DE19828009A1 - Vorrichtung zur drehbaren Lagerung einer Radnabe eines Zweiradfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur drehbaren Lagerung einer Radnabe eines Zweiradfahrzeuges, insbesondere eines Fahrrades, welche Vorrichtung die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung dieser Art zu schaffen, die sich durch eine einfache und zuverlässige Bauweise auszeichnet und einen einfa­ chen und schnellen Zusammenbau ermöglicht. Diese Aufgabe ist erfindungs­ gemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel, das eine metallische Achswelle vorsieht, beispielsweise aus einer Leichtmetall-Legierung, wird das konische Ringele­ ment, das für das Festlegen der Radlager vorgesehen ist, axial in seine Wirk­ stellung mittels einer Ringmuller gedrückt, die auf einen mit Gewinde versehe­ nen Endteil der Achswelle aufgeschraubt ist.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist dieser Endteil der Achswelle glatt (d. h. gewindefrei), und das ringförmige Element wird mittels eines ringförmigen Spanners axial beaufschlagt, der auf der Achswelle verschiebbar ist. Sowohl die Ringmutter des ersten Ausführungsbeispiels als auch der ringförmige Spanner des zweiten Ausführungsbeispieles sind geschlitzt und weisen eine tangentiale Spannschraube auf, um die Ringmutter bzw. den ringförmigen Spanner auf der Achswelle in der Wirkstellung zu verriegeln.

Das zweite Ausführungsbeispiel ist insbesondere für den Fall gedacht, bei dem der Achswelle aus einem Kompositwerkstoff gefertigt und daher nicht geeignet ist, um ein Gewinde an ihrem Endteil auszubilden. Außerdem weist in diesem Fall die Achswelle eine regelrechte Zylinderform auf, so daß beide Radlager, die die Nabe abstützen, mit einem konischen, klemmenden Ringelement der oben beschriebenen Art versehen sind. In dem Fall jedoch, in dem die Achs­ welle aus metallischem Werkstoff gefertigt ist, kann der Innenring eines der zwei Lager gegen eine konische Oberfläche angedrückt werden, die unmittel­ bar an einem Ende der Achswelle ausgebildet ist, während das entgegenge­ setzte Lager mit dem konischen Ringelement versehen ist, wie es oben be­ schrieben ist.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 einen in größerem Maßstab gezeichneten Ausschnitt von Fig. 1;

Fig. 3 eine auseinandergezogen gezeichnete perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispieles von Fig. 1 und 2;

Fig. 4 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung und

Fig. 5 eine auseinandergezogen gezeichnete perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels von Fig. 4.

Es wird zunächst auf Fig. 1 bis 3 Bezug genommen. Eine Radnabe für ein Rad eines Fahrrades ist als Ganzes mit 1 bezeichnet und weist einen Körper aus metallischem Werkstoff auf, beispielsweise aus einer Leichtmetall-Legierung, der rohrförmig ist und einen axialen Hohlraum 2 begrenzt. Bei dem dargestell­ ten Beispiel weist der Körper der Nabe 1 einen zentralen Teil 3 auf, der eine zylindrische Form mit konstantem Durchmesser und zwei glockenförmige, erweiterte Endteile 4 mit ringförmigen Flanschen 5 aufweist, die zur Befesti­ gung der radial innenliegenden Enden von Speichen des Fahrradrades benutzt werden.

Die Nabe 1 ist auf einer Achswelle 6 drehbar gelagert, die ebenfalls aus metallischem Werkstoff gefertigt und an ihren Enden an einem Fahrradrahmen zu befestigen ist. Zu diesem Zweck weist bei dem dargestellten Beispiel die Achswelle 6 zwei Halbachsen 7, 8 an ihren Enden auf, von denen die Halb­ achse 8 einstückig mit der Achswelle 6 ausgebildet ist und die Halbachse 7 ein gesondertes Bauteil ist, das an einem mit Innengewinde versehenen Endteil 9 in den inneren zylindrischen Hohlraum 10 der Achswelle eingeschraubt ist.

Die Nabe 1 ist auf der Achswelle 6 mittels zweier Wälzlager drehbar gelagert, die beim dargestellten Beispiel zwei Kugellager 11,12 sind, die sowohl Axial­ kräfte als auch Radialkräfte übertragen können, die zwischen Nabe 1 und Achswelle 6 wirksam sind. Die zwei Kugellager 11, 12 weisen Innenringe 11a bzw. 12a auf, welche drehfest mit der Achswelle 6 verbunden sind, sowie Außenringe 11b bzw. 12b auf, die drehfest mit der Nabe 1 verbunden sind.

