 910 , 911 durchsetzen und in Gewindebohrungen 917 des j eweils anderen Gehäuseteils 910 , 911 eingrei fen . Da die Gehäuseteile 910 und 911 bevorzugt aus einem spritzgegossenen thermoplastischen Kunststof f ausgebildet sind, können metallene Gewindebuchsen als Einlegeteile in das Material der Gehäuseteile 911 , 912 eingebettet sein .

Die Gehäuseteile 910 und 911 sind j eweils auf ihren in der Einbaulage aufeinander zugewandten Seiten mit einer symmetrischen Relief Struktur 918 versehen, die eine Zentrierung der Gehäuseteile 910 , 911 gegeneinander gewährleistet , sodass die Gehäuseteile 910 , 911 drehfest unter Freilassung eines umlaufenden Rotorspalts 919 miteinander verbunden werden können . Der Rotorspalt 919 nimmt den Klinkenträger-Rotor 920 des zweiten Lagerkörpers auf , derart , dass der Klinkenträger-Rotor 920 innerhalb des Rotorspalts 919 drehbar ist .

Der Klinkenträger-Rotor 920 träg in der Einbaulage eine Viel zahl von Sperrklinken 906 , die in gleichmäßigen Abständen über den Umfang verteilt j eweils schwenkbar auf sich radial zu einer Drehachse des Drehlagers 900 erstreckenden Schwenkzapfen 922 angeordnet sind . Die

Sperrklinken 906 fügen sich in fensterartig ausgebildete Durchbrechungen 923 des Klinkenträger-Rotors 920 ein .

Wie dies insbesondere den Figuren 12 und 13 zu entnehmen ist , besitzen die Sperrklinken 906 ein flügelartiges

Querschnittsprofil mit einem in einer Freilaufrichtung führenden Ende und einem in der Freilaufrichtung nacheilenden Ende . Die Sperrklinken 906 sind an dem führenden Ende auf den Schwenkachsen 922 gelagert und besitzen dort eine Dicke , die kleiner oder gleich dem der Dicke des Klinkenträger-Rotors 920 ( in axialer Richtung) ist . An ihrem nacheilenden Ende besitzen die Sperrklinken ein dickeres Querschnittsprofil , sodass diese in axialer Richtung beiderseits über das scheibenförmige Profil des Klinkenträger-Rotors 920 hervorstehen .

Wie dies insbesondere aus Figur 10 ersichtlich ist , umfasst die innenseitig der Gehäuseteile 910 , 911 vorgesehene Relief Struktur einen inneren Laufkranz 924 , von dem sich Stege 925 auswärts erstrecken, die zwischen sich nach Art einer Zellenradschleuse einzelne Taschen 926 bilden . Die Stege 925 sind gleichmäßig über den Umfang der Durchführung 914 verteilt angeordnet und bilden, wie dies nachstehend noch erläutert wird, Anschläge für die Sperrklinken 906 . Der Laufkranz 924 des ersten Gehäuseteils 910 und des zweiten Gehäuseteils 911 wirken j eweils als axiale Lauf flächen für den Klinkenträger-Rotor 920 , der sich beidseitig gegen einen Laufkranz 924 der Gehäuseteile 910 , 911 abstützt .

