(57)【要約】【解決手段】本発明は、フリーホイール、特にクランプローラーフリーホイールまたはクランプ体フリーホイールに関し、このフリーホイールが、共通の軸線２を中心にして互いに中へ配設された、相互に旋回可能な要素１、３を有しており、これら要素が間隙４を形成しており、この間隙内において、クランプ要素、特にクランプローラー、またはクランプ体５が、これら要素１、３の向かい合わせの外套面でもって、クランプ面６、７を介して、摩擦状態で強固な結合を形成可能であるように配設されている様式の上記フリーホイールにおいて、その際、フリーホイール外側リング３が、繊維強化された合成物質から成るリング１２でもって巻回されており、且つ、繊維強化された合成物質から成るリング１２の外径が、外側のクランプ面７の直径の、ほぼ１．３〜１．８倍の値である。
2005502849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリーホイール、特にクランプローラーフリーホイールまたはクランプ体フリーホイールであって、このフリーホイールが、
共通の軸線（２）を中心にして互いに中へ配設された、相互に旋回可能な要素（１、３）を有しており、
これら要素が間隙（４）を形成しており、
この間隙内において、クランプ要素、特にクランプローラー、またはクランプ体（５）が、これら要素（１、３）の向かい合わせの外套面でもって、クランプ面（６、７）を介して、摩擦状態で強固な結合を形成可能であるように配設されている様式の上記フリーホイールにおいて、
フリーホイール外側リング（３）が、繊維強化された合成物質から成るリング（１２）でもって巻回されており、且つ、
繊維強化された合成物質から成るリング（１２）の外径が、外側のクランプ面（７）の直径の、ほぼ１．３〜１．８倍の値である、
ことを特徴とするフリーホイール。
【請求項２】
フリーホイール外側リング（３）の外径は、外側のクランプ面（７）の直径の、ほぼ１．０２〜１．１倍の値であることを特徴とする請求項１に記載のフリーホイール。
【請求項３】
繊維強化された合成物質（１２）の弾性率は、フリーホイール外側リング（３）の弾性率よりも、より高いことを特徴とする請求項１または２に記載のフリーホイール。
【請求項４】
繊維強化された合成物質（１２）の弾性率は、２１０ＧＰａ（即ち、２１０×１０3 Ｎ／ｍｍ2 ））を超過していることを特徴とする請求項３に記載のフリーホイール。
【請求項５】
フリーホイール外側リング（３）内に、周囲に延在する溝部（１１）が形成されており、この周囲に延在する溝部内に、繊維強化された合成物質から成るリング（１２）が巻回されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のフリーホイール。
【請求項６】
繊維強化された合成物質から成るリング（１２）の高さは、フリーホイール外側リング（３）の嵌合面（１３）を越えて突出しないことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のフリーホイール。
【請求項７】
繊維強化された合成物質から成るリング（１２）の巻回体は、多層に構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載のフリーホイール。
【請求項８】
繊維強化された合成物質から成るリング（１２）の巻回体は、基本的に単一指向的に、外周方向において配設されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のフリーホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念の特徴を有する、フリーホイール、特にクランプローラーフリーホイールまたはクランプ体フリーホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
