CN106604861A

CN106604861A - 用于调整可相互同轴旋转支承的构件的轴承间隙的装置和可相互同轴旋转地支承的构件的布置系统

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Publication number: CN106604861A
Application number: CN201580045871.8A
Authority: CN
Inventors: S·布赖特费尔德; F·韦德纳
Original assignee: Hwg Khost Wei Tak LLC
Current assignee: Hwg Khost Wei Tak LLC
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2035-08-21
Also published as: EP3186522B1; WO2016029896A1; US10138933B2; EP3186522A1; CN106604861B; US20170254361A1

Abstract

本发明涉及一种用于调整同轴地能相对于彼此旋转地支承的构件的轴承间隙的装置，所述构件通过两个相对于彼此隔开轴向间距设置的滚动轴承(4、5、14、15)可旋转地相互连接。所述装置以一个端侧与所述两个滚动轴承中的一个滚动轴承(5、15)作用连接，而以其相对置的端侧与一支座作用连接。根据本发明，所述装置包括两个环(30、31)，这两个环并排地同轴设置在可旋转地相互嵌套支承的所述构件之一。所述环相互朝向的端面分别具有至少一个从端面的平面伸出的轮廓(32、33)。至少一个所述轮廓(32)设有斜坡，至少一个相对置的轮廓(33)在所述斜坡上滑动。一个所述环(30)以其另一个端面与所述支座作用连接，而另一个环(31)与滚动轴承(4、5、14、15)作用连接。在两个环(30、31)上设有用于相互径向旋转的机构，还设有用于将所述轴向运动的环(31)锁定在所占据的轴向位置中的机构。

Description

用于调整可相互同轴旋转支承的构件的轴承间隙的装置和可相互同轴旋转地支承的构件的布置系统

技术领域

本发明涉及一种权利要求1的前序部分所述类型的调整能相互同轴旋转地支承的构件的轴承间隙的装置，所述构件例如是轮毂中的车轴或壳体中的轴，以及一种权利要求9的前序部分所述类型的能相互同轴旋转地支承的构件的布置系统。

背景技术

用于调整轴承间隙的装置长期以来就是现有技术。这通常涉及通过预紧位移进行的单独调节。借助于规定公差的调整垫圈、中间环或间隔环可以设置希望的预紧力。这种间隙调整较为复杂，因为为了选择合适的调整垫圈或环必须事先测定轴承间隙。没有测定轴承间隙的情况下，只能用不同的调整垫圈或环进行尝试，但在一些情况下，这是非常耗时的，因为为了更换调整垫圈或环必须将构件连同轴承从支承构件的支座或壳体中取出。

还已知以直接的方式例如通过锁定的调节螺母或锁定的锥体来产生支承力。这里，调节螺母压向滚动轴承的固定圈或者锥体压向滚动体，并且在这个位置中利用锁紧螺母锁定。为此，总是需要两个工具。此外，在旋紧锁紧螺母时，调节螺母或锥体总是被略微从其设定的位置中旋出，由此会使间隙重新发生改变，从而需要进行再调节。同样不利的是，在将构件规定在壳体、支架、叉状件或框架中之前，总是必须首先调整轴承间隙。相反，为了改变间隙，总是必须事先松开构件的固定。

发明内容

本发明的目的因此是，开发一种用于调整同轴地能相对于彼此旋转地支承的构件的轴承间隙的装置，在这种装置中，在构件的安装状态下，能够以简单的方式施加和调整用于间隙调整的力。

根据本发明的具有权利要求1的特征部分特征的用于调整能同轴旋转地相互嵌接支承的构件的轴向轴承间隙的装置相对于所述现有技术具有这样的优点，即，所述装置以简单的方式实现了施加和调整用于降低轴承间隙直至用于提供预紧力而要向轴承上施加的力并且还能可靠地保持已经调整的轴向力。所述装置的操作能简单地利用唯一的工具实现。特别有利的是，所述装置能够集成在完整预装配的结构组件中，所述结构组件包括同轴能转动地相互嵌入支承的构件以及所述构件的容纳部，例如壳体、支架或车叉或车架，从而不仅能在预装配的状态下进行间隙调整，而且还能在所有构件功能完备、即准备好使用或准备好行驶的布置结构中进行间隙调整。