Die Taschen 926 sind so bemessen, dass sie j e nach Winkelstellung des zweiten Lagerkörpers 902 j eweils eine Sperrklinke 906 in sich aufnehmen können . Die Sperrklinken 906 sind j eweils um die Schwenkzapfen 922 frei verlagerbar, sodass diese bei einer Drehung des zweiten Lagerkörpers 902 in Freilaufrichtung bei einem feststehenden ersten Lagerkörper 901 j eweils in die Taschen 926 eintauchen und über die Stege 925 wieder angehoben würden . Die Relief Strukturen 918 des ersten Gehäuseteils 910 und des zweiten Gehäuseteils 911 sind gleichartig, aber in Umfangsrichtung des Drehlagers 900 derart versetzt zueinander angeordnet , dass die Stege 925 des ersten Gehäuseteils nicht mit den Stegen 925 des zweiten Gehäuseteils 911 fluchten, sondern diese versetzt zueinander angeordnet sind, sodass sich bei einer Ansicht in Umfangsrichtung, wie sie beispielsweise in den Figuren 12A bis 12D gezeigt ist , die Stege 925 eines Gehäuseteils 910 , 911 und die Stege 925 des j eweils anderen Gehäuseteils 910 , 911 abwechselnd in den Rotorspalt 919 erstrecken, sodass bei einer Drehung des zweiten Lagerkörpers 902 relativ zu dem ersten Lagerkörper 901 die Sperrklinken j eweils zur einen oder anderen Seite durch die Stege 925 ausgelenkt werden . Das flügelartige Profil der Sperrklinken 906 umfasst j eweils obere und untere Gleitrampen 927 , die bei einer Drehung des zweiten Lagerkörpers 902 in Freilaufrichtung, bei dem gezeigten Aus führungsbeispiel in der Ansicht der Figur 10 im Uhrzeigersinn, j eweils abwechselnd von Stegen 925 des ersten Gehäuseteils 910 und Stegen 925 des zweiten Gehäuseteils 911 ausgelenkt werden . Federelemente zur Erzeugung einer Rückstellbewegung der Sperrklinken 906 sind daher nicht erforderlich .

Wie insbesondere der Detailansicht in Figur 11 zu entnehmen ist , besitzen die Sperrklinken 906 an ihrem nacheilenden Ende ein Schwalbenschwanz-Querschnittsprofil , welches zwei Sperrzähne 928 ausbildet , die j eweils Zahnflanken 930 aufweisen, die einen Winkel von weniger als 90 ° einschließen . Die Durchbrechungen 923 des Klinkenträger- Rotors 920 sind an den den Schwenkzapfen 922 gegenüberliegenden Seiten entsprechend abgeschrägt und fügen sich so weit in das Schwalbenschwanz Profil der der Sperrklinken 906 ein, dass diese Schwenkbegrenzungsanschläge bilden .

Die Funktionsweise des Freilaufs sowie der Klinkensperre ist insbesondere in den Figuren 12 A bis D dargestellt . Figur 12 A zeigt das Drehlager in der Sperrstellung . Dabei befinden sich die Sperrzähne 928 mit einem Wurzelbereich der Stege 925 in Eingri f f , wobei , wie dies aus Figur 11 ersichtlich ist und insbesondere auch der Detailansicht in Figur 13 zu entnehmen ist , die Stege 925 j eweils hinterschnittene Flanken 929 besitzen, die Führungs flächen für abgeschrägte Zahnflanken 930 der Sperrzähne 928 bilden . Die Zahnflanken 930 der Sperrzähne 928 schließen einen Winkel von weniger als 90 ° ein . Vorzugsweise entspricht die Winkeldi f ferenz zu einem rechten Winkel dem Maß des Hinterschnitts der Flanken 928 der Stege 925 , sodass im Falle eines blockierenden Eingri f fs der Sperrklinken 906 in die Stege 925 die Spitzen der Sperrzähne 928 in den Wurzelbereich der Stege 925 hineingezogen werden, mithin die Auslenkung der betref fenden Sperrklinken 906 in der Sperrstellung mittels einer in Richtung der Auslenkung wirkenden Kraf tkomponente verstärkt wird .

Die Figur 12 B veranschaulicht eine Winkelstellung des Drehlagers 900 , bei der die Sperrklinke 906 während einer Freilaufbewegung von einem Steg 925 bzw . Anschlag des zweiten Gehäuseteils 912 nach oben in Richtung auf das erste Gehäuseteil 911 bewegt wird, wo es in die entsprechende Tasche 926 eintauchen kann . Dabei ist der Steg 925 in Eingri f f mit der Gleitrampe 927 der Sperrklinken 906 .

