DE102004045014A1 - Tretlager- oder Radnabenlageranordnung - Google Patents

Tretlager- oder Radnabenlageranordnung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tretlager- oder Radnabenlageranordnung (1) für ein Fahrrad, die zwei mit axialem Abstand voneinander angeordnete Wälzlager (2, 3) aufweist, die in einem Tretlager- oder Radlagergehäuse des Fahrrads angeordnet werden könne, wobei jedes Wälzlager (2, 3) einen Innenring (4) mit einer Laufbahn (5, 6) für die Wälzkörper (7, 8) sowie einen Außenring (9) mit einer Laufbahn (10, 11) für die Wälzkörper (7, 8) aufweist und wobei die Wälzkörper (7, 8) zwischen ihren jeweiligen Laufbahnen (5, 6, 10, 11) des Innenrings (4) bzw. Außenrings (9) angeordnet sind. Um eine hohe Tragkraft bei geringen Herstellkosten zu erreichen, sieht die Erfindung vor, dass sowohl der Innenring (4) als auch der Außenring (9) beider Wälzlager (2, 3) als einstückige Bauteile ausgebildet sind, wobei der Außenring (9) als rohrförmiges Bauteil ausgeführt ist und wobei das eine Wälzlager (2) als Kugellager und das andere Wälzlager (3) als Zylinderrollenlager ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Tretlager- oder Radnabenlageranordnung für ein Fahrrad, die zwei mit axialem Abstand voneinander angeordnete Wälzlager aufweist, die in einem Tretlager- oder Radlagergehäuse des Fahrrads angeordnet werden können, wobei jedes Wälzlager einen Innenring mit einer Laufbahn für die Wälzkörper sowie einen Außenring mit einer Laufbahn für die Wälzkörper aufweist und wobei die Wälzkörper zwischen ihren jeweiligen Laufbahnen des Innenrings bzw. Außenrings angeordnet sind.
  • Lageranordnungen dieser Art sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt.
  • Die DE 296 01 861 U1 offenbart eine Lageranordnung für ein Fahrrad, bei der zwischen einer Achse und einem Nabenkörper zwei Lager in axialem Abstand angeordnet sind, mit der die Nabe relativ zur Achse in Position gehalten wird. Zur axialen Festlegung der Lager auf der Achse weist diese Lagerbunde auf, an denen die Lager axial anliegen.
  • Um eine stabile Lagerung der Nabe auf der Achse zu erreichen, sieht die US 6,095,691 vor, dass die eine Lagerstelle als zweireihiges Rillenkugellager ausgebildet ist, während für die andere Lagerstelle ein Nadellager vorgesehen ist.
  • Ein einreihiges Rillenkugellager für die eine Lagerstelle und ein Nadellager für die andere Lagerstelle wird bei der Lageranordnung vorgeschlagen, die aus der WO 98/03391 bzw. aus der DE 90 10 055 U1 bekannt ist. Auch in der DE 94 19 150 U1 kommt eine solche Lösung zum Einsatz, wobei hier als Achse im Bereich zwischen den Lagerstellen ein Rohr mit relativ großem Durchmesser verwendet wird, das eine Bohrung aufweist, die wesentlich größer ist als im Bereich der seitlichen Befestigungselemente.
  • Aus der DE 37 06 167 A1 ist schließlich eine gattungsgemäße Fahrrad-Lageranordnung bekannt, bei der die eine Lagerstelle als Rillenkugellager und die andere als Zylinderrollenlager ausgebildet ist. Dabei ist vorgesehen, dass beide Lager einander gegenüberliegend in die Gehäuseöffnung des Tretlagergehäuses eingepresst sind.
