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Dokumentenidentifikation DE3216958C2 06.06.1991
Titel Befestigung einer Tretlagerwelle
Anmelder FAG Kugelfischer Georg Schäfer KGaA, 8720 Schweinfurt, DE
Erfinder Hofmann, Heinrich, Ing.(grad.), 8720 Schweinfurt, DE;
Ulsenheimer, Horst, Dipl.-Ing., 8721 Dittelbrunn, DE
DE-Anmeldedatum 06.05.1982
DE-Aktenzeichen 3216958
Offenlegungstag 17.11.1983
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 06.06.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.06.1991
IPC-Hauptklasse F16C 35/07
IPC-Nebenklasse B62M 1/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf die Befestigung einer Tretlagerwelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Befestigungseinrichtungen von Wälzlagern bei Fahrradtretlagerungen sind aus der DE-OS 30 24 546 bekannt. Hier wird bereits eine einfache, axiale Fixierung mit Hilfe von Sperrscheiben, die auf einem rauhen Außenringabschnitt des Wälzlagers sitzen und an der Stirnseite der Rahmenbüchse zur Anlage kommen, erreicht. Nachteilig ist hier, daß zum genauen radialen Einbau des Lagers auch die Bohrung der Rahmenbüchse genau bearbeitet sein muß. Außerdem muß ein Lager durch die lange Bohrung der Rahmenbüchse hindurchgedrückt werden. Da wegen des gewünschten Preßsitzes ein axialer Kraftaufwand nötig ist, der über die Wälzkörper weitergeleitet wird, besteht die Gefahr einer Lagerbeschädigung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Befestigungsvorrichtung der eingangs genannten Art so weiter zu verbessern, daß die obengenannten Nachteile vermieden werden und mit einfachen Mitteln auch dann eine genaue axiale und radiale Befestigung der Lager erreicht wird, wenn die Rahmenbüchse nur teilweise oder nicht bearbeitet ist, wobei eine Montage der Einheit ohne Beschädigung der Einzelteile möglich ist.

Die Lösung ist im kennzeichnenden Teil des ersten Anspruchs dargelegt. Die Ansprüche 2 bis 8 umfassen bevorzugte Ausführungen.

Wie schon in der DE-OS 30 24 546 dargelegt, erfolgt die axiale Festlegung der Lager und deren Abstand über die Welle, indem die Laufbahnen in die Welle eingearbeitet sind. Erforderlich ist dann noch der Einbau dieser vormontierbaren Einheit, bestehend aus zwei Lagerreihen, die axial und radial nahezu spielfrei sind, und einer Welle, in die Rahmenbüchse. Dies erfolgt, indem zumindest auf einer Seite der Welle die erfindungsgemäße Zwischenhülse unter radialer Vorspannung zwischen dem Mantel des Außenrings und der roh bearbeiteten Rahmenbüchse eingepreßt wird. Durch die Zahnrippen z. B. am Außenring wird ein Herauswandern der Zwischenhülse verhindert. Damit ist unter Verwendung einfacher Mittel eine einfache Montage des Lagers möglich. Da die Zwischenhülse aus verformbarem Material besteht, kann auch ein Einbau in eine ungenau bearbeitete Bohrung der Rahmenbüchse erfolgen, ohne daß die Funktionsfähigkeit und Lebensdauer der Lager negativ beeinflußt werden. Eine evtl. Bearbeitung ist im übrigen nur in den Bereichen erforderlich, in denen die Zwischenhülse angeordnet ist. Eine vollständige und damit aufwendige Durchbohrung ist nicht nötig.

Aus der US-PS 27 79 641 sind zwar Außenringe von Wälzlagern mit Zahnrippen bekannt, damit wird aber nur ein Teil der hier aufgezeigten Probleme, nämlich die formschlüssige axiale Fixierung eines Teils in einem anderen gelöst.