Die Figur 12 B zeigt die Neutralstellung, in der sich die Sperrklinke 906 in etwa in der Mittelstellung befindet . Die Figur 12 D zeigt den Zustand des Drehlagers 900 bei welchem der Steg 925 des ersten Gehäuseteils die Sperrklinken 906 in die Tasche 926 des zweiten Gehäuseteils 912 ausgelenkt hat . Eine Variante der Sperrklinken 906 ist schließlich in Figur 14 dargestellt . Das Aus führungsbeispiel gemäß Figur 14 unterscheidet sich dahingehend von dem Aus führungsbeispiel gemäß den Figuren 9 bis 13 , dass die Sperrklinken 906 Sperrzähne 928 aufweisen, die als Federzungen 931 ausgebildet sind, sodass der Steg 925 an einem Gehäuseteil

910 schon einen Druck zum Schwenken der Sperrklinke 906 in Richtung des anderen Gehäuseteil 911 ausübt , während die Sperrklinke noch auf dem Steg 925 des anderen Gehäuseteils

911 aufliegt .

Figur 8 zeigt schematisch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Drehlagers 100 , 200 , 300 , 400 , 900 - hier rein beispielhaft eines Drehlagers 100 nach Figur 1-2 - in einem Fahrradantrieb 800 mit Tretkurbel . Zur Vereinfachung sind nur einige Bestandteile des Antriebs schematisch gezeigt . Teil des Tretlagers ist die Tretkurbel-Welle 801 , an welcher die Tretkurbel 805 (hier nur die rechte gezeigt , linke nicht ) mit Pedal befestigt ist . Die Tretkurbel-Achse 801 ist drehfest mit einem Kettenblatt verbunden, um über die Kette das an der Hinterachse 802 angebrachte hintere Ritzel 804 anzutreiben, wodurch über die Hinterrad-Nabe (nicht gezeigt ) das Hinterrad eines Fahrrads angetrieben wird . Wie schematisch dargestellt ist zwischen Ritzel 804 und Hinterachse 802 ein Drehlager 100 , z . B . nach dem ersten Aus führungsbeispiel vorgesehen . Die Primär-Funktion des Drehlagers 100 ist in Figur 8 die des Fahrrad- Freilauf s . Das Drehlager 100 kann zudem als Teil der Lagerung der hinteren Ritzel und/oder der Hinterrad-Nabe genutzt werden .

Unter Bezugnahme auf die Aus führungsbeispiele wurde die Drehbewegung des inneren Lagerkörpers 102 , 202 , 302 , 402 und 902 relativ zu einem theoretisch feststehend angeordneten äußeren Lagerkörper 101,201,301,401 und 901 erläutert. Die Erfindung ist jedoch grundsätzlich so zu verstehen, dass es nur auf die Relativbewegung zwischen den Lagerkörpern bzw. Freilauf körpern ankommt und dass jedes der drehbar ineinander gelagerten Teile feststehend und/oder drehend ausgebildet sein kann.

Die Drehlager 100,200,300,400,900 aller Ausführungsbeispiele sind jeweils als Freilauf in diversen Anwendungen, insbesondere in der Fahrradtechnik, einsetzbar. Sie zeichnen sich unter anderem durch geringe Herstellkosten und wartungsarmen Betrieb aus.

Bezugszeichenliste ,200,300,400, 900 Drehlager ,201,301,401, 901 erster Lagerkörper,202,302,402, 902 zweiter Lagerkörper,203,303,403 Bef es tigungs flansch,204,303,404 Befestigungsbohrung ,205, 305,405 Aufnahme (Vierkant-Durchbruch), 206, 306, 406, 906 Sperrklinken ( Federzungen),207,307,407 Verzahnung ,208,308 Zahnflanken ,409 axiale Gleitfläche

Gleit fläche Lagertasche Anschlag radiale Gleitfläche Fahrradantrieb

Tret kurbel -Achse

Hinterrad-Achse

Kettenblatt

Ritzel (der Hinterrad-Nabe)

Tretkurbel erstes Gehäuseteil zweites Gehäuseteil erste Anschläge zweite Anschläge 914 Durchführung

915 Befestigungsschrauben

916 Befestigungsbohrungen

917 Gewindebohrungen 918 Relief Struktur

919 Rotorspalt

920 Klinkenträger-Rotor

921 Grundkörper

922 Schwenk zapf en 923 Durchbrechungen

924 Laufkranz

925 Stege

926 Taschen

927 Gleitrampen 928 Sperrzähne

929 Flanken der Stege

930 Zahnflanken

931 Federzungen