  • Die vorbekannten Lageranordnungen für Fahrradtretlager bzw. Fahrrad-Radnaben bieten teilweise keine hinreichende Möglichkeit, hohe Lagerkräfte über einen langen Einsatzzeitraum aufzunehmen. Wird das Problem durch mehrreihige Lager behoben, steigen nicht nur die Fertigungskosten nicht unerheblich an, auch das Reibmoment steigt bei solchen Lagern in nachteiliger Weise. Häufig entspricht dabei auch die Genauigkeit der Lagerung nicht den Anforderungen. Ein weiteres wesentliches Kriterium bei der Beurteilung der Lageranordnung ist der Aufwand bei der Montage; unter diesem Gesichtspunkt sind ebenfalls einige der vorbekannten Lösungen als nachteilig zu bewerten.
    •
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass die aufgeführten Nachteile überwunden werden. Es soll also sichergestellt sein, dass große Lagerkräfte bei hoher Präzision und geringem Reibmoment der Lagerung aufgenommen werden können, wobei der Montageaufwand beim Einbau der Lagerung in das Fahrrad möglichst gering bleiben soll.
  • Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Innenring als auch der Außenring beider Wälzlager als einstückige Bauteile ausgebildet sind, wobei der Außenring als rohrförmiges Bauteil ausgeführt ist und wobei das eine Wälzlager als Kugellager und das andere Wälzlager als Zylinderrollenlager ausgebildet ist.
  • In vorteilhafter Weise ist dabei der Innenring beider Wälzlager als rohrförmiges Bauteil ausgeführt. Das Kugellager ist bevorzugt ein Rillenkugellager. Die mit dem Kugellager versehene Lagerstelle kann als Festlager ausgebildet werden; ferner kann die mit dem Zylinderrollenlager versehene Lagerstelle als Loslager ausgebildet sein.
  • Zur Steigerung der Tragfähigkeit der Lagerung kann vorgesehen werden, dass zusätzlich neben dem Kugellager ein weiteres Rollenlager, insbesondere ein Zylinderrollenlager, angeordnet ist.
  • Wie zumindest im Falle des Tretlagers üblich, kann der als Rohr ausgebildete Innenring in seinen beiden axialen Endbereichen Anschlusselemente zum formschlüssigen Zusammenwirken mit jeweils einer Tretkurbel aufweisen. Die Anschlusselemente können Vielkeilprofile oder Zahnprofile sein.
  • Um die höheren Lagerkräfte an der Seite der Tretlagerung aufnehmen zu können, an der das Kettenrad montiert ist, ist vorzugsweise hier das Zylinderrollenlager angeordnet.
  • Um eine leichte und dennoch stabile Lagerung zu erreichen, ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Innenring aus einem Rohr gebildet wird, das einen im wesentlichen über seine gesamte axiale Erstreckung konstanten Bohrungsdurchmesser aufweist.
  • Als alternative Ausführung kann vorgesehen werden, dass der Innenring aus einem Rohr gebildet wird, das in seinen axialen Endbereichen einen geringeren Bohrungsdurchmesser aufweist als in seinem Mittenbereich. Dabei kann der geringere Bohrungsdurchmesser maximal 60 %, vorzugsweise maximal die Hälfte, des Bohrungsdurchmessers im Mittenbereich betragen. Die axialen Endabschnitte mit geringerem Bohrungsdurchmesser können sich maximal über 25 % der gesamten axialen Länge des Innenrings erstrecken, wobei eine symmetrische Ausgestaltung des Innenrings vorgesehen werden kann. Dann erstreckt sich der größere Durchmesser also mindestens über 50 % der axialen Erstreckung des Innenrings im Mittenbereich des Rings.
  • Weiterhin hat es sich unter dem Gesichtspunkt des Leichtbaus bewährt, wenn der Innenring zwischen den beiden Laufbahnen eine im Verhältnis zur Wanddicke bzw. zum Außendurchmesser am Ort der Laufbahnen reduzierte Wanddicke und/oder einen reduzierten Außendurchmesser aufweist. In ähnlicher Weise kann der Innenring axial außerhalb der beiden Laufbahnen eine im Verhältnis zur Wanddicke bzw. zum Außendurchmesser am Ort der Laufbahnen reduzierte Wanddicke und/oder einen reduzierten Außendurchmesser aufweisen. Hiernach stellen also die Lagerstellen mit ihren Laufbahnen einen verdickten Rohrabschnitt dar.
