CN101171169B - 前管轴承的定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种如自行车这样的双轮车中前管轴承的定位装置。前管轴承具有上部和下部轴承单元，通过它们将双轮车轮叉的颈管与双轮车的车架的前管可旋转地连接起来。本发明的定位装置，包括位于上部轴承单元(3)的上方且可锁定于颈管(2)上的轴承座，该轴承座与对上部轴承单元(3)施加轴向压力的机构——以下称作轴向压力机构——处于功能关联的连接状态。优点在于前管轴承的间隙定位与车把的固定完全无关。将本发明的轴承座以其轴向压力机构安放于颈管上，直到被阻挡于上部轴承单元上，轴承座相对于颈管锁定。之后，借助于上述机构将轴向压力施加于上部轴承单元上。

Description

前管轴承的定位装置

技术领域

本发明涉及一种如自行车这样的双轮车中前管轴承的定位装置。

背景技术

为了在属于双轮车车架的前管和轮叉的颈管之间实现无间隙支承，必须在其轴承上永久性安置一根轴向的颈管。为此，在现有技术的螺纹连接中，或者借助于一个拧入到轮叉的颈管中去的调节螺栓使车把外伸梁顶压到上部轴承单元的一个开口压力环上(US 5095770)，或者使一个拧到颈管上的固定螺母将一个紧固环压靠于锥形的对中环上(US 5544905)。这里的螺纹连接由于受到颈管横截面的限制，所具有的螺纹很弱，并且因为它们引发应力集中作用于颈管上，稳定性也有限。

为了避免这些缺点，开发了卡头连接，来实现颈管和前管之间的无间隙连接。卡接作用也是通过具有锥形外表面的开口压力环来实现的，它们将所施加的轴向作用力转换成作用于颈管上的正应力。原则上，车把外伸梁的间隔管作为压力传递器，其中，作用于间隔管上的轴向力是通过丝锥销钉或者螺栓施加上去的，它们与安置于颈管中的张开构件具有功能上的连接：当提拉螺栓时，使张开构件抓牢于颈管的内壁上(US 6126323)，或者沿径向受压张开，这样，在压力作用下，它们贴靠于颈管的内壁上(DE 19644968A1)。这种方案的缺点是：将销钉或者螺栓拧紧时，轴向力作用于轴承上，同时也将车把外伸梁固定住了。这样，可能会出现下面的情况：为了达到可靠地固定车把所需要的作用力，作为轴向力过大，而由此导致前管轴承变得很难接触到。另一方面，每次松动螺栓时，比如为了更好地行走而转动车把时，轴承中的间隙都会增大。此外，借助于张开构件在颈管的内部进行固定，涉及到了相对复杂的结构。此外还有作用于颈管内壁上的紧固力也可能导致其发生不希望出现的变形，因此造成车把外伸梁很难从颈管上拆卸下来、甚至根本拆不下来。颈管的机械损伤增加了它在特殊的载荷作用情况下发生提前断裂的可能性。

一种前管轴承的自定位器，能够使车把在不影响所设定的轴承间隙的情况下拆卸下来。它由一个压力环构成，它的内表面加工有尖锐的齿形沟槽，借助于压力元件将压力环与它们一起压靠到颈管的外壁面上。这些压力元件从径向上环绕包围着压力环，可以是由一个锥形螺纹连接器或者一个圆柱形卡环构成(US 5332245)。在这种解决方案中，通过所施加的径向紧固力也使颈管遭受损伤，因为压力环上尖锐的边沿能咬入到颈管的表面中，而这些沟槽能够成为特殊载荷作用下发生提早断裂的原因。

一种类似的、又明显地不对颈管造成机械损伤的解决方案，是将压力环借助于一种螺纹连接器压靠到颈管上，它由上部轴承单元的轴承壳和一个锁紧螺母组成。为此，压力环具有一个上部短、下部长的锥形面、并具有多个沿着轴向朝上敞开的缝隙。通过轴承壳和锁紧螺母的拧接，使得压力环的缝隙之间所遗留的弹性区域挤压颈管(DE G9420884.0)。这种由US 5332245提供的方案以及上面所述的前管轴承的定位器，其缺点是：为了保证轴承的间隙度，首先必须要施加轴向压力，比如通过压下车把外伸梁，使其作用于压力环上，并且施加的压力要一直延续到螺纹连接或卡头连接开始发挥作用为止。手动完成这样的施压，操作人员身体很累，并且也无法保证重复性。