Gemäß der Erfindung wird der Zusammenbau der oben beschriebenen Einheit bewirkt, indem ein Ringelement 13, das eine äußere Konusfläche 13a und eine innere Zylinderfläche besitzt, zwischen Achswelle 6 und Innenring 11a des Kugellagers 11 eingesetzt wird. Zu diesem Zweck weist die innere Oberfläche des Innenringes 11a einen Konusteil 14 auf, der mit der äußeren Konusfläche 13a des Ringelementes 13 in Berührung ist. Letzteres wird axial nach rechts (entsprechend Fig. 1) gedrückt, bis es eine Wirkstellung erreicht, in der es den Innenring 11a des Lagers 11 drehfest an der Achswelle 6 sichert. Gleichzeitig wird der Außenring 11b gegen eine Ringschulter 15 gespannt, die in der Oberfläche des Hohlraumes 2 der Nabe 1 ausgebildet ist.

Das konische Ringelement 13 wird axial in seine endgültige Wirkstellung, in der das Kugellager 11 im Einbauzustand festgelegt ist, mittels einer Ringmutter 16 gedrückt, die auf einen mit Außengewinde versehenen Endteil 17 der Achswelle aufgeschraubt ist.

Am entgegengesetzten Ende der Achswelle 6 weist letztere einen Teil 18 mit einer Konusfläche auf, die mit einem entsprechenden konischen Flächenteil 19 zusammenwirkt, der an der inneren Oberfläche des Innenringes 12a des Kugel­ lagers 12 ausgebildet ist. Wenn das konische Ringelement 13 bis zu seiner Wirkstellung gedrückt ist, d. h. nach rechts bezüglich Fig. 1, wird die auf das Kugellager 11 aufgebrachte Axialkraft über die Radnabe 1 auf das Kugellager 12 übertragen, so daß dessen Innenring 12a an dem konischen Oberflächenteil 18 der Achswelle 6 angreift und dadurch ein sicheres Festspannen auch für das Kugellager 12 bewirkt.

Wenn die Ringmutter 16 aufgeschraubt ist, bis sie das konische Ringelement 13 in seine Wirkstellung drückt, kann sie in dieser Stellung verriegelt werden. Zu diesem Zweck weist die Ringmutter 16 einen Schlitz 16a auf und ist mit einer tangentialen Spannschraube 16b versehen, die angezogen werden kann, um die Ringmutter 16 durch Reibung in der erreichten Stellung zu verriegeln. Es versteht sich, daß anstelle dieser Anordnung ein anderes Spann- und Verriege­ lungsmittel angewendet werden kann, beispielsweise eine Ringmutter mit einer zusätzlichen Gegenmutter oder eine selbstsichernde Ringmutter.

Fig. 4 und 5 zeigen eine Abwandlung, die einen Fall betrifft, bei dem die Achswelle 6 einen regelrechten zylindrischen Körper aus einem Komposit­ werkstoff besitzt, beispielsweise einem Kohlefaserwerkstoff, und kein Außenge­ winde nach Art des mit Außengewinde versehenen Endteiles 17 besitzt, da eine solche Bearbeitung an einem Werkstoff dieser Art nicht durchführbar ist. In diesem Falle werden beide Lager 11, 12 mittels betreffender konischer Ring­ elemente 13 bzw. 13' gespannt. Ferner sind bei diesem Beispiel wiederum, da die Achswelle 6 eine regelrechte zylindrische Form haben muß, beide Halb­ achsen 7, 8 durch von der Achswelle 6 gesonderte Elemente gebildet, die in die Endteile des inneren Hohlraumes 10 der Achswelle 6 eingeklebt sind. Außerdem wird in diesem Falle, da die äußere Oberfläche der Achswelle 6 keinerlei Gewinde aufweisen kann, das konische Ringelement 13 gegen seine Wirkstellung hin mittels eines ringförmigen Spanners 16' gedrückt, der, ähnlich wie die Ringmutter 16 des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels, einen Schlitz 16'a und eine Spannschraube 16'b aufweist, die angezogen werden kann, um den ringförmigen Spanner 16' mittels Reibung auf der Achswelle 6 festzuklemmen. Wenn der Spanner 16' das ringförmige Element 13 gegen seine Wirkstellung drückt, wird das Lager 11 in ähnlicher Weise gespannt wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurde, während das Lager 12 ge­ spannt wird, da sein Innenring 12a auf das konische Ringelement 13' gedrückt wird, welches axial mittels einer Distanzierhülse 20 und einen Ringflansch 21 an der Halbachse 18 gesichert ist, welcher sich über den Außendurchmesser der Achswelle 6 hinaus erstreckt.

