DE10330419A1 - Steering head bearing for two-wheeled vehicles - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung geht aus von einer Steuerkopflagerung für Zweiradfahrzeuge, die eine obere und eine untere Lagereinheit aufweist, durch die ein mit der Gabel des Zweiradfahrzeuges starr verbundenes Schaftrohr mit einem Steuerkopfrohr des Rahmens des Zweiradfahrzeuges spielfrei drehbeweglich verbindbar ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß besteht der mit dem Schaftrohr (2) zu verbindende Innenring (10) der oberen Lagereinheit (4) aus einem Führungsteil (11) und einem sich nach oben an das Führungsteil (11) anschließenden Spannteil (12). Der Außendurchmesser des Spannteils (12) verjüngt sich nach oben hin und ist radial elastisch verformbar. Auf die Außenfläche des Spannteils (12) ist ein das Spannteil (12) gegen das Schaftrohr (2) pressender Spannring (14) selbsthaltend aufsetzbar. DOLLAR A Das hat den Vorteil, dass der Innenring der oberen Lagereinheit direkt mit dem Schaftrohr spielfrei verbindbar ist. Die Verbindung von Schaftrohr und Innenring erfolgt durch den Spannring in allen Richtungen spielfrei. Nach einer einmaligen axialen Druckaufbringung auf den Spannring verharrt dieser selbsthemmend und verhindert dauerhaft ein Auffedern des elastischen Teils des Innenrings.The invention relates to a control head bearing for two-wheeled vehicles, which has an upper and a lower bearing unit, through which a rigidly connected to the fork of the two-wheeled vehicle steer tube with a head tube of the frame of the two-wheeled vehicle is rotatably connected without play. DOLLAR A According to the invention with the shaft tube (2) to be joined inner ring (10) of the upper bearing unit (4) consists of a guide member (11) and an upward on the guide member (11) adjoining the clamping member (12). The outer diameter of the clamping part (12) tapers towards the top and is radially elastically deformable. On the outer surface of the clamping part (12) is a clamping part (12) against the shaft tube (2) pressing clamping ring (14) self-supporting placed. DOLLAR A This has the advantage that the inner ring of the upper bearing unit can be connected directly to the shaft tube without play. The connection of shaft tube and inner ring takes place through the clamping ring in all directions without play. After a single axial pressure application to the clamping ring this remains self-locking and permanently prevents springing of the elastic part of the inner ring.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Steuerkopflagerung für Zweiradfahrzeuge nach der Gattung des Hauptanspruches, beispielsweise Fahrräder.The The invention is based on a control head bearing for two-wheeled vehicles according to the preamble of the main claim, for example bicycles.
Die drehbewegliche Verbindung von Vorderradgabel und Lenker mit dem Rahmen eines Zweiradfahrzeuges wird durch einen sog. Steuerkopf realisiert. Dieser besteht aus einer oberen und einer unteren Lagereinheit, wobei in der Regel der Innenring der Lagereinheiten mit dem Schaftrohr der Gabel und der Außenring mit dem Steuerkopfrohr, das Teil des Rahmens des Zweiradfahrzeuges ist, fest verbindbar sind. Um eine in allen Richtungen spielfreie Lagerung zu erreichen, muss ein dauerhaft fester Sitz des Schaftrohres in den Lagerringen gewährleistet werden. Die Außenringe werden in der Regel in das Steuerkopfrohr eingepresst. Um jedoch das eine gewisse Länge aufweisende Schaftrohr, das sowohl durch die untere als auch durch die obere Lagereinheit hindurch gesteckt werden muss, leicht montieren zu können, weist dieses oberhalb seines Lagersitzes für die untere Lagereinheit einen etwas reduzierten Durchmesser auf. Dadurch entsteht zwischen dem Außendurchmesser des Schaftrohres und dem Innendurchmesser des Lagerringes der oberen Lagereinheit ein unzulässig großes Spiel. In Steuerkopflager-Anordnungen gemäß der US-Patente 5,095,770 und 6,126,323 wird dieses durch einen geschlitzten Druckring ausgeglichen. Er