クランプフリーホイールは、機構において、頻繁に使用される構造要素である。これらフリーホイールは、優先的に、方向性クラッチ、またはオーバーランニングクラッチ、逆作動阻止機、および、切替えフリーホイール（Schaltfreilauf）として使用される。フリーホイールの伝達可能なモーメントは、決定的に、軸とフリーホイール外側リングの形姿に依存する。しばしば、この伝達可能なモーメントは、この軸とフリーホイール外側リングとの間の間隙の拡開によって制限される。このフリーホイール外側リングの拡開の減少は、従って、このフリーホイールのモーメント増大のために寄与する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、本発明の根底をなす課題は、そのフリーホイールにおいて、フリーホイール外側リングの不都合な拡開が低減または回避される、該フリーホイールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、上位概念の特徴と関連する請求項１の典型的な特徴によって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によるフリーホイールの場合、フリーホイール外側リングは、繊維強化された合成物質から成るリングでもって巻回される。上記の目的のために、特に硬化されたフリーホイール外側リングが、硬化工程の後、付加的に、少なくとも１つの繊維強化された合成物質から成るリングでもって、個別のリング幅領域、または全リング幅にわたって巻回され、または、この繊維強化された合成物質から成るリングが、少なくとも１つのこの硬化の前にこのフリーホイール外側リング内へと形成された、周囲に延在する溝部内へと巻回される。同様に多数の周囲に延在する溝部が、このフリーホイール外側リング内において設けられていても良い。この周囲に延在する溝部の形成は、その際、硬化されたフリーホイール外側リングが、繊維強化された合成物質から成るリングの巻き付けのための巻回コアとして利用され得るように行われるべきである。これら繊維の載置は、巻回機上で、相応する予張力でもって行われる。
【０００６】
繊維の状態は、この繊維の高い弾性率が利用されるために、その際に有利な方法で、基本的に単一指向的であり、且つ、軸線を中心として外周方向の状態にある。このことによって、フリーホイール外側リングの拡開は、クランプ体の接触力の結果として、最適に防止される。この結果は、より高い伝達可能なモーメントである。何故ならば、クランプ体が、軸とフリーホイール外側リングとの間の間隙のより僅かの拡開に基づいて、ほんの僅かにしか巻き込まれず（einrollen）、且つ従って、同時に、許容された面加圧が、より良好に利用されるからである。
【０００７】
フリーホイール外側リングの厚さ、および周囲に延在する溝部の深さは、その際、達せられるべきモーメント、および、クランプ体の外側のクランプ面とこのフリーホイール外側リングとの間の面加圧の大きさにより決定される。巻回された繊維強化された合成物質から成るリングに対する、このフリーホイール外側リングを介してのこの面加圧の作用は、防止されるべきである。
【０００８】
繊維強化された合成物質から成るリングの高さは、フリーホイール外側リング内における周囲に延在する溝部の深さを超過すべきでない。従って、隣接する溝部の間に配設され得る嵌合面にわたって、相応するハウジング内へのこのフリーホイール外側リングの装入は、繊維の損傷無しに可能であることが保証される。周囲に延在する溝部、および従って繊維強化された合成物質から成るリングの幅は、有利な方法で、クランプ体の幅を備えており、または超過している。この繊維強化された合成物質から成るリングの巻回は、従って、周囲に延在する溝部の全幅が、これら繊維でもって充填されているように行われる。
【０００９】
本発明によるフリーホイールは、フリーホイール外側リングに比して著しく補強されて形成されている、繊維強化された合成物質から成るリングを備えている。このフリーホイール外側リングの外径は、その際、外側のクランプ面の直径の、ほぼ１．０２〜１．１倍の値である。その際、繊維強化された合成物質から成るリングの外径は、本発明によるフリーホイールの外側のクランプ面の直径の、ほぼ１．３〜１．８倍の値である。この繊維強化された合成物質から成るリングに対して、フィリグラン的に（filigran）構成されたフリーホイール外側リング被覆部を有するフリーホイールが得られる。この様式の繊維強化された合成物質から成る、補強されたリングとの、このようにして薄く構成されたフリーホイール外側リングの組み合わせは、振動試験において、特に荷重に耐え得ること、および長時間耐久性のあることが実証された。
【００１０】
本発明は、内側圧力、面加圧、または接触力のような、内側の負荷の結果としての鋼リングの半径方向の拡開を防止するために使用可能である。付加的な質量低減によって、同様に高速回転の、および従って、動力学的に働かされるリングに対する使用も可能である。
【００１１】
次に、実施例において、本発明の実施形態を詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