  • In entsprechender Weise kann zwecks leichtem, stabilem Aufbau vorgesehen werden, dass der Außenring zwischen den beiden Laufbahnen eine im Verhältnis zur Wanddicke bzw. zum Außendurchmesser am Ort der Laufbahnen reduzierte Wanddicke und/oder einen reduzierten Außendurchmesser aufweist.
  • Um die Loslagerfunktion der mit dem Zylinderrollenlager versehenen Lagerstelle zu gewährleisten, kann schließlich vorgesehen werden, dass die Zylinderrollen mit axialem Spiel auf ihrer Laufbahn im Außenring angeordnet sind. Das axiale Spiel kann dabei zwischen 0,1 und 0,3 mm betragen.
  • Mit der vorgeschlagenen Lageranordnung ergibt sich eine kompakte und leicht zu montierende Einheit, die eine hohe Eigenstabilität aufweist und daher eine präzise Lagerung ermöglicht. Insbesondere ist es bei der Montage nicht erforderlich, die beiden Lagerstellen in Bezug aufeinander axial einzustellen.
  • Es können hohe Lagerkräfte über eine lange Gebrauchsdauer aufgenommen werden.
  • Durch die nur zwei vorgesehenen Lagereihen wird ein geringes Reibmoment erzielt.
  • Die axiale Luft der Lagerung wird alleine durch die mit dem Kugellager ausgestatteten Lagerstelle definiert. Axiale Verspannungen im Lager werden durch eine nicht erfolgende Anstellung der Lager verhindert.
  • Durch den die gesamte Lageranordnung ummantelnden rohrförmigen Außenring wird weiterhin der Schmutzeintrag verringert.
    •
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt eine Tretlageranordnung eines Fahrrades in der Seitenansicht, halbseitig geschnitten dargestellt.
  • Die Tretlageranordnung 1 ist als kompakte Einheit ausgebildet. Sie weist zwei Lagerstellen auf, die auf der einen Seite als Wälzlager 2 in Form eines Rillenkugellagers und auf der anderen Seite als Wälzlager 3 in Form eines Zylinderrollenlagers ausgebildet werden.
  • Die beiden Lager 2, 3 haben sowohl einen gemeinsamen Innenring 4 als auch einen gemeinsamen Außenring 9. Beide Lagerringe 4, 9 sind rohrförmig ausgebildet. Der Innenring 4 ist als Rohr mit einem Bohrungsdurchmesser DB ausgeführt; auf dem Außenumfang des Innenrings 4 sind die beiden Laufbahnen 5 (für das Rillenkugellager) und 6 (für das Zylinderrollenlager) eingeschliffen.
  • Entsprechend weist der als Rohr ausgebildete Außenring 9 in seinem inneren Bohrungsbereich die eingeschliffenen Laufbahnen 10 (für das Rillenkugellager) und 11 (für das Zylinderrollenlager) auf.
  • Zwischen den Laufbahnen 5 und 10 sind Wälzkörper 7 in Form von Kugeln positioniert, zwischen den Laufbahnen 6 und 11 Wälzkörper 8 in Form von Zylinderrollen.
  • In üblicher Weise sind Käfige 15 (für das Rillenkugellager 2) und 16 (für das Zylinderrollenlager 3) vorgesehen.
  • Der rohrförmig ausgebildete Innenring 4 hat ferner in seinen axialen Endbereichen Anschlusselemente 12 und 13, die zum formschlüssigen Verbinden mit Tretkurbeln ausgebildet sind.