这是这样来实现的：所述装置包括两个同轴地并排设置的环，当两个环以其外端面与通过壳体、支架、框架或叉状件构成的支座作用连接，而另一个环的端面与滚动轴承的一部分作用连接时，所述环也还能够相对于彼此转动。这两个环相互朝向的端面具有从所述端面的平面中伸出的轮廓，其中至少一个所述轮廓设有斜坡，在一个环相对于另一个环转动时，至少一个相对置的轮廓在所述斜坡上滑动。为了使两个环相对于彼此转动，这两个环都具有合适的机构。与滚动轴承作用连接的环向滚动轴承相应固定的部件上作用。为了实现两个环相互间的径向转动，这样选择为此所需的机构，使得一个环具有支座，而另一个环具有调节机构。沿轴向从所述一个环的端面伸出的止挡元件用作支座，相应地，相对置的环设有调节机构。为了后面所述的环具有凹口，所述止挡元件伸入所述凹口中。所述凹口沿该环的周向变宽，并且能相对于前面所述的环的止挡元件运动和锁定的调节元件基本上沿切向至略微倾斜地伸入所述凹口中。

本发明可以特别有利地应用于对自行车轮毂的轴承进行间隙调整。这种间隙调整在已经装入并紧固到车叉或车架中的车轮上进行。这里获得的优点是，对于携带来说，所述装置非常小、紧凑并且重量轻，因为所述装置在车叉或车架的一个侧边和外部的滚动轴承之间设置在轴上并且在直径上超过辐条法兰。

但本发明也可以有利地用于在旋转的轴、例如机床的主轴上调整轴承间隙。

轴承间隙的所述调整装置可以定位在支座和两个滚动轴承之一之间的任意位置处。由此在轴承设计或整个结构组件的设计中存在一定的结构自由度。所述调整装置有利地定位在已装配的结构组件中易于接近的位置。

在本发明的一个有利的实施形式中，与滚动轴承作用连接的环具有沿轴向从其端面伸出的止挡元件。相应地，相对置地与支座作用连接的环设有调节机构。为此，后面提及的环具有凹口，与滚动轴承作用连接的环的止挡元件伸入所述凹口中。所述凹口沿该环的周向变宽，并且能相对于前面所述的环的止挡元件运动和锁定的调节元件基本上沿切向至略微倾斜地伸入所述凹口中。由此，装备有调节元件的环突出于滚动轴承较远，从而为了调整轴承间隙，这个环对于工具更容易接近。

根据本发明的一个与此相关的有利的实施形式，止挡元件是销，调节元件是调节螺钉，由此实现了一种节省空间且紧凑的结构形式。

根据本发明的另一个有利的实施形式，容纳调节元件的环由聚合物材料制成。由此所述调整装置特别是能够通过注塑经济地制造。由聚合物材料制成的调节螺钉可以简单地构成有自锁螺纹，由此可以省去调节螺钉的附加的固定措施。

根据本发明的一个附加的有利的实施形式，与滚动轴承作用连接的环在其贴靠在滚动轴承上的端面的内周上具有内部密封件并且在该端面的外周上具有外部密封件。由此这个环同时起到了用于滚动轴承的初级密封件的作用，其中内密封件贴靠在滚动轴承的内圈上，而外密封件贴靠在滚动轴承的外圈上，并且总体上可以确保实现非常好的轴承密封。这里所述密封件能够置入环中或注塑安装在环中。在对于环采用聚合物材料时，密封件的注塑安装是特别有利的。

