DE102004052057A1

DE102004052057A1 - Steuerkopflager

Info

Publication number: DE102004052057A1
Application number: DE200410052057
Authority: DE
Inventors: Andreas Beat Bauer
Original assignee: BAUER ENGINEERING AG; BAUER ENGINEERING AG EBMATINGE
Current assignee: JESA AG, VILLARS-SUR-GLANE, CH
Priority date: 2004-10-26
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2006-04-27

Abstract

Es wird ein Steuerkopflager beschrieben, das zum drehbaren Verbinden eines Kopfrohrs mit einem durch das Kopfrohr hindurchgeführten Steuerrohr ausgebildet ist. Das Steuerkopflager umfasst eine erste Laufringeinheit und eine zweite Laufringeinheit, wobei die erste Laufringeinheit mit dem Steuerrohr und die zweite Laufringeinheit mit dem Kopfrohr drehfest verbindbar sind. Die erste Laufringeinheit und die zweite Laufringeinheit sind spielfrei axial gegeneinander vorgespannt. Weiterhin ist ein Befestigungselement vorgesehen, über das die erste Laufringeinheit drehfest mit dem Steuerrohr verbindbar ist, ohne dass eine die axiale Vorspannung des Steuerlagers beeinflussende axiale Kraft auf das Steuerlager wirkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerkopflager, ausgebildet zum drehbaren Verbinden eines Kopfrohrs mit einem durch das Kopfrohr hindurch geführten Steuerrohr, mit einer ersten Laufringeinheit und mit einer zweiten Laufringeinheit, wobei die erste Laufringeinheit mit dem Steuerrohr und die zweite Laufringeinheit mit dem Kopfrohr drehfest verbindbar sind. Weiterhin ist die Erfindung auf eine Steuerkopflageranordnung mit einem solchen Steuerkopflager gerichtet.

Steuerkopflager dieser Art werden insbesondere bei Fahrrädern aber auch bei Dreirädern oder sonstigen ähnlichen Fahrzeugen verwendet. Das Kopfrohr ist dabei üblicherweise Teil des Fahrzeugrahmens, während das Steuerrohr als Schaft der Fahrzeuggabel ausgebildet ist. Am Ende des Gabelschafts ist eine Lenkstange befestigt. Diese kann entweder direkt an dem Gabelschaft oder über einen entsprechenden Vorbau daran befestigt sein.

An dem oberen und an dem unteren Ende des Kopfrohres sind Steuerkopflager angeordnet, die üblicherweise als Kugellager ausgebildet sind. Durch diese Steuerkopflager ist ein Verschwenken des Steuerrohrs in dem Kopfrohr und damit ein entsprechendes Verdrehen der Fahrzeuggabel möglich.

Bei einer bekannten Steuerkopflageranordnung ist das obere Ende des Steuerrohrs mit einem Außengewinde versehen, über das eine mit einem Innengewinde versehene Befestigungsmutter so weit aufschraubbar ist, bis es an dem oberen Steuerkopflager zur Anlage kommt. Bei entsprechendem Festziehen der Mutter wird der obere Laufring des Steuerkopflagers gegen den unteren Laufring gesichert, so dass auf diese Weise das Spiel in dem Steuerkopflager einstellbar ist.

Problematisch an dieser Vorrichtung ist, dass die auf das Steuerkopflager drückende Vorlast nur schwer einstellbar ist. Während bei einem zu festen Anziehen der Befestigungsmutter das Steuerkopflager schwergängig wird, ist bei einem zu leichten Anziehen die erforderliche Spielfreiheit des Steuerkopflagers nicht gewährleistet. Weiterhin kann sich im Betrieb des Fahrzeugs aufgrund der Schwenkbewegungen des Steuerrohrs die Mutter lösen und dadurch eine ungewollte Verstellung des Steuerkopflagers erfolgen. Letztlich ist auch die Montage und Justage des Steuerkopflagers relativ aufwändig.

Bei einer weiteren bekannten Steuerkopflageranordnung besitzt der obere Laufring des oberen Steuerkopflagers eine ringförmige Schrägfläche, gegen die ein ebenfalls mit einer Schrägfläche versehener Druckring gepresst wird, der sowohl eine radiale als auch eine axiale Kraft auf den oberen Laufring des Steuerkopflagers aufbringt. Während durch die axiale Kraft wiederum der obere Laufring gegen den unteren Laufring gesichert wird, wird gleichzeitig durch die radial wirkende Kraft eine Fixierung des oberen Laufrings an dem Steuerrohr erreicht. Zur Beaufschlagung des Druckrings von oben mit einer entsprechenden Kraft ist das Steuerrohr mit einem Innengewinde versehen, in das eine mit einem Außengewinde versehen Einstellmutter bzw. eine Einstellschraube eingeschraubt wird. Über diese wird ein auf der Oberseite des Druckrings aufliegender Schaft des Fahrzeuglenkers gegen den Druckring nach unten gedrückt, so dass die auf den Druckring und damit auf den oberen Laufring wirkende Kraft einstellbar ist.

Problematisch an dieser Steuerkopflageranordnung ist ebenfalls, dass die auf das Steuerkopflager drückende Vorlast nur relativ schwierig einstellbar ist. Auch bei dieser Anordnung kann durch ein zu festes oder zu lockeres Anziehen der Einstellmutter bzw. Einstellschraube die auf das Steuerkopflager wirkende Kraft zu stark oder zu leicht eingestellt werden, so dass das Steuerkopflager entweder schwergängig ist oder ein zu großes Spiel aufweist. Des Weiteren ist auch bei dieser Ausführungsform die Montage und Justierung relativ aufwändig, insbesondere da der erste und der zweite Laufring des Steuerkopflagers separat montiert werden müssen.

Während bei dem oberen Steuerkopflager nur der untere Laufring in das Kopfrohr im Presssitz eingepresst wird, erfolgt bei dem unteren Steuerkopflager die Festlegung beider Laufringe über einen Presssitz, einmal im Kopfrohr und einmal auf dem Steuerrohr. Während die Festlegung im Presssitz grundsätzlich problematisch ist, da sie hohe Anforderungen an die Fertigungstoleranzen sowohl der Steuerkopflager als auch von Kopfrohr und Steuerrohr stellt, ist dies insbesondere bei dem unteren Steuerkopflager nachteilig, da hier entweder die beiden Laufring getrennt im Presssitz vormontiert werden müssen oder das in das Kopfrohr eingepresste Steuerkopflager zusammen mit dem Kopfrohr auf das Steuerrohr aufgepresst werden muss. Außerdem ist eine Wartung der im Presssitz befestigten Steuerkopflager nur sehr schwer möglich.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerkopflager der eingangs genannten Art so auszubilden, so dass die Montage und Wartung erleichtert wird, wobei gleichzeitig eine einwandfreie Funktion und Leichtgängigkeit des Steuerkopflagers gewährleistet sein soll.

Ausgehend von einem Steuerkopflager der eingangs genannten Art, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die erste Laufringeinheit und die zweite Laufringeinheit spielfrei axial gegeneinander vorgespannt sind und dass ein Befestigungselement vorgesehen ist, über das die erste Laufringeinheit drehfest mit dem Steuerrohr verbindbar ist, ohne dass eine die axiale Vorspannung des Steuerkopflagers beeinflussende axiale Kraft auf das Steuerkopflager wirkt.

Im Gegensatz zum Stand der Technik sind bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerkopflager somit die beiden Laufringeinheiten bereits vor der Montage axial gegeneinander vorgespannt. Über das erfindungsgemäße Befestigungselement erfolgt bei der Montage eine drehfeste Verbindung der ersten Laufringeinheit mit dem Steuerrohr, ohne dass die axiale Vorspannung des Steuerkopflagers beeinflusst wird. Somit ist gewährleistet, dass die axiale Vorspannung auch bei montiertem Steuerkopflager unverändert erhalten bleibt, so dass zum einen die Leichtgängigkeit und zum anderen die Spielfreiheit des Steuerkopflagers gewährleistet sind.

Durch das erfindungsgemäß ausgebildete Steuerkopflager wird die Montage deutlich vereinfacht, da die axiale Vorspannung unabhängig von der Befestigung des Steuerkopflagers ist und somit bei der Montage keine speziellen Maßnahmen getroffen werden müssen, um die Spielfreiheit des Steuerkopflagers zu erhalten und eine erwünschte Schwergängigkeit zu vermeiden.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist durch das Befestigungselement zum Verbinden der ersten Laufringeinheit mit dem Steuerrohr eine in radialer Richtung wirkende Kraft zwischen der ersten Laufringeinheit und dem Steuerrohr erzeugbar. Bevorzugt wird dabei durch das Befestigungselement eine ausschließlich in radialer Richtung wirkende Kraft erzeugt.

Durch die in radialer Richtung wirkende Kraft ist eine Befestigung der ersten Laufringeinheit an dem Steuerrohr ohne Auswirkung auf die axiale Vorspannung des Steuerkopflagers möglich.

Vorteilhaft ist das Befestigungselement als Klemmelement zur Erzeugung einer Klemmverbindung zwischen der ersten Laufringeinheit und dem Steuerrohr ausgebildet. Das Klemmelement kann dabei als Klemmring ausgebildet sein, das insbesondere in seiner Weite verstellbar ist.

Bei dem Klemmring ist eine besonders gleichmäßige Kraftverteilung über den Umfang des Steuerrohrs möglich. Weiterhin ist mit einem Klemmelement eine nachträgliche leichte Demontage des Steuerkopflagers möglich, so dass die Wartung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerkopflagers erleichtert wird.

Der Klemmring kann beispielsweise mehrteilig ausgebildet sein, wobei die einzelnen Abschnitte des Klemmrings gelenkig miteinander verbunden sind. Zwei voneinander beabstandete Enden des Klemmrings können über eine Schraube miteinander so verbunden sein, so dass beim Verdrehen der Schraube die Weite des Klemmrings verringert wird, wodurch der Klemmring und damit die erste Laufringeinheit drehfest mit dem Steuerrohr verbunden wird. Grundsätzlich kann anstelle einer Schraube auch ein Spannelement verwendet werden, wie es beispielsweise bei Schnellspannvorrichtungen, insbesondere beim Befestigen von Sattelstützen, eingesetzt wird. Der Klemmring kann auch einstückig ausgebildet sein und beispielsweise aus elastischem Material bestehen.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Laufringeinheit einen insbesondere ringförmigen Klemmansatz, der von dem Klemmring umgriffen wird, so dass der Klemmansatz zwischen dem Steuerrohr und dem Klemmring einklemmbar ist. Der Klemmansatz ist dabei bevorzugt elastisch ausgebildet, um ein sicheres und einfaches Verklemmen der Laufringeinheit zu ermöglichen. Weiterhin können in dem Klemmansatz Unterbrechungen beispielsweise in Form von Schlitzen ausgebildet sein.

Während das Klemmelement bevorzugt als separates Teil ausgebildet ist, ist grundsätzlich auch die Ausbildung des Klemmelements einstückig mit der Laufringeinheit möglich.

Bevorzugt ist zur Erzeugung der axialen Vorspannung eine Spanneinheit vorgesehen, über die die erste Laufringeinheit und die zweite Laufringeinheit spielfrei axial gegeneinander vorspannbar sind. Durch die Spanneinheit ist gewährleistet, dass bereits vor der Montage des Steuerkopflagers die gewünschte axiale Vorspannung vorhanden ist und durch die Montage kein Einfluss auf die axiale Vorspannung genommen wird.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Spanneinheit als in das Steuerkopflager integrierte Spanneinheit ausgebildet. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Steuerkopflagers erreicht.

Vorteilhaft ist die Spanneinheit als elastische Spanneinheit, insbesondere als Federscheibe ausgebildet. Durch die Ausbildung als Federscheibe ist eine sehr flache Bauweise des erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerkopflagers möglich.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die zweite Laufringeinheit einen ein stirnseitiges freies Ende aufweisenden, ringförmigen Verbindungsabschnitt, der im Presssitz in das Kopfrohr einsetzbar ist. Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Steuerkopflager kann dabei sowohl als oberes wie auch als unteres Lager auf beide Enden des Kopfrohrs aufgesetzt und im Presssitz in dieses eingesetzt werden. Sowohl das obere als auch das untere Steuerkopflager können dabei über das Klemmelement in einfacher Weise nach Einsetzen des Steuerrohrs in das Kopfrohr mit dem Steuerrohr drehfest verbunden werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Außendurchmesser des Verbindungsabschnitts zumindest bereichsweise kleiner als der Innendurchmesser des Kopfrohrs, wobei an diesen Bereichen des Verbindungsabschnitts zumindest ein aus einem komprimierbaren Material bestehendes Toleranzelement vorgesehen ist, dessen Außenfläche radial nach außen über den Innendurchmesser des Kopfrohrs hinausragt.

Für einen Standard-Presssitz muss der Außendurchmesser des Verbindungsabschnitts geringfügig größer sein als der Innendurchmesser des Kopfrohrs, in das der Verbindungsabschnitt eingepresst werden soll. Um den Presssitz zu ermöglichen, sind dabei nur sehr geringe Fertigungstoleranzen der entsprechenden Durchmesser zulässig, die üblicherweise im Bereich von 0,02 mm liegen. Eine solche genaue Herstellung ist aufwändig und entsprechend kostenintensiv. Darüber hinaus ist ein späteres Lösen des Presssitzes ohne Beschädigung der beteiligten Elemente nicht oder nur sehr aufwändig möglich, was die Wartungsmöglichkeiten deutlich erschwert.

Durch das Vorsehen eines komprimierbaren Toleranzelements können der Außendurchmesser des Verbindungsabschnitts sowie der Innendurchmesser des Kopfrohrs mit deutlich größeren Toleranzen gefertigt werden. Insbesondere kann das Toleranzfeld dieser Elemente durch die Verwendung des Toleranzelements bis auf 0,1 mm vergrößert werden. Ein Verkanten beim Einpressen des Verbindungsabschnitts ist aufgrund dieser relativ großen Toleranzwerte praktisch ausgeschlossen.

Des Weiteren wird durch die Verwendung eines Toleranzelements sowohl der Einbau als auch der Ausbau des erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerkopflagers vereinfacht.

Bevorzugt ist die radiale Dicke des Toleranzelements zum freien Ende des Verbindungsabschnitts hin abnehmend ausgebildet. Das Toleranzelement enthält somit eine Einführschräge, mit der ein noch einfacheres Einpressen des Verbindungsabschnitts in das Kopfrohr möglich ist.

Vorteilhaft ist das Toleranzelement als Toleranzhülse ausgebildet, die den Verbindungsabschnitt umgreift. Auf diese Weise ist eine besonders kostengünstige Ausgestaltung des Toleranzelements möglich.

Grundsätzlich kann das Toleranzelement als separates Bauteil oder einstückig mit dem Verbindungsabschnitt ausgebildet sein. Beispielsweise ist es möglich, die Außenumfangsfläche des Verbindungsabschnitts randriert auszubilden. Das Toleranzfeld des Kopfrohrs kann in diesem Fall auf beispielsweise 0,04 mm vergrößert werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfassen die erste Laufringeinheit einen ersten Lagergehäuseabschnitt und die zweite Laufringeinheit einen zweiten Lagergehäuseabschnitt, die zusam men ein Lagergehäuse des Steuerkopflagers bilden. Bevorzugt sind der erste und der zweite Lagergehäuseabschnitt dabei miteinander verbindbar, insbesondere verschraubbar.

Durch das zweiteilige Lagergehäuse ist gewährleistet, dass die axiale Vorspannung des Steuerkopflagers durch außen an dem Gehäuse angreifende Kräfte nicht beeinflusst wird. Weiterhin ist ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit und damit eine Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit des erfindungsgemäßen Steuerkopflagers dadurch praktisch ausgeschlossen. Neben einer Schraubverbindung sind grundsätzlich auch sonstige geeignete Verbindungen, wie Verrastungen, Bajonettverschlüsse oder dergleichen denkbar.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. In diesen zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerkopflageranordnung,
2 und 3 die Lageranordnung nach 1, wobei die Einzelteile jeweils separat dargestellt sind,
4 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerkopflagers,
5 einen Längsschnitt durch wesentliche Elemente aus 4,
6 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Steuerkopflager im zusammenbauten Zustand,
7 bis 9 drei Schritte während der Montage einer erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerkopflageranordnung,
10 eine alternative Ausführungsform eines Einzelelements eines erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerkopflagers,
11 und 12 zwei Ansichten einer alternativen Ausführungsform einer Abdeckkappe eines erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerkopflagers und
13 und 14 zwei Ansichten einer alternativen Ausführungsform eines Klemmrings eines erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerkopflagers.
1 zeigt einen Teil eines Fahrzeugrahmens 1 eines Fahrrades mit einem Kopfrohr 2, durch das das Steuerrohr 3 (siehe 2) einer Gabel 4 hindurchgeführt ist.
Im oberen Bereich des Steuerrohrs 3 ist ein Vorbau 5 einer nicht dargestellten Lenkstange befestigt, wobei das durch den Vorbau 5 hindurch gesteckte freie Ende des Steuerrohrs 3 durch eine Abdeckkappe 6 abgedeckt ist.
Am oberen Ende des Kopfrohrs 2 ist ein Steuerkopflager 7 angeordnet, über das das Steuerrohr 3 drehbar mit dem Kopfrohr 2 verbunden ist.
In analoger Weise ist an dem unteren Ende des Kopfrohrs 2 ein unteres Steuerkopflager 8 vorgesehen, welches ebenfalls das Steuerrohr 3 drehbar mit dem Kopfrohr 2 verbindet.
An der Oberseite des oberen Steuerkopflagers 7 ist ein Abdeckring 9 vorgesehen, der insbesondere aus 3 deutlicher zu erkennen ist.
Ebenfalls aus 3 ist zu erkennen, dass das obere Steuerkopflager 7 und das untere Steuerkopflager 8 jeweils um 180° gegeneinander verdreht an dem Kopfrohr 2 befestigt sind.
Der nähere Aufbau der erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerkopflager ist in 4 anhand des unteren Steuerkopflagers 8 im Einzelnen dargestellt.
Das Steuerkopflager 8 ist als Axialkugellager ausgebildet und umfasst einen ersten Laufring 10 sowie einen zweiten Laufring 11 mit Laufrillen 12, 13 (siehe 5) in denen bei zusammengesetztem Steuerkopflager 8 Kugellagerkugeln 14 zu liegen kommen. Grundsätzlich können das erfindungsgemäß ausgebildete Steuerkopflager 8 sowie das entsprechende Steuerkopflager 7 auch als Wälz- oder Gleitlager oder als sonstige geeignete Drehlager ausgebildet sein.
An der von der Laufrille 12 abgewandt liegenden Seite des ersten Laufrings 10 ist ein ringförmiger Klemmansatz 15 ausgebildet, über dessen Umfang schlitzförmige Ausnehmungen 16 ausgebildet sind. Weiterhin ist an dem freien Ende des Klemmansatzes 15 eine ringförmig umlaufende Schulter 17 ausgebildet.
Die von der Laufrille 12 abgewandt liegende Unterseite des ersten Laufrings 10 bildet eine Lauffläche 18 für weitere Kugellagerkugeln 19, die in einem Axialkäfig 20 angeordnet sind und im zusammengebauten Zustand des Steuerkopflagers 8 an der Lauffläche 18 zur Anlage kommen.
Weiterhin ist eine Axialscheibe 21 vorgesehen, welche eine zweite Lauffläche 22 für die Kugellagerkugeln 19 aufweist, so dass im zusammengesetzten Zustand des Steuerkopflagers 8 der erste Laufring 10 gegenüber der Axialscheibe 21 verdrehbar ist.
Unterhalb der Axialscheibe 21 ist eine als Federscheibe ausgebildete Spanneinheit 23 vorgesehen, die im zusammengebauten Zustand des Steuerkopflagers 8 an der Unterseite der Axialscheibe 21 anliegt und diese nach oben drückt. Dazu ist unterhalb der Spanneinheit 23 ein erster Lagergehäuseabschnitt 24 angeