Freilauf Neuer Käfigfreilauf für leistungsstarke E-Bike-Antriebe

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Insbesondere wenn der radiale Bauraum knapp bemessen ist, bietet der neue Käfigfreilauf von Ringspann Fahrrad-Konstrukteuren eine weitere Möglichkeit, in den Getrieben und Tretlagern kompakte Lösungen mit höheren Drehmomenten zu realisieren. Wir stellen die Produktneuheit vor.

Er ist das praktische Ergebnis zahlreicher Kundengespräche und dürfte etlichen Konstrukteuren von E-Bike-Antrieben ein erleichterndes Aufatmen entlocken: Der neue Käfigfreilauf der Baureihe ER, den Ringspann entwickelt hat. Er trägt die Zusatzbezeichnung DR – für doppelreihig – und weist eine Reihe von Eigenschaften auf, die es erlauben, die Getriebe und Tretlager von Elektrofahrrädern an neuralgischen Punkten noch leistungsstärker, kompakter und sicherer auszulegen. Vor allem, wenn der Konstrukteur vor der Aufgabe steht, radialen Bauraum ohne einen Verlust an Drehmomentkapazität einsparen zu müssen, erweist sich der neue ER-DR als Problemlösung.

Den Grund dafür nennt Thomas Heubach, der bei Ringspann die Freilauf-Sparte leitet: „Dank seines neuartigen Käfig-Designs ist unser neuer E-Bike-Freilauf sozusagen ein breitspuriger Doppelreiher. Denn die spezielle Ausführung des Polyamidkäfigs ermöglicht es, den Freilauf mit zwei gedoppelten Klemmstückreihen zu belegen, um so – bei vollem Erhalt der Drehmomentkapazität – seinen Gesamtdurchmesser zu verkleinern. Rasch kann der Konstrukteur damit etliche Zehntel radialen Bauraum gewinnen, ohne Leistung einbüßen zu müssen.“

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Zusätzlich zu der bei der ER-Baureihe serienmäßig integrierten Radiallagerung verleiht der mit der Durchmesser-Reduzierung einhergehende Zuwachs an relativer Breite dem Freilauf eine hohe Kippsicherheit. Ist andererseits ausreichend Bauraum vorhanden, so lässt sich der neue ER-DR von Ringspann auch zur Drehmoment-Steigerung nutzen.

Freilauf hält Drehmomenten von bis zu 300 Nm stand

Wie Thomas Heubach weiter betont, kann der neue Käfigfreilauf im Rahmen des Customizings auf ganz unterschiedliche Kundenwünsche und konstruktive Anforderungen abgestimmt werden. Das gilt nicht nur für seine Dimensionierung, sondern auch für die Auswahl der Klemmstücke und ihre Positionierung im Käfig. „Für zahlreiche kundenspezifische Versuchsläufe haben wir beispielsweise Prototypen für Getriebe- und Tretlager-Anwendungen realisiert, die die zuvor bestehenden Leistungs- und Lagerungsprobleme vergessen lassen“, berichtet der Freilauf-Experte. Dabei hat sich auch gezeigt, dass der neue ER-DR maximale Drehmomente von bis zu 300 Nm übertragen kann.

Definition

Wie funktioniert eigentlich ein E-Bike?

Mit der Markteinführung des neuen „Breitspurers“ erweitert Ringspann seine Palette an kompakten Freiläufen für E-Bike-Anwendungen um eine weitere Type innerhalb der Baureihe ER. Bei diesen Käfigfreiläufen handelt es sich grundsätzlich um Premiumlösungen – etwa zum Ein- und Auskuppeln des Elektromotors –, die großen Spielraum für teile- und raumreduzierte Baugruppen-Konstruktionen bieten. Ihren Vorteil, die sonst übliche Lagerung der Freiläufe überflüssig zu machen, teilen sie mit den E-Drive-Freiläufe der HRL-Serie.

• Beim ER geschieht dies über die bereits erwähnte integrierte Radiallagerung, die über mitlaufende Rollenpaare im Kunststoffkäfig erfolgt.

• Der HRL hingegen verfügt – durch Einsatz einer Lagerscheibe am Freilauf – über eine kombinierte Radial- und Axiallagerung.

Der E-Drive-Konstrukteur kann daher auf raumfordernde Wälzlager-Baugruppen komplett verzichten und den Antrieb kompakter und leichter ausführen. „Selbst bei schrägverzahnten Zahnrädern an der Antriebswelle des Motors ist keine weitere Lagerung nötig“, sagt Thomas Heubach. Und klar: Wo weniger Teile zu verbauen sind, sinkt auch der Montageaufwand.

Prädestiniert für den Einsatz an der Tretlagerwelle ist der Käfigfreilauf der Bauart F von Ringspann. Er punktet mit einer integrierten Drehmomentbegrenzung, die den Überlastfall absichert. „Tretlagerwellen von E-Bikes müssen je nach Fahrertyp und Fahrsituation hohe Drehmomente aufnehmen. Bei entsprechender Abstimmung der Bauteile ermöglicht das spezielle Klemmstück-Design des F-Freilaufs das gezielte Durchrutschen beim Überschreiten des anwendungsgerecht definierten Grenzdrehmoments. Das schont den Freilauf und alle benachbarten Komponenten des Antriebs“, erklärt Thoms Heubach. Der E-Bike-Freilauf F ist daher auch eine ideale Lösung für Tretlager-Anwendungen, bei denen sich das maximale Drehmoment nicht exakt prognostizieren lässt.

Freilauf Tpy E millionenfach im Einsatz

Der unangefochtene Beststeller unter den E-Bike-Freiläufen von Ringspann ist nach wie vor die Type E. Unter Verwendung von 160 Millionen Klemmstücken wurde sie weltweit bereits 5,3 Millionen Mal verbaut und bewährt sich als langlebige Universallösung in vielen verschiedenen E-Bike-Antrieben. Mit bis zu 520 Nm liegt die Drehmomentkapazität dieses Klemmstück-Freilaufs um den Faktor 3 höher als jene von Hülsenfreiläufen. Sein optimiertes Design gestattet zudem hohe Bauteiltoleranzen im konstruktiven Umfeld.

Serienmäßig offeriert Ringspann die E-Bike-Freiläufe aller vier Baureihen für Wellen mit Durchmessern von circa 25 mm bis 60 mm. Die Klemmstücke bestehen aus gehärtetem Chromstahl, die Käfige hingegen aus Polyamid. Dabei sind alle Freiläufe in ihrer Konstruktion so gestaltet, dass sich anwendungsspezifische Modifikationen und Sonderausführungen rasch umsetzen lassen

* Alexander Regenhardt ist freier Fachjournalist in Darmstadt.

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