Bei einer Zahnform und -richtung, wie sie in Anspruch 2 dargestellt wurde, ergibt sich eine leichtere und sichere axiale Fixierung der Zwischenhülse als bei symmetrischen Zahnrippen. In einer Richtung lassen sich die Hülsen leicht montieren, ohne die Kugeln zu verletzen und gleichen axiale Toleranzen aus, während entgegengesetzt eine sichere Positionierung erreicht wird. Im Hinblick auf gewisse Ungenauigkeiten der Lage der beiden Wälzlageraufnahmestellen in der Rahmenbüchse ist es zweckmäßig, die Zahnrippen nur im Bereich der beiden Stirnseiten des Außenrings anzuordnen. Dadurch ergibt sich eine gewisse Wickeleinstellbarkeit, indem sich die Zahnrippen verschieden tief in die Kunststoffhülse eingraben. Das hier angesprochene Problem wird auch gelöst, wenn man anstelle von Hochschulterkugellagern zumindest auf einer Seite ein zweireihiges Pendelkugellager verwendet. Damit die Zwischenhülsen in der glatten Rahmenbüchsenbohrung immer eine bestimmte axiale Position einnehmen und nicht nach innen wandern können, besitzen sie im Teilquerschnitt ein L-förmiges Profil, wobei der radiale Schenkel im eingebauten Zustand bevorzugt an der Stirnfläche der Rahmenbüchse zur Anlage kommt, oder die Hülsen sind glatt und die Rahmenbüchse besitzt Innenschultern. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Zwischenhülse zumindest über einen Bereich von ca. 180° zumindest auf der Mantelseite mit vorzugsweise axial gerichteten Aussparungen zu versehen. Dadurch werden radiale Toleranzprobleme weiter reduziert. Diese Wirkung wird noch verstärkt, wenn die Aussparungen im Mantel- und Bohrungsbereich so gegeneinander versetzt sind, daß sich eine mäanderähnliche Form ergibt.

Die Erfindung wird anhand eines Beispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Teillängsschnitt durch die Tretlagerung eines Fahrrades.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen Teilängsschnitt durch ein einreihiges Rillenkugellager mit abweichender Zahnrippenanordnung.

Fig. 4 zeigt als Variante zu Fig. 3 einen Teillängsschnitt eines zweireihigen Pendelkugellagers.

Fig. 5 zeigt eine speziell ausgebildete Zwischenhülse im Längsschnitt.

Fig. 6 zeigt die Hülse nach Fig. 5 in axialer Draufsicht.

Die Tretlagerung eines Fahrrads ist, wie Fig. 1 zeigt, in der Rahmenbüchse 1 angeordnet. Sie besteht aus einer Welle 2 und den auf beiden Seiten angeordneten Kugellagern 3 und 4 mit hohen Schultern auf beiden Seiten zur Übertragung von Kräften in radialer und in den beiden axialen Richtungen, wobei die Laufbahnen dieser Kugellager direkt in die Welle 2 eingearbeitet sind. Zwischen den Außenringen 3&min; und 4&min; und den Bohrungen 1&min; der Rahmenbüchse 1 ist eine Zwischenhülse 5 und 5&min; aus verformbarem Material, z. B. Kunststoff angeordnet. Damit eine brauchbare Befestigung entsteht, ist zwischen den Zwischenhülsen 5, 5&min; und den Außenringen 3&min; und 4&min; sowie den Rahmenbüchsenbohrungen 1&min; ein Übermaß vorgesehen. Um zu verhindern, daß die Zwischenhülsen 5, 5&min; axial herauswandern, besitzen die Außenringe 3&min; und 4&min; Zahnrippen 6, die sich im Hinblick auf das obengenannte Übermaß in die Zwischenbüchsen 5, 5&min;eingraben. Die axiale Fixierung wird dadurch noch erhöht, daß die Zahnrippen 6 auf der einen Seite, wie insbesondere die Fig. 2 zeigt, senkrechte Flanken 7 besitzen. Von Bedeutung ist noch, daß die axiale Fixierung der Wälzlager 3 und 4 über die Welle 2 erfolgt, und zwar weil die Laufbahnen direkt in diese eingearbeitet sind. Eine gute Lagerung ergibt sich insbesondere dann, wenn diese Lager weder ein Axial- noch ein Radialspiel besitzen.

Die Montage der Lagerung erfolgt in der Weise, daß zumindest die beiden Wälzlager 3 und 4 auf der Welle 2 angeordnet werden. Danach wird die sich durch die Verwendung spezieller Käfige ergebende Baueinheit in die Rahmenbüchse 1 eingebracht. Daraufhin wird zunächst von der einen und dann von der anderen Seite die Zwischenhülse 5 bzw. 5&min; eingepreßt. Damit die Zwischenhülse 5&min; ohne großen Aufwand die gewünschte Lage einnimmt, ist sie, wie Fig. 1, rechte Seite, zeigt, im Querschnitt L-förmig ausgeführt. Das Einpressen der Zwischenhülse 5&min; wird daher dann gestoppt, wenn der dabei entstehende Schenkel 5&min;&min; an der axialen Stirnfläche der Rahmenbüchse 1 zur Anlage kommt. Eine in der Wirkung entsprechende, aber abweichend aufgebaute Ausführung zeigt Fig. 1, linke Seite. Hier besitzt die Bohrung 1&min; der Rahmenbüchse 1 eine Schulter 9, an der die Zwischenhülse 5 axial zur Anlage kommt.

Mit den dargestellten Mitteln ergibt sich eine einfache Befestigung der Wälzlager 3 und 4 in der Rahmenbüchse 1 eines Fahrradtretlagers, und zwar auch dann, wenn dieser Rahmen 1 nicht genau bearbeitet ist. Durch die verformbaren Zwischenhülsen 5 und 5&min; werden nämlich evtl. Ungenauigkeiten in radialer wie axialer Richtung ausgeglichen.

Um insbesondere bei nicht fluchtenden Lagersitzstellen eine Einstellung zu ermöglichen, können die Ausführungen nach Fig. 3 oder 4 Verwendung finden. Bei einem Hochschulterkugellager 10 gemäß Fig. 3 ist eine Einstellung im Lager nicht möglich. Deshalb sind hier am Außenring 11 die Zahnrippen 12 im Bereich der beiden Stirnseiten angeordnet. Dadurch können sich die Zahnrippen 12 verschieden tief in die nicht gezeigte Zwischenhülse eingraben, wodurch eine gewisse Winkeleinstellbarkeit ermöglicht wird. Das gleiche kann auch durch die Benutzung eines zweireihigen Pendelkugellagers 13 gemäß Fig. 4 erreicht werden. Die Einstellbewegung erfolgt hier in der kugeligen Fläche 14&min; des Außenrings 14. Die Zahnrippen 15 sind hier nur auf einer Seite erforderlich.

Damit die Wirkung radialer Ungenauigkeiten noch weiter herabgesetzt wird, kann auch eine Zwischenhülse 5&min;, wie sie in Fig. 5 und 6 dargestellt ist, verwendet werden. Hier besitzt die Zwischenhülse 5&min; über einen Bereich von ca. 180° auf der Mantel- und Bohrungsseite axial gerichtete Aussparungen 8. Diese sind so gegeneinander versetzt, daß jeweils Aussparungen 8 auf der einen Seite Erhebungen 8&min; auf der anderen Seite gegenüberliegen. Durch diese Ausführung der Zwischenhülse 5&min; paßt sich diese Fertigungsungenauigkeiten besser an. Beim Einbau wird man dabei zweckmäßigerweise den nicht mit Aussparungen versehenen Bereich der Zwischenhülse 5 in der Lastzone anordnen. Dadurch wird sichergestellt, daß bei Belastung eine gewisse kleine elastische Verformung nicht überschritten wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Befestigung einer Tretlagerwelle mit zwei darauf im axialen Abstand angeordneten, auf in der Welle eingearbeiteten Laufrillen laufenden Kugeln und Außenringen mit hohen Schultern an zumindest ihren einander zugewandten Stirnseiten gebildeten Wälzlagern in der Rahmenbüchse eines Fahrrads, wobei die Tretlagerwelle mit den Wälzlagern eine vormontierte, als Ganzes axial in die Rahmenbüchse einschiebbare Baueinheit bildet, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. a) zumindest zwischen einem der Außenringe (3&min;, 4&min;) und der Rahmenbüchse (1) ein Ringspalt vorgesehen ist, in dem eine nach dem Einschieben der vormontierten Baueinheit axial eingepreßte Zwischenhülse (5; 5&min;) aus verformbarem Material, insbesondere Kunststoff, unter radialer Vorspannung angeordnet ist, und daß
    2. b) der Außenring (3&min;; 4&min;) oder die Rahmenbüchse (1) zumindest in einem axialen Teilbereich ihrer an der Zwischenhülse (5; 5&min;) anliegenden Fläche mit ringförmig verlaufenden Zahnrippen (6) versehen sind.
  2. 2. Befestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flanke (7) der Zahnrippen (6) senkrecht zur Lagerachse steht, wobei die Zuordnung der anderen schrägen Zahnrippenflanke zu der Zwischenhülse (5;5&min;) so erfolgt, daß deren Bewegung axial nach außen aus der Rahmenbüchse (1) verhindert wird.
  3. 3. Befestigung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnrippen (12) nur im an die beiden Stirnseiten des Außenrings (11) anschließenden Bereich ausgebildet sind und daß das Wälzlager einreihig ist.
  4. 4. Befestigung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (1&min;) der Rahmenbüchse (1) eine Schulter (9) besitzt, an der die Zwischenhülse (5) axial zur Anlage kommt.
  5. 5. Befestigung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenhülse (5&min;) im Teillängsschnitt ein L-förmiges Profil besitzt.
  6. 6. Befestigung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenhülsen (5, 5&min;) zumindest über einen Bereich von ca. 180° zumindest ihres äußeren Umfangs mit axial gerichteten Aussparungen (8) versehen sind.
  7. 7. Befestigung nach Anspruch 6 mit Aussparungen am äußeren und am inneren Umfang der Zwischenhülse, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (8) so gegeneinander versetzt sind, daß jeweils Aussparungen (8) auf dem einen Umfang Erhebungen (8&min;) auf dem anderen Umfang gegenüberliegen.
  8. 8. Befestigung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der beiden Wälzlager ein zweireihiges Pendelkugellager (13) ist.






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