最后，还有一种已知的双轮车前管轴承，其中压力环是上部轴承单元内环的组成部分。在压力环的锥形外表面上，可以安放一个紧固环。压力环的锥形外表面以及紧固环的互补形内表面的构造设计，使得紧固环受到首次压力作用后，连接器自锁，因此能持久性地避免内环的弹性构件发生弹起(DE10330419A1)。如果在前管轴承中也使用承受轴向作用力的圆锥滚子轴承，内环与压力环之间的自锁也防止了内环的弹性构件在装配过程中及装配完成后发生弹起。不过，为了承受圆锥滚子轴承的轴向应力分量，就必需有一个额外的定位器。其缺点就在于：圆锥座连接器不可能随意拆卸。

还已知一种车把轴承-构件组的紧固装置，其中卡固一个C形环于一个无螺纹的颈管上，作为轴承座来施加压力作用。在其内部，该C形环具有一个台肩，它的上面安放着一个与它同心的环件，后者可以径向移动。在其朝向车把轴承的端面上，第一环件具有大量的齿，而在其圆周上具有一个凹口。通过这些齿，它与一个上面同样加工有齿的第二环件的端面实现功能关联。第二环件以其另一个端面贴靠于车把轴承-构件组上。在这个端面上还加工了两条槽，借助于它们，通过两个沿着径向插入到C形环中的销钉来确保使第二环件不会转动。此外，在第一环件所处区域中，C形环还具有一个径向螺纹孔，其中可以拧入一根螺纹销钉。该螺纹销钉以其内侧端头顶靠到第一环件的凹口上。通过旋转螺纹销钉，使第二环件转动，其中，它的齿在第二环件的齿上滑动，因此，它朝车把轴承-构件组的方向进行轴向移动，从而使轴承间隙缩小(DE 19940969A1)。

发明内容

本发明提供的定位装置，所具有的优点在于：定位装置无需施加大的作用力即可操作，也就是说，轴向压力不再需要通过直接手动施加压力作用于轴承单元上的方式来实现。调节装置起到了一种类似于手动调节移动转换器的作用。根据本发明，轴承座包括可锁定于颈管上的卡环和轴向压力装置，后者具有安置于卡环下部且可旋转地移动的压力环。压力环以其下部端面直接或者间接地作用于上部轴承单元上。在卡环和压力环上互相面对的两个端面上，每个都具有至少一个从端面的平面上凸出来的轮廓，这些轮廓中，至少有一个要构成连续地从端面上突出来而形成斜坡。这样的一个或者多个轮廓，在各自的端面上构成平整的楔形。有效的方式是：这样的轮廓总是成对地相对安置。卡环和压力环上设计有沿着切向作用的调节装置，通过它使压力环相对于锁定的卡环旋转。通过操作调节装置，压力环围绕其轴旋转，由此使得从卡环和压力环的端面上凸起来的两个轮廓实现功能关联，并由此增大两个环之间的距离。由于卡环固定安置于颈管上，压力环沿轴向往下移动到上部轴承单元上，按压前管轴承的构件，后者产生轴向和/或径向紧固压力。根据由压力环的旋转运动产生轴向移动过程的运动学行为，反向移动，也就是轴向压力的减弱，由于源自紧固压力而反向作用于颈管上轴向应力分量的缘故，是不可能发生的。因此，前管轴承的这种定位具有持续的可靠性。在本发明的轴承座通过其施加轴向压力的机构--以下称作轴向压力机构--安放于颈管上、并且推送直到被上部轴承单元阻挡住为止，轴承座相对于颈管锁定。之后，轴向压力借助于上述机构施加于上部轴承单元上。可以通过不同的方式、比如通过拧紧销钉或者偏心轮来实现。如果在双轮车的使用过程中间隙变大了，就可以通过对轴向压力机构进行后续调节使其重新缩小。

在自锁式前管轴承中，通过安放紧固环已经产生了轴向压力，如同在DE 10330419A1中所描述的那样。此时，定位装置还可以用作额外定位器。

这一点在使用圆锥滚子轴承时具有特殊优势。

根据本发明的一种优选构造，卡环为一个开口环，为了能锁定于颈管上，在其开口处设计有卡接螺栓。

根据本发明的另一种优势性构造，从端面上凸起的至少一个轮廓，没有坡度，而是呈珠子状(bead-like)构造，因此，在相对位置上的楔形轮廓沿着它滑动、或者它在相对位置上的楔形轮廓上滑动时，起到凸轮作用。

根据本发明的另一种优势性构造，分别设计有至少两个从端面的平面上凸起的轮廓。在由多个轮廓实现轴向移动时，每个轮廓上的表面压力和材料承受的载荷减小。此外，压力环相对颈管倾斜的程度减小，这样，克服了定位装置难于接近的缺点。如果只是设计两个轮廓来实现轴向移动，由于这样的原因它们在径向上也应当相对安置。如果设计三个作用轮廓，就能够完全排除发生倾斜的可能性。

根据本发明中一个具有额外优势的构造，在卡环和压力环的两个互相面对的端面上，这些轮廓都具有上升坡度。其优点是：压力环旋转时相对滑动到一起的轮廓的表面压力减小，并由此能够更容易地调节前管轴承的间隙。