besitzt eine konische Außenfläche, mit der er an der komplementär konischen Innenfläche des zugehörigen Lagerrings anliegt. Sein Innendurchmesser ist so dimensioniert, dass sich der Druckring leicht über das Schaftrohr schieben lässt, was außerdem noch durch den Schlitz unterstützt wird. Der Schlitz gewährleistet auch, dass sich der Druckring bei der Aufbringung des axialen Druckes exakt an die konische Fläche des Lagerringes anlegt und dabei gleichzeitig das Schaftrohr fest umschließt. Zur Arretierung des Druckringes wird der Vorbau des Lenkers auf das Schaftrohr aufgesetzt, mittels einer Feststellschraube axial gegen den Druckring gedrückt und selbst mittels Schrauben mit dem Schaftrohr fest verbunden.The rotatable connection of front fork and handlebar with the Frame of a two-wheeled vehicle is by a so-called control head realized. This consists of an upper and a lower storage unit, usually the inner ring of the bearing units with the shaft tube the fork and the outer ring with the steering head tube, the part of the frame of the two-wheeled vehicle is firmly connectable. To a play-free in all directions To achieve storage, a permanently tight seat of the steerer tube must be used guaranteed in the bearing rings become. The outer rings are usually pressed into the steering head tube. However that a certain length having shaft tube, both through the lower and through the upper bearing unit must be inserted, easy to assemble can, has this above its bearing seat for the lower bearing unit a slightly reduced diameter. This creates between the outer diameter of the shaft tube and the inner diameter of the bearing ring of the upper Storage unit inadmissible great Game. In control head bearing assemblies according to the US Patents 5,095,770 and 6,126,323 this is compensated by a slotted pressure ring. It has a conical outer surface, with he at the complementary conical inner surface of the associated Bearing ring is present. Its inside diameter is dimensioned that the pressure ring slightly over push the shaft tube, what else still supported by the slot becomes. The slot ensures Also, that the pressure ring in the application of the axial pressure exactly to the conical surface of the bearing ring applies while firmly enclosing the shaft tube. to Locking of the thrust ring is the stem of the handlebar on the Stem tube attached, axially against by means of a locking screw pressed the pressure ring and even firmly connected by screws with the shaft tube.
Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass bei der Montage der oberen Steuerkopflagerung der axiale Druck auf den Druckring ständig aufgebracht und danach auch gehalten werden muss. Zur Aufbringung der axialen Kräfte auf den Druckring sind wiederum zusätzliche Klemmverbindungen in das Schaftrohr einzubringen. Der Kegelsitz ist also ständig bestrebt, den Lenkervorbau nach oben zu drücken. Bei extremen Beanspruchungssituationen, die insbesondere bei Bremsvorgängen vorherrschen, treten innerhalb des Schaftrohres hohe Biegekräfte auf, die auch die Steuerkopflagerung extrem belasten. Dabei kann es vorkommen, dass der Druckring auf dem Lagerring zu rutschen beginnt. Infolgedessen kommt es zu Verschleiß und einer Vergrößerung des Spiels zwischen Schaftrohr und Steuerkopfrohr.Of the Disadvantage of this solution is that when mounting the upper steering head bearing the axial pressure on the pressure ring constantly applied and after also has to be kept. For applying the axial forces The pressure ring are in turn additional Insert clamping connections in the shaft tube. The bowling seat is so constant strives to push the handlebar stem upwards. In extreme stress situations, the especially during braking prevail, occur within the shaft tube high bending forces, which also burden the steering head bearing extremely. It may happen that the pressure ring on the bearing ring starts to slip. Consequently it comes to wear and tear an enlargement of the Game between shaft tube and steering head tube.