  • An der mit 14 bezeichneten axialen Position ist im eingebauten Zustand der Lageranordnung das Kettenrad befestigt. Weil an dieser Stelle höhere Kräfte in die Lageranordnung eingeleitet werden, ist hier das Zylinderrollenlager 3 vorgesehen.
  • Damit die auf die Lageranordnung einwirkenden Kräfte optimal aufgenommen werden können, gleichzeitig jedoch ein leichter Aufbau der Lageranordnung gewährleistet ist – worauf es insbesondere im Fahrrad entscheidend ankommt –, sind der Innenring 4 und der Außenring 9 wie folgt gestaltet:
    Die rohrförmigen Ringe 4, 9 weisen im Bereich der Lagerstellen, d. h. dort, wo die Lauf ahnen 5, 6, 10, 11 eingeschliffen sind, eine im Verhältnis zum sonstigen Rohrverlauf verdickte Stelle auf. Die Wanddicke dIL des rohrförmigen Innenrings 4 im Bereich der Laufbahn 5 bzw. 6 ist also größer als die Wanddicke dI, die der Innenring 4 ansonsten hat. Dies gilt sowohl zwischen den Lagerstellen als auch axial außerhalb der Lagerstellen in Richtung auf die Anschlusselemente 12, 13 hin.
  • Weiterhin ist auch der Außendurchmesser des Innenrings 4 im Bereich der Laufbahnen 5, 6 mit dem eingetragenen Wert DIL größer als der Außendurchmesser im Bereich zwischen den Laufbahnen bzw. Lagerstellen, der mit DIa angegeben ist.
  • Entsprechendes bzw. Analoges gilt für den rohrförmigen Außenring 9:
    Die Wanddicke dAL des Außenrings 9 ist im Bereich der Laufbahn 10 bzw. 11 größer als die Wanddicke dA, die der Außenring 9 ansonsten aufweist. Ferner ist der Außendurchmesser des Außenrings 9 im Bereich der Laufbahnen 10, 11 mit dem eingetragenen Wert DAL größer als der Außendurchmesser im Bereich zwischen den Laufbahnen bzw. Lagerstellen, der mit DAa angegeben ist.
  • Damit wird bei gegebenem Materialeinsatz eine maximale Steifigkeit der Lageranordnung 1 erreicht.
  • Damit das als Zylinderrollenlager ausgebildete Wälzlager 3 stets die Aufgabe eines Loslagers erfüllt, ist ein Spiel s für die Zylinderrollen 8 vorgesehen, das zwischen 0,1 und 0,3 mm liegt, vorzugsweise bei etwa 0,2 mm. Vorliegend ist das Spiel s zwischen einer axialen Schulter im Außenring 9 und dem Käfig 16 des Zylinderrollenlagers 3 vorgesehen. Die Zylinderrollen 8 können sich also im Rahmen des Spiels s in Achsrichtung bewegen; axiale Kräfte werden durch das Zylinderrollenlager also nicht übertragen.