根据本发明的一个特别有利的实施形式，与滚动轴承作用连接的环通过能轴向移动的锥体作用在滚动轴承的内圈上。由此，静态的轴向预紧力以及动态出现的运行力有很大部分不是沿轴向而是沿径向作用。剩余的轴向载荷的比例有多高取决于两个相互作用的锥体的角度。从确定取决于两个摩擦副成员的静摩擦系数的角度比例起，建立自锁效应，由此，尽管内圈有轴向载荷，但不再有轴向的力分量作用在压环(Druckring)上。这构成了一个优点，这是因为所述轴承间隙调整装置根据具体的结构形式和所出现的运行力只能以确定量的轴向压力加载。就是说，根据具体设计方案，如果没有或只有很小的运行力作用到轴承间隙调整装置上，则所述轴承间隙调整装置由此可以设计成具有较小的尺寸。如果压环由塑料制成，则这个实施形式是特别有利的。

在本发明的另一个有利的实施形式中，与滚动轴承作用连接的环直接贴靠在滚动轴承的球体上。为此目的，所述环朝向滚动轴承的端侧具有用于滚动轴承的球体的滚动槽。这个实施形式对于没有内圈的滚动轴承提供了一种特别简单并因此经济的轴承间隙调整方式。

本发明其他的优点和有利的设计方案能够从下面的说明、权利要求和附图中得出。

附图说明

在附图中以自行车的前轮毂和后轮毂为例示出并在下面详细说明根据本发明的用于调整轴承间隙的装置。其中

图1以立体的半剖开的视图示出带有已装入的根据本发明的用于调整轴向轴承间隙的装置的自行车前轮毂，

图2以立体的半剖开的视图示出带有已装入的根据本发明的用于调整轴向轴承间隙的装置的自行车后轮毂，

图3用向贴靠在支座上的螺纹环观察的分解视图示出用于调整轴向轴承间隙的装置，

图4以立体的半剖开的视图示出组装的所述装置，以及

图5用向贴靠在支座上的压环观察的分解视图示出所述装置。

具体实施方式

图1示出自行车的前轮毂，它包括轮毂体1，所述轮毂体具有沿行驶方向观察右边和左边的辐条法兰2、3和通过右边和左边的球轴承4、5支承在轮毂体1中的空心轴6。球轴承4以其外圈在右辐条法兰2的区域内压入轮毂体1，左边的球轴承5以其外圈在沿轴向突出于左辐条法兰3的区域压入轮毂体1，而空心轴6通过滑动配合与每个球轴承4、5的内圈连接。空心轴6在两侧设有端盖7、8，其中，右端盖7旋拧到空心轴6上，在左端盖8和左球轴承5之间将根据本发明的用于轴承间隙调整机构的装置9套插到空心轴6上。

图2示出自行车的后轮毂，所述后轮毂包括轮毂体11，所述轮毂体具有沿行驶方向观察右边和左边的辐条法兰12、13和通过右边和左边的球轴承14、15支承在轮毂体11中的空心轴16。右球轴承14以其外圈在右辐条法兰12的区域内压入轮毂体11，左球轴承5以其外圈在沿轴向突出于左辐条法兰13的区域内压入轮毂体，而空心轴16通过滑动配合与每个球轴承14、15的内圈连接。

轮毂体11在驱动侧、即在其右侧在沿一个方向的轴向延迟部中与飞轮体17连接，这里在轮毂体和飞轮体相对置的端面之间设置齿盘18。飞轮体17通过右边和左边的飞轮体轴承19、20支承在空心轴16上，所述空心轴这里也以滑动配合的形式接纳两个内圈。处于这个原因，两个飞轮体轴承19、20相互通过内部和外部的间隔套筒21、22沿轴向相互固定，并在左飞轮体轴承20和轮毂体11的右球轴承14之间通过另一个间隔套筒23沿轴向固定在轮毂体11中。右飞轮体轴承19通过夹紧环24沿轴向固定。空心轴16在两侧设有右边的和左边的端盖25、26，这里右端盖25也旋拧在空心轴16上，而左端盖压装或粘结在空心轴上。