Die Erfindung und ihre VorteileThe invention and their benefits
Die erfindungsgemäße Steuerkopflagerung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, dass der Innenring der oberen Lagereinheit, obgleich er zunächst leicht auf das Schaftrohr aufschiebbar ist, direkt mit dem Schaftrohr spielfrei verbindbar ist. Funktionstechnisch besteht der Innenring der Lagereinheit quasi aus zwei Teilen, nämlich einem Führungsteil und einem Spannteil. Das bei derartigen Lagern an sich bekannte, in der Regel zylindrische Führungsteil nimmt das Schaftrohr leichtgängig auf. Deshalb ist sein Innendurchmesser auch etwas größer als der Außendurchmesser des Schaftrohres. Es wurde erfindungemäß nach oben hin durch einen ringförmigen Teil erweitert, der in radialer Richtung elastisch verformbar ist und dessen Außendurchmesser sich nach oben hin verjüngt. Die in allen Richtungen spielfreie Verbindung von Schaftrohr und Innenring erfolgt durch einen Spannring, der das radial elastische Spannteil des Innenrings der oberen Lagereinheit gleichmäßig gegen das Schaftrohr drückt. Nach einer einmaligen axialen Druckaufbringung auf den Spannring verharrt dieser selbsthemmend in der durch die Druckkraft aufgebrachten Lage und verhindert dauerhaft ein Auffedern des elastischen Teils des Innenrings. Bei Steuerkopflagerungen für Fahrräder, in denen lediglich Schrägkugellager verwendet werden, ist nicht unbedingt eine zusätzliche axiale Sicherung des Spannringes erforderlich. Werden allerdings auch axiale Kräfte aufnehmende Kegelrollenlager verwendet, verhindert die Selbsthemmung zwischen Innenring und Druckring zwar ein Auffedern des elastischen Teils des Innenrings bei bzw. nach der Montage, jedoch ist zur Aufnahme der axialen Kraftkomponente der Kegelrollenlager eine Sicherung erforderlich.The Control head bearing according to the invention the characterizing features of the main claim has the contrast Advantage that the inner ring of the upper bearing unit, although he first Slightly pushed onto the shaft tube, directly with the shaft tube can be connected without play. Functionally, the inner ring consists the storage unit quasi two parts, namely a guide part and a clamping part. The known in such camps, in usually cylindrical guide part takes the shaft tube smoothly on. That's why its inside diameter is slightly larger than the outside diameter of the shaft tube. It was erfindungemäß upwards by a annular Part extended, which is elastically deformable in the radial direction and its outer diameter tapers upwards. The backlash-free connection in all directions of shaft tube and Inner ring is made by a clamping ring, which is the radially elastic clamping part of the inner ring of the upper bearing unit presses evenly against the shaft tube. To a one-time axial pressure application remains on the clamping ring this self-locking in the applied by the pressure force position and permanently prevents springing of the elastic part of the The inner ring. For steering head bearings for bicycles in which only angular contact ball bearings used is not necessarily an additional axial securing of the Clamping ring required. Become however also axial forces receiving Tapered roller bearings used, prevents self-locking between inner ring and pressure ring although a springing of the elastic part of the inner ring during or after assembly, however, is to accommodate the axial force component the tapered roller bearing requires a fuse.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Innenring der oberen Lagereinheit einteilig ausgebildet, d. h. Führung- und Spannteil bestehen aus ein und demselben Material. Das ist fertigungstechnisch von Vorteil, da die Verbindung der beiden Funktionseinheiten entfallen kann, gewährleistet aber auch eine hohe Stabilität der Verbindung. Andererseits ist es aber auch möglich, das Spannteil aus einem elastischeren Material als das Führungsteil herzustellen. Allerdings muss dann eine dauerhaft feste Verbindung zwischen beiden Teilen, beispielsweise durch Kaltpressen oder Kleben hergestellt werden.To An advantageous embodiment of the invention is the inner ring the upper bearing unit integrally formed, d. H. Leadership and Clamping part consist of one and the same material. That is manufacturing technology advantageous because the connection of the two functional units omitted can, guaranteed but also a high stability the connection. On the other hand, it is also possible, the clamping part of a more elastic material than the guide part manufacture. However, then has a permanently fixed connection between the two parts, for example by cold pressing or gluing getting produced.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Außenfläche des sich nach oben hin verjüngenden Spannteils konisch ausgebildet. Die Innenfläche des Spannringes besitzt dazu die komplementäre Konizität. Diese kegelförmige Mantelfläche des Spannteils ist ebenso wie die komplementäre Innenfläche des Spannrings zum einen fertigungstechnisch auf einfache Weise herstellbar, zum andern besitzen derartige, ähnlich einem Kegelpressverband ausgebildete Paarungen eine hohe Selbsthemmung der gegeneinander gedrückten Flächen, die bereits allein schon durch manuellen Druck des Spannrings auf den Innenring dauerhaft erreicht wird. Zur Gewährleistung der Selbsthemmung ist ein dementsprechender Winkel des Konus bzw. ein dementsprechendes Kegelverhältnis zu wählen. Winkel bzw. Kegelverhältnisse, wie sie bei einem Kegelpressverband üblich sind, erfordern zum Lösen der Verbindung von Spannteil und Spannring die Zuhilfenahme von Werkzeugen. Je größer der Winkel bzw. je kleiner das Kegelverhältnis, desto leichter lässt