Die Druckkraft, welche auf den ringförmigen Spanner 16' aufgebracht werden muß, um die Einheit im zusammengebauten Zustand zu spannen, kann bei­ spielsweise mittels eines Werkzeuges ausgeübt werden, das eine Schraube beinhaltet, die über die gesamte Länge des inneren Hohlraumes 10 der Achs­ welle 6 und durch zentrale Bohrungen 8a und 7a der Halbachsen 8 bzw. 7 hindurchgesteckt wird. Diese Schraube weist einen Kopf auf, der sich gegen die Halbachse 8 abstützt. Eine am anderen Ende auf diese Schraube aufgeschraubte Mutter ermöglicht es, eine Kraft auf die ringförmigen Spanner 16' auszuüben. Das oben beschriebene Werkzeug ist jedoch in den beigefügten Zeichnungen nicht dargestellt, da es für sich allein keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet und da es möglich ist, den Spanner 16' auf andere Weise anzubringen, wie es für den einschlägigen Fachmann ohne weiteres ersichtlich ist.

Im Falle des in Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispieles weist die Radnabe 1 einen zentralen Teil 3 auf, dessen Innendurchmesser nur geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Achswelle 6, um eine gute Abstützung für diese Achswelle zur Verfügung zu stellen, was eine übermäßige Biegung derselben verhindert.

Es versteht sich, daß bei gleichbleibendem Grundprinzip der Erfindung die baulichen Einzelheiten und die Ausführungsbeispiele weitgehend gegenüber dem, was beschrieben und lediglich beispielhaft dargestellt ist, abgewandelt werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur drehbaren Lagerung einer Radnabe eines Zweiradfahr­ zeuges, insbesondere eines Fahrrades, die aufweist:

• - eine Achswelle (6), die sich durch den Hohlraum (2) der Nabe (1) erstreckt,
• - ein Paar Wälzlager (11, 12), die zwischen die äußere Oberfläche der Achswelle (6) und die Fläche des Hohlraumes (2) der Nabe (1) eingefügt sind und die jedes einen Innenring (11a, 12a) und einen Außenring (11b, 12b) besitzen, die an der Achswelle (6) bzw. der Nabe (1) festgelegt sind, und
• - eine Einrichtung zum Festlegen der genannten Lager (11, 12) im zusammengebauten Zustand,
  dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung zumindest ein ringförmi­ ges Element (13) beinhaltet, das eine äußere Konusfläche (13a) aufweist, die zwischen die äußere Oberfläche der Achswelle (6) und den Innenring (11a) eines der Lager (11, 12) eingesetzt ist, daß der Innenring (11a) dieses Lagers eine zumindest teilweise konische Innenfläche (14) in Berührung mit der Konusfläche (13a) des genannten konischen Ringele­ mentes (13) aufweist, daß eine Einrichtung (16, 16') vorgesehen ist, um das konische Ringelement (13) zwischen der Achswelle (6) und dem Lager (11) axial in eine Wirkstellung zu drücken, in der es den Innenring (11a) des genannten Lagers (11) drehfest an der genannten Achswelle (6) fest­ legt, und daß die genannte Einrichtung außerdem dazu eingerichtet ist, das genannte konische Ringelement (13) in der genannten Wirkstellung zu verriegeln.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einrichtung für axiales Drücken des konischen Ringelementes (13) eine Ringmutter (16) mit Innengewinde aufweist, die auf einen mit Gewinde versehenen Endteil (17) der Achswelle (6) aufschraubbar und mit Mitteln (16a, 16b) versehen ist, um sie auf der Achswelle (6) zu verriegeln.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einrichtung für axiales Drücken des konischen Ringelementes (13) einen ringförmigen Spanner (16') aufweist, der verschiebbar auf einem gewin­ defreien Endteil der Achswelle (6) angeordnet und mit Mitteln (16'a, 16'b) versehen ist, um ihn auf der Achswelle (6) zu verriegeln.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges konisches Ringelement (13) vorgesehen und einem der Lager (11) zugeordnet ist und daß das andere Lager (12) auf einem Teil (18) der Achswelle (6) festspannbar ist, der eine konische, unmittelbar an der Achswelle (6) ausgebildete Oberfläche besitzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswelle (6) eine regelrechte zylindrische Form besitzt und daß zwei konische Ringelemente (13, 13') vorgesehen sind, die den zwei Lagern (11 bzw. 12) zugeordnet sind, daß eines dieser konischen Elemente (13) unmittelbar der Kraft ausgesetzt ist, die durch die Einrichtung (16') zum axialen Drücken ausgeübt wird, und daß das zweite konische Ring­ element (13') durch ein Anschlagelement (20, 21) abgestützt ist, das mit der Achswelle (6) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswelle (6) aus metallischem Werkstoff ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswelle (6) aus einem Kompositwerkstoff gefertigt ist.