フリーホイールは、軸１（または、自体で公知のフリーホイール内側リング  −図示されていない−  ）、および、部分的に図示されたフリーホイール外側リング３から成っており、これら軸およびフリーホイール外側リングが、共通の軸線２を中心にして互いに中へ配設されており、相対して旋回可能であり、且つ、このことによって間隙４を形成している。この間隙４内において、例えば、半径方向で内側のクランプ面６および外側のクランプ面７を有する３つのクランプ体５が配設されており、これらクランプ面が、この軸１、およびフリーホイール外側リング３に当接されており、且つ従って、摩擦状態で強固な結合を形成している。
【００１３】
位置信頼性のために、これらクランプ体５は、クランプ体保持器８内に納められており、且つ、付加的に、引張りばね９によって保持されている。このフリーホイール外側リング３は、外径に沿って、有利にはこのフリーホイール外側リング３の硬化の前に形成された、周囲に延在する溝部１１を備えていても良い。この周囲に延在する溝部１１内に、繊維強化された合成物質から成るリング１２が、このフリーホイール外側リング３の拡開の回避、または低減のために巻回されている。
【００１４】
繊維の方向は、有利には、単一指向的である。このことによって、フリーホイール外側リング３の弾性率よりもより高い、繊維強化された合成物質から成る巻回されたリング１２の高い弾性率が保証される。従って、クランプ体５の接触力の結果としての全フリーホイール外側リング３の拡開が低減されることは達成される。これによって、モーメントの作用の際、軸１とフリーホイール外側リング３との間の旋回角度は減少し、このことによって、このクランプ体５が、同様に僅かにしか巻き込まれない（einrollen）。このことは、一般的に、より高い回転モーメントを結果として招く。繊維強化された合成物質のより僅かな相対密度によって、このフリーホイール外側リング３の質量は、中実の鋼製リングの質量に比して低減する。上記事情に合わせて、高い切替え周波数のような、動力学的な諸応用のための使用は促進される。更に、ほぼ同じモーメントの場合、このフリーホイール外側リング３の外径の低減によって、構造空間の低減が達せられる。
【００１５】
周囲に延在する溝部１１の深さは、鋼から成るフリーホイール外側リング３による面加圧の作用が収容され、且つ、繊維強化された合成物質から成る巻回されたリング１２の上に移行しないように選択されるべきである。
【００１６】
相応するハウジング１４内に、フリーホイール外側リング３を収容するために、有利には、２つの円筒形の嵌合面１３が設けられている。繊維強化された合成物質から成る巻回されたリング１２の高さは、その際、この繊維強化された合成物質から成る巻回されたリング１２の損傷をこのハウジング１４内へこのフリーホイール外側リング３を装入する際に回避するために、この嵌合面１３の高さを越えない。更に、多数の嵌合面１３が設けられていることも可能であり、これら嵌合面の間に、多数の、隣接する繊維強化された合成物質から成るリング１２が納められている（図示されていない）。
【００１７】
図４および図５は、１つのフリーホイールを示しており、このフリーホイールのフリーホイール外側リング３が、繊維強化された合成物質から成るリング１２でもって、このフリーホイール外側リングの全幅にわたって巻回されている。この繊維強化された合成物質から成るリング１２は、その場合に、他方また、ハウジング１４によって囲繞されている。
【００１８】
図１〜５に従う本発明によるフリーホイールの全体の図示において、特に繊維強化された合成物質から成るリング１２、並びにフリーホイール外側リング３の外径（および、ハウジング１４）の幾何学的な寸法設定は、このフリーホイールの作動有用性、および耐疲労性のために、比較的に大きな意義がある。本発明により、その際、特にこのフリーホイール外側リング３は、この繊維強化された合成物質から成るリング１２に比して、明確に薄くされた状態、および幅をより狭くされた状態で構成されており、その際、特に、請求項１および２において提示された、外側のクランプ面７の  −軸線2から測定された−  直径に対する大きさの比率が、特に有利な、且つ耐久試験において明らかに有利な振動特性、および、動力学的な作動特性を形成する。
【００１９】
フリーホイール外側リング３の壁厚、即ち肉厚は、作動の際に生じるヘルツの接触圧力（Hertz'schen Pressungen）を収容することを可能にするために、構造容積に応じて、１〜１．５ｍｍの値である。このフリーホイール外側リング３の硬度は、特にＨＲＣ＝６０＋４の値である。
【００２０】