在后轴上，也在轮毂体1的左球轴承15和左端盖26之间设置用于轴承间隙调整机构27的装置。两个球轴承14、15之间的力传递流在图2中用黑色的徒手画线示出并用附图标记28标注。可以看出，为了实现轴承间隙调整机构27的功能，需要设置在右球轴承14和左飞轮体轴承20之间的间隔套筒23以及设置在右和左飞轮体轴承19、20之间的内部和外部的间隔套筒21、22，以便将由轴承间隙调整机构27施加到左球轴承15上的压力导入右端盖25中，从而也消除存在于右球轴承14中的轴承间隙。

由于两个轴承间隙调整机构9、27的结构和功能原理是相同的，根据图3至5对它们进行共同说明。所述轴承间隙调整机构用于简单地手动调整分别在前轮毂的右滚动轴承和左滚动轴承4、5之间和后轮毂的右滚动轴承和左滚动轴承14、15之间由于制造和/或安装导致形成的轴向的轴承间隙。

如由图3至5可以看到的那样，根据本发明的轴承间隙调整机构9、27包括螺纹环30和压环31，所述螺纹环和压环相互同轴地设置并且具有内直径，所述内直径使得螺纹环和压环能够容易地套插到空心轴6和16上。所述螺纹环和压环彼此朝向的端面分别具有两个从其环面上突出的楔形突起32、33，其中压环31的两个楔形突起32与螺纹环30的互补的楔形突起错开设置，从而螺纹环30的楔形突起32由压环31的互补的凹部容纳，相反，压环31的楔形突起33由螺纹环30的互补的凹陷容纳。在这个位置中，轴承间隙调整机构9、27具有其最小的轴向尺寸(厚度)，如它们在图1和2中以装入前轮毂或后轮毂中的状态示出的那样。也需要指出的是，螺纹环30以其外周面完整包围压环31，直至其外部的端侧，从而在螺纹环30和压环31相对运动时，此时楔形突起32、33的相互滑动的面受到保护，防止发生污染(图4)。

如图5所示，螺纹环30的环空间设有弧形延伸的凹口34，沿切向从螺纹环的外周出发的孔35通入所述凹口。在孔35中能旋入调节螺钉36。如当前实施例中那样，螺纹环30由塑料制成，因此孔30不需要设置螺纹。调节螺钉36此时具有自攻螺纹，所述自攻螺纹为此还是自锁的，从而调节螺钉36不会自动松脱。但在螺纹环30使用较硬的材料、例如金属或陶瓷时，孔35必须构造成螺纹孔或具有其他适当的调节结构，所述调节结构实现了进入凹口24的轴线行程。在这种情况下，调节螺钉36的固定通过已知的措施进行，例如通过自锁螺纹或通过锁紧螺母。

由图3和5还可以看出，压环31具有由端面沿轴向延伸的销31，所述销在压环31和螺纹环30的装配状态下伸入螺纹环的凹口34中。

由图5中示出的分别贴靠在前轮毂或后轮毂的左球轴承5、15上的压环的视图以及由在图4中示出的已装配的轴承间隙调整机构9、27的半剖视图可以看到注塑设置在压环31的内周上的内密封件38，所述内密封件在轴承间隙调整机构9、27的安装状态下(图1、2)分别贴靠在左球轴承5、15的内圈上。在压环31的这个端侧朝其外周延伸的、注塑设置的唇密封件39分别密封左球轴承5、15的外圈。两个密封件38、39已经能够防止大部分外来的污物到达左球轴承5、15，从而滚动轴承5、15的密封件只需要防止更小的污物颗粒进入轴承内部。

下面来详细说明根据本发明的用于调整轴向轴承间隙的装置的安装以及功能：

如图1和2可以看到的以及如上面所述的那样，轴承间隙调整机构9、27分别这样设置在左端盖8、26和位于相同侧面的左球轴承5、15之间，使得压环31分别贴靠在球轴承5、15的内圈上。对于没有内圈的球轴承，压环31直接贴靠在球体上。为此目的，压环的端面具有滚道，例如贴合锥体形式的滚道。当然，轴承间隙调整机构9也可以分别设置在轮毂的右侧，但对于后轮毂，由于结构空间有限，与前轮毂相比，这是比较困难的。在这种情况下，左端盖8旋拧到空心轴6上，而右端盖7按压力配合安装或粘结。但下面对安装和功能的说明仅涉及在根据图1和2的实施例中示出的在沿行驶方向左侧的布置形式。