    • 1
    Tretlager- oder Radnabenlageranordnung
    2
    Wälzlager (Rillenkugellager)
    3
    Wälzlager (Zylinderrollenlager)
    4
    Innenring
    5
    Laufbahn
    6
    Laufbahn
    7
    Wälzkörper
    8
    Wälzkörper
    9
    Außenring
    10
    Laufbahn
    11
    Laufbahn
    12
    Anschlusselement (Vielkeilprofil, Zahnprofil)
    13
    Anschlusselement (Vielkeilprofil, Zahnprofil)
    14
    Ort des Kettenrades
    15
    Käfig
    16
    Käfig
    DB
    Bohrungsdurchmesser
    dIL
    Wanddicke Laufbahn
    DIL
    Außendurchmesser Laufbahn
    dI
    reduzierte Wanddicke
    DIa
    reduzierter Außendurchmesser
    dAL
    Wanddicke Laufbahn
    DAL
    Außendurchmesser Laufbahn
    dA
    reduzierte Wanddicke
    DAa
    reduzierter Außendurchmesser
    s
    Spiel

Claims (16)

  1. Tretlager- oder Radnabenlageranordnung (1) für ein Fahrrad, die zwei mit axialem Abstand voneinander angeordnete Wälzlager (2, 3) aufweist, die in einem Tretlager- oder Radlagergehäuse des Fahrrads angeordnet werden können, wobei jedes Wälzlager (2, 3) einen Innenring (4) mit einer Laufbahn (5, 6) für die Wälzkörper (7, 8) sowie einen Außenring (9) mit einer Laufbahn (10, 11) für die Wälzkörper (7, 8) aufweist und wobei die Wälzkörper (7, 8) zwischen ihren jeweiligen Laufbahnen (5, 6, 10, 11) des Innenrings (4) bzw. Außenrings (9) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Innenring (4) als auch der Außenring (9) beider Wälzlager (2, 3) als einstückige Bauteile ausgebildet sind, wobei der Außenring (9) als rohrförmiges Bauteil ausgeführt ist und wobei das eine Wälzlager (2) als Kugellager und das andere Wälzlager (3) als Zylinderrollenlager ausgebildet ist.
  2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (4) beider Wälzlager (2, 3) als rohrförmiges Bauteil ausgeführt ist.
  3. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugellager (2) ein Rillenkugellager ist.
  4. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich neben dem Kugellager (2) ein weiteres Rollenlager, insbesondere ein Zylinderrollenlager, angeordnet ist.
  5. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Kugellager (2) versehene Lagerstelle als Festlager ausgebildet ist.
  6. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Zylinderrollenlager (3) versehene Lagerstelle als Loslager ausgebildet ist.
  7. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (4) in seinen beiden axialen Endbereichen Anschlusselemente (12, 13) zum formschlüssigen Zusammenwirken mit jeweils einer Tretkurbel aufweist.
  8. Lageranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselemente (12, 13) als Vielkeilprofil oder Zahnprofil ausgebildet sind.
  9. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderrollenlager (3) an der Seite der Tretlageranordnung vorgesehen ist, an der das Kettenrad montiert ist.
  10. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (4) aus einem Rohr gebildet wird, das einen im wesentlichen über die gesamte axiale Erstreckung des Innenrings (4) konstanten Bohrungsdurchmesser (DB) aufweist.
  11. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (4) aus einem Rohr gebildet wird, das in seinen axialen Endbereichen einen geringeren Bohrungsdurchmesser (DB) aufweist als in seinem Mittenbereich.
  12. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch. gekennzeichnet, dass der Innenring (4) zwischen den beiden Laufbahnen (5, 6) eine im Verhältnis zur Wanddicke (dIL) bzw. zum Außendurchmesser (DIL) am Ort der Laufbahnen (5, 6) reduzierte Wanddicke (dI) und/oder einen reduzierten Außendurchmesser (DIa) aufweist.
  13. Lageranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (4) axial außerhalb der beiden Laufbahnen (5, 6) eine im Verhältnis zur Wanddicke (dIL) bzw. zum Außendurchmesser (DIL) am Ort der Laufbahnen (5, 6) reduzierte Wanddicke (dI) und/oder einen reduzierten Außendurchmesser (DIa) aufweist.
  14. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (9) zwischen den beiden Laufbahnen (10, 11) eine im Verhältnis zur Wanddicke (dA L) bzw. zum Außendurchmesser (DA L) am Ort der Laufbahnen (10, 11) reduzierte Wanddicke (dA) und/oder einen reduzierten Außendurchmesser (DAa) aufweist.
  15. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderrollen (8) mit axialem Spiel(s) auf ihrer Laufbahn (11) im Außenring (9) angeordnet sind.
  16. Lageranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Spiel(s) zwischen 0,1 und 0,3 mm beträgt.
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