フリーホイール外側リング３は、繊維強化された合成物質から成るリング１２内へと、締まりばめでもって押し嵌めされる。クランプ体５によって負荷した場合、従って、壁の薄い鋼リングの弾性的な割合、および、すきまばめの際に生ずるであろうずれ現象は、最低限に押えられる。この繊維強化された合成物質から成るリング１２の高い弾性率（ヤング率（E-Modul））の有利な特性は、従って、即座に負荷の収容の際に有効となる。例えば、この繊維強化された合成物質から成るリング１２、およびフリーホイール外側リング３の、はめあいペアリングＨ７／ｎ６は適当である。
【００２１】
繊維強化された合成物質から成るリング１２は、例えば、ＵＨＭ  ＧＹ−７０（ヤング率＝２９０ＧＰａ、即ち、２９０×１０3 Ｎ／ｍｍ2 ）（超高弾性率の炭素繊維（Kohlenstofffaser Ultra High Modulus））から巻回、もしくは製造される。この製造の際に、繊維が、外周方向において巻回されることに留意されるべきである。少なくとも２１０ＧＰａ（即ち、２１０×１０3 Ｎ／ｍｍ2 ）のヤング率を有する、全てのＵＨＭ材料が、基本的に考慮の対象となる。
【００２２】
繊維強化された合成物質から成るリング１２は、直接的に、他の構造部材内へ押し嵌めされ得ない。何故ならば、ここで、この繊維が押し嵌めの際に損傷され、且つ、リングの特性が不利に影響されることの危険が存在するからである。
【００２３】
他の構造部材に対して適応するために、繊維強化された合成物質から成るリング１２は、図３および図４に従って、再度、ハウジング１４（または、更に別のリング、特に外側リング）によって囲繞され、このハウジングが、この繊維強化された合成物質から成るリング１２を保護することの課題を有しており、およびそれに加えて、押し嵌めを更に別の構造部材内に可能にする。このハウジング１４は、重量の理由から、壁を薄く構成されるべきであり、且つ、金属的な材料（例えば、鋼、アルミニウム可鍛性合金、等）から製造されているべきである。特に、このハウジング１４、もしくはリングの壁厚は、ほぼ、フリーホイール外側リング３の壁厚に相応していることは可能である（図４、および図５を参照）。
【００２４】
特に有利な実施態様において、本発明によるフリーホイールは、（高性能の）自転車、（特に、自転車ハブ）のための、重量を節約する、且つ騒音の少ないクランプ体フリーホイールとして使用され、このことによって、従来、重量の理由から使用されていた、それらの騒音の発生が甘受されねばならなかった、クランプローラーフリーホイールが代用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】フリーホイールの外周方向における、概略的な断面図である。
【図２】図１による巻回されたフリーホイール外側リングの、第１の軸線方向に指向する断面図である。
【図３】形成された溝部を有する、図１による巻回されたフリーホイール外側リングの、更に別の軸線方向に指向する断面図である。
【図４】ハウジングを有する、フリーホイールの外周方向における、概略的な断面図である。
【図５】図４に従う、フリーホイールの、軸線方向に指向する断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    軸
２    軸線
３    フリーホイール外側リング
４    間隙
５    クランプ体
６    内側のクランプ面
７    外側のクランプ面
８    クランプ体保持器
９    引張りばね
１１  周囲に延在する溝部
１２  繊維強化された合成物質から成るリング
１３  嵌合面
１４  ハウジング
【国際公開パンフレット】
2005502849.tif 000003
2005502849.tif 000004
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2005502849.tif 000006
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2005502849.tif 000019
2005502849.tif 000020
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2005502849.tif 000022
【国際調査報告】
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2005502849.tif 000024
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