sich die Verbindung wieder lösen.To a further advantageous embodiment of the invention is the Outside surface of the tapering upwards Clamping part conical. The inner surface of the clamping ring has to the complementary Taper. This conical surface of the Clamping part as well as the complementary inner surface of the clamping ring on the one hand manufacturing technology in a simple manner, on the other hand have such, similar to one Cone compress bandages trained high self-locking pairings the pressed against each other surfaces, already alone by manual pressure of the clamping ring on the inner ring is reached permanently. To ensure self-locking is a corresponding angle of the cone or a corresponding taper ratio to choose. Angle or conical conditions, as is customary with a conical-pressing dressing, require to release the connection of clamping part and clamping ring the use of tools. ever bigger the Angle or the smaller the cone ratio, the easier it is release the connection again.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die elastische Verformbarkeit des Spannteils durch mehrere in den konischen Teil eingebrachte Längsschlitze erreicht. Das ist vor allem dann notwendig, wenn der Innenring einteilig ausgebildet ist.To a further advantageous embodiment of the invention is the elastic deformability of the clamping part by several in the conical Part introduced longitudinal slots reached. This is especially necessary if the inner ring formed in one piece is.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die selbsthemmende Verbindung von Spannteil und Spannring durch eine besondere Oberflächengestaltung der konischen Oberfläche des Spannteils, beispielsweise durch umlaufende Riefen oder Rillen, erzielt werden. In diesem Fall kann der Spannring aus einem einfachen Stahlring, einer Scheibe oder auch einen zylindrischen Teil mit an dessen Innenwandung befindlichen Rastelementen bestehen.To a further advantageous embodiment of the invention, the Self-locking connection of clamping part and clamping ring by a special surface design the conical surface the clamping part, for example by circumferential grooves or grooves, be achieved. In this case, the clamping ring can be made from a simple Steel ring, a disc or a cylindrical part with the inner wall located locking elements are made.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Innendurchmesser des Spannteils kleiner als der Innendurchmesser des Führungsteils ausgebildet. Er kann genauso groß oder sogar etwas kleiner sein als der Außendurchmesser des Schaftrohres. Das hat den Vorteil, dass das Schaftrohr bereits spielfrei montiert werden kann. Beim Durchschieben des Schaftrohres durch den Innenring weitet sich dessen Spannteil auf, die Innenfläche des Spannteils liegt dabei aber immer am Schaftrohr an. Es muss also kein Zwischenraum zwischen Schaftrohr und Innenring der oberen Lagereinheit geschlossen bzw. überbrückt werden.To A further advantageous embodiment is the inner diameter the clamping part is smaller than the inner diameter of the guide part educated. He can be just as tall or even a little smaller its than the outside diameter of the shaft tube. This has the advantage that the shaft tube already play can be mounted. When pushing through the shaft tube through the inner ring widens on the clamping part, the inner surface of the But tensioning part is always on the shaft tube. So it has to be no space between shaft tube and inner ring of the upper bearing unit closed or bridged.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Spannring als Abdeckung für die obere Lagereinheit ausbildet. Das hat den Vorteil, dass mit einem einzigen Montageschritt das Schaftrohr fixiert und die obere Lagereinheit verschlossen ist.To Another embodiment of the invention is the clamping ring as Cover for forming the upper bearing unit. This has the advantage of having one single mounting step fixed the shaft tube and the upper bearing unit is closed.
Schließlich kann nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Spannring Ausnehmungen zur Aufnahme von Dichtungen aufweisen. Das hat den Vorteil, dass die obere Lagereinheit dann auch durch den Spannring wasserdicht verschlossen werden kann.Finally, can according to a further advantageous embodiment of the invention Clamping ring have recesses for receiving seals. The has the advantage that the upper storage unit then by the Clamping ring can be sealed watertight.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beispielbeschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further Advantages and advantageous embodiments of the invention are the following example description, the drawing and the claims.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.One embodiment The invention is illustrated in the drawing and in the following described in more detail.
Es zeigen:It demonstrate:
Nach
dem Aufsetzen der konischen Flächen von
Spannteil
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the following claims and the drawing Features can both individually and in any combination with each other invention essential be.
- 11
- Gabelfork
- 22
- Schaftrohrsteerer
- 33
- Untere LagereinheitLower storage unit
- 44
- Obere LagereinheitUpper storage unit
- 55
- SteuerkopfrohrHead tube
- 66
- Lagerschalebearing shell
- 77
- Außenringouter ring
- 88th
- KäfigCage
- 99
- Kugelnroll
- 1010
- Innenringinner ring
- 1111
- Führungsteilguide part
- 1212
- Spannteiltensioning part
- 1313
- Schlitzeslots
- 1414
- Spannringclamping ring
- 1515
- O-RingdichtungO-ring seal
- 1616
- Lippendichtunglip seal
Claims (9)
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