根据本发明的另一种构造，从端面上凸出的轮廓的表面呈现锯齿状的造型。这样，能够对前管轴承的间隙进行间歇性调节，并且，从紧固压力作用于颈管的反向轴向分力，阻止压力环自身回转。

根据本发明的一种另外特别具有优势的构造，作为使压力环相对于卡环旋转的机构，在压力环的边缘区域设计有压力元件，该压力元件的上面沿着切向方向作用有调节装置的执行机构，后者安置于卡环上。

根据本发明中与此相关的一个优势性构造，压力元件由销钉构成。卡环的调节装置安置于卡环的柱面上的一个向外伸出的加强段中。后者的上面加工有一个从下部敞开、沿着卡环的柱面延伸的留空，销钉插入到其中。在柱面的加强段中，此外还安置有与卡环的柱面相切地伸展的螺纹孔，它通到纵向留空之中。作为调节机构，可以将夹紧螺栓拧入到螺纹孔内，以其拧入的一端顶到销钉上，并通过继续旋进而使销钉在留空中移动。

本发明的其他优势及优势性构造，可以从下面所给的具体实施方式和附图中得出。

本发明的一个实施例在附图中给出，以下对其进行详细说明。

附图说明

图1是前管轴承的剖面图，

图2是定位装置的空间立体图，及

图3是定位装置的卡环仰视角度上的立体图。

标识代号表

1     前管

2     颈管

3     上部轴承单元

4     下部轴承单元

5     轴承壳

6     外环

7     内环

8     滚珠

9     卡环

10    压力环

11    槽

12    导向构件

13    楔形凸起

14    销钉

15    纵向留空

16    螺纹孔

17    夹紧螺栓

18    螺栓耳柄

19    卡接螺栓

20    楔形凸起

具体实施方式

从图1可以看到，前管轴承包括前管1。在该前管1中，借助于上部轴承单元3和下部轴承单元4固定有双轮车的轮叉(未图示)的颈管2，该颈管2可以旋转。作为轴承可以使用径向止推滚珠轴承。前管1是双轮车架的组成部分，双轮车架在这里也未图示。为了安放上部轴承单元3，前管1在其上部端头上具有轴承壳5，其中压套着由外环6、内环7及滚珠8组成的滚珠轴承。上部轴承单元3被图2所示的本发明的定位装置所覆盖。该定位装置由卡环9和压力环10组成。压力环10在这里给出的实施例中构造成一个将上部轴承单元3向上整体封闭起来的盖子。为了补偿压力环10和颈管2之间的径向间隙，以及为了将上部轴承单元3密封起来，压力环10在其圆柱形内表面上具有两个槽11来安放密封件，比如O形环密封件。此外，压力环10还具有圆柱形的导向构件12，内环7尽量无间隙地紧贴于该导向构件12的外表面上。压力环10的上部端面上设计加工有三个从端面上凸出来的楔形凸起13，这些楔形凸起13的上升坡度(upward slope)沿着相同的方向，在本实施例中为逆时针方向。此外，从压力环10的上部端面上伸出有销钉14。如从图3中看到的那样，该销钉14能够伸入到在卡环9的壁中所形成的纵向留空15中。该纵向留空15具有与卡环9的柱面相同的曲率，因此，销钉14能够在其中滑动。此外，沿着与卡环9相切的方向，设置有螺纹孔16通入到该留空15之中。该螺纹孔中可以拧入夹紧螺栓17。卡环9制作成分体式，并且在其分割部分上设计有机构来使其牢固卡接于颈管2上。在本实施例中，通过分割形成的卡环9的两个端头在该位置上形成螺栓耳柄18，其中可以拧入卡接螺栓19。从图3中还可以看到，卡环9在其下部的端面上也具有三个从端面上凸出的楔形凸起20。不过，它们的上升坡度与压力环10上凸起13的上升坡度的方向相反。销钉14的位置以及凸起13和20的分界和上升坡度之间要互相配合，使得卡环9的楔形凸起20与压力环10上形状互补的楔形凸起13以等覆盖面接触时，销钉14在留空15中贴靠于壁上，在此处，螺纹孔16中的夹紧螺栓17进入到留空之中。

以下对本发明的工作原理进行详细说明。为了使上部轴承单元3定位，压力环10和卡环9安放到颈管2上、一直推送到接触到内环7的止挡为止。此时，销钉14伸进到卡环9的留空15之中。夹紧螺栓17在此位置上伸进到卡环9中的长度，使得它还没有进入到留空15之中去。接下来调整卡环9的位置，使得卡环9与压力环10之间的距离尽量小，也就是说，楔形凸起13和20互相呈互补状相对贴靠在一起。在此位置上，卡环9通过拧紧卡接螺栓19而牢固地卡在颈管2上。之后，继续将夹紧螺栓17向留空15中拧进，直到它挤压到销钉14上、并且继续旋进，到它受到足够高的反向阻力作用为止，但是不应当使销钉14弯曲或者断裂开，也不要超出螺纹。这样，销钉14完成了在留空15中沿着圆弧的移动。与销钉14固定连接的压力环10也跟随着进行这种短距离的旋转移动，其中，由于楔形凸起13和20的滑动，它也沿着轴向移动了一小段距离，并因此朝向上部轴承单元13的内环7移动。销钉14能够避开夹紧螺栓17的压力作用，直到压力环10固定贴靠到内环7上并将其锁定。压力环10的轴向位移距离在十分之几个毫米到大约1毫米之间。通过在压力环10的槽11中安放如O形环这样的密封件，避免水分和脏物进入到上部轴承单元3之中。此外，所形成的小缝隙还可以通过紧贴卡环9和压力环10的外柱面安放的密封件来加以保护。为了防止压力环10向回滑动而由此导致上部轴承单元3松动，还可以对夹紧螺栓17进行额外加固。

在本说明书以及图例中给出的所有特征，既可以单独地、也可以通过任意方式的互相组合，构成本发明的要点。

Claims (14)

1.一种双轮车的前管轴承的定位装置，其中前管轴承具有上部轴承单元和下部轴承单元，通过所述上部轴承单元和下部轴承单元能够将双轮车的轮叉的颈管与双轮车车架的前管可转动地连接起来，

并且，

所述定位装置包括轴承座，该轴承座位于上部轴承单元(3)的上方并且能够锁定于颈管(2)上，该轴承座与对上部轴承单元(3)施加轴向压力的机构——以下称作轴向压力机构——处于功能关联的连接状态，

其特征为：

-所述轴承座包括能够锁定于颈管(2)上的卡环(9)，

-所述轴向压力机构包括直接处于卡环(9)下面且可旋转地安置的压力环(10)，

-所述卡环(9)和压力环(10)上互相相对的端面上分别具有至少一个从端面的平面上突出的轮廓(20，13)，其中这些轮廓(13，20)中的至少一个具有上升坡度，

-在所述卡环(9)和压力环(10)上设计有使压力环(10)相对于卡环(9)旋转的机构。

2.如权利要求1所述的定位装置，

其特征为：

所述卡环(9)为一个开口环，并且为了能锁定于颈管(2)上而具有卡接螺栓(19)。

3.如权利要求1所述的定位装置，

其特征为：

所述至少一个从端面的平面上突出的但不具有上升坡度的轮廓，为凸轮 形状。

4.如权利要求1或3所述的定位装置，

其特征为：

每个面对的端面上设计加工有至少两个突出的轮廓。

5.如权利要求1或3所述的定位装置，

其特征为：

每个所述互相相对的端面的平面上突出有两个在径向上位置相对的轮廓。

6.如权利要求4所述的定位装置，

其特征为：

每个所述互相相对的端面的平面上突出有两个在径向上位置相对的轮廓。

7.如权利要求1或3所述的定位装置，

其特征为：

分别设计有三个从端面的平面上突出的轮廓(13，20)。

8.如权利要求1所述的定位装置，

其特征为：

所述轮廓在卡环(9)和压力环(10)上两个互相面对的端面上具有坡度。

9.如权利要求4所述的定位装置， 

其特征为：

所述轮廓在卡环(9)和压力环(10)上两个互相面对的端面上具有坡度。

10.如权利要求5所述的定位装置，

其特征为：

所述轮廓在卡环(9)和压力环(10)上两个互相面对的端面上具有坡度。

11.如权利要求6所述的定位装置，

其特征为：

所述轮廓在卡环(9)和压力环(10)上两个互相面对的端面上具有坡度。

12.如权利要求7所述的定位装置，

其特征为：

所述轮廓在卡环(9)和压力环(10)上两个互相面对的端面上具有坡度。

13.如权利要求1所述的定位装置，

其特征为：

作为使压力环(10)相对于卡环(9)旋转的机构，在压力环(10)上装备有压力元件，该压力元件的上面具有安置于卡环(9)上的调节装置的执行机构沿着切向施加作用。

14.如权利要求13所述的定位装置， 

其特征为：

所述压力元件为销钉(14)，所述卡环(9)的调节装置包括卡环(9)柱面上的加强段，该加强段中加工有用于安置销钉且沿着卡环(9)的柱面延伸的留空(15)，所述留空与一个与卡环(9)的柱面相切地伸展的螺纹孔(16)相连通；作为调节机构，可以将夹紧螺栓(17)拧入到螺纹孔(16)内，使拧入的一端顶到销钉(14)上，并通过继续旋进而使销钉(14)在留空(15)中移动。 

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