首先将左端盖8、26粘接到空心轴6、16上，然后，套插轴承间隙调整机构9、27并将这样预装配的结构组件插入以球轴承4、5、14、15装备完整的轮毂体1、11中。最后，拧上右端盖7、25。然后，将这样完成的前轮或后轮装入车叉或车架中，并快速夹紧器或其他已知的固定器件将其锁定在车叉或车架中。在车轮这样完成的安装状态下，将车轮叉或车轮架的侧腿经由左端盖8、26压向螺纹环30，从而所述侧腿用作螺纹环30的支座。最后，仅还将调节螺钉36在螺纹环30上旋入凹口34中，直至调节螺钉触碰到压环的销37。在继续旋入调节螺钉36时，压环31绕空心轴6、16运动，由此楔形突起32、33相互滑动并由此将压环沿轴向压向左球轴承5、15的内圈。由此，球轴承5、15被轴向加载，并且建立了内圈的滚道、球体和外圈的滚道之间的力传递流。

以相同的方式，位于右侧的球轴承4、14的球体通过穿过轮毂体1、11到达固定与空心轴6、16螺纹连接的右端盖7、25的力传递流被压向右球轴承4、14的外圈的滚道，从而在每个球轴承4、5、14、15中间隙都接近零。在继续旋入调节螺钉36时，在球轴承4、5、14、15的内部可以建立确定的预紧力，也称为负间隙。

螺纹环30和压环31的布置形式也可以互换，就是说，调节螺钉此时位于贴靠在球轴承4、5、14、15上的环上，而贴靠在支座上的环具有伸入螺纹环30的凹口34中的销37。

所有这里给出的特征可以单独地、也可以相互任意组合地构成本发明的实质内容。

附图标记列表

1 前轮的轮毂体

2 右侧的辐条法兰

3 左侧的辐条法兰

4 右球轴承

5 左球轴承

6 空心轴

7 右端盖

8 左端盖

9 前轮毂的轴承间隙调整机构

10

11 后轮的轮毂体

12 右侧的辐条法兰

13 左侧的辐条法兰

14 右球轴承

15 左球轴承

16 空心轴

17 飞轮体

18 齿盘

19 右飞轮体轴承

20 左飞轮体轴承

21 内间隔套筒

22 外间隔套筒

23 间隔套筒

24 夹紧环

25 右端盖

26 左端盖

27 后轮毂的轴承间隙调整机构

28 力传递线

29

30 螺纹环

31 压环

32 螺纹环的楔形突起

33 压环的楔形突起

34 凹口

35 孔

36 调节螺钉

37 销

38 内密封件

39 外密封件

Claims

1.用于调整同轴地能相对于彼此旋转地支承的构件的轴承间隙的装置，所述构件通过两个相对于彼此隔开轴向间距设置的滚动轴承(4、5、14、15)可旋转地相互连接，其中，所述装置以一个端侧同轴地与所述两个滚动轴承中的一个滚动轴承(5、15)作用连接，而以其相对置的端侧与一支座作用连接，并且向其中一个滚动轴承(4、5、14、15)施加轴向压力，其中

-所述装置包括两个环(30、31)，该两个环并排地同轴设置在可旋转地相互嵌套支承的所述构件之一上，所述环相互朝向的端面分别具有至少一个从端面的平面伸出的轮廓(32、33)并且至少一个所述轮廓(32)设有斜坡，至少一个相对置的轮廓(33)在所述斜坡上滑动，

-一个所述环(30)以其另一个端面与所述支座作用连接，而另一个环(31)与滚动轴承(4、5、14、15)作用连接，并且

-在两个环(30、31)上设有用于相互径向旋转的机构，由于该机构，分别有一个环(31)沿轴向朝滚动轴承(4、5、14、15)的方向运动，在两个环上还设有用于将所述轴向运动的环(31)锁定在所占据的轴向位置中的机构，

其特征在于，

用于使所述一个环(30、31)旋转的机构具有沿轴向从该环的端面伸出的止挡元件(37)，而另一个环(31、30)具有凹口(34)，所述止挡元件(37)伸入所述凹口中，所述凹口(34)沿该环(30)的周向变宽，并且能够相对于止挡元件(37)运动和锁定的调节元件(36)基本上沿切向至略微倾斜地伸入所述凹口(34)中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，与滚动轴承(4、5、14、15)作用连接的环(31)具有沿轴向从其端面伸出的止挡元件(37)，而与支座作用连接的环(30)相对置地具有凹口(34)和调节元件(36)。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述止挡元件是销(37)，而调节元件是调节螺钉(36)。

4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，容纳调节元件的环(30)由聚合物材料制成。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，调节螺钉(36)具有自锁螺纹。

6.根据权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，与滚动轴承(4、5、14、15)作用连接的环(31)在其贴靠在滚动轴承(4、5、14、15)上的端面的内周上具有内部密封件(38)并且在该端面的外周上具有外部密封件(39)。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述内部密封件(38)和外部密封件(39)是置入的或注塑安装的。

8.根据权利要求1至7之一所述的装置，其特征在于，与滚动轴承(5、15)作用连接的环(31)通过能轴向移动的锥体作用在滚动轴承(5、15)的内圈上。

9.根据权利要求1至7之一所述的装置，其特征在于，所述环(31)朝向滚动轴承(5、15)的端侧具有用于滚动轴承(5、15)的球体的滚动槽并且以所述滚动槽贴靠在所述球体上。

10.能相对于彼此同轴旋转地支承的构件的布置系统，所述构件通过两个相对于彼此隔开轴向间距设置的滚动轴承(4、5、14、15)可旋转地相互连接，所述布置系统与用于调整所述滚动轴承(4、5、14、15)的轴承间隙的装置作用连接，所述装置下面称为轴承间隙调整机构，所述轴承间隙调整机构以一个端侧同轴地直接或间接地与其中一个滚动轴承(5、15)邻接并以其相对置的端侧直接或间接地贴靠在支座上，所述轴承间隙调整机构向其中一个滚动轴承(4、14、5、15)施加轴向压力，其中，

-所述轴承间隙调整机构(9、27)包括两个环(30、31)，该两个环并排地同轴设置在可旋转地相互嵌套支承的所述构件之一上，所述环相互朝向的端面分别具有至少一个从端面的平面伸出的轮廓(32、33)并且至少一个所述轮廓(32)设有斜坡，至少一个相对置的轮廓(33)在所述斜坡上滑动，-一个所述环(30)以其另一个端面与所述支座作用连接，而另一个环(31)与滚动轴承(4、5、14、15)作用连接，并且

其特征在于，

作为用于旋转的机构，所述一个环(30、31)具有沿轴向从该环的端面伸出的止挡元件(37)，而另一个环(31、30)具有凹口(34)，所述止挡元件(37)伸入所述凹口中，所述凹口(34)沿该环(30)的周向变宽，并且能够相对于止挡元件(37)运动和锁定的调节元件(36)基本上沿切向至略微倾斜地伸入所述凹口(34)中。

11.根据权利要求10所述布置系统，其特征在于，用于使所述两个环(30、31)旋转和锁定的机构根据权利要求2至5的特征设计。

12.根据权利要求10或11所述布置系统，其特征在于，所述轴承间隙调整机构(9、27)以其与滚动轴承(4、14、5、15)作用连接的环(31)通过能够轴向移动的锥体作用在滚动轴承(4、14、5、15)的内圈上。

13.根据权利要求10至12之一所述的布置系统，其特征在于，与滚动轴承(4、5、14、15)作用连接的环(31)在其贴靠在滚动轴承(4、5、14、15)上的端面的内周上具有内部密封件(38)并且在该端面的外周上具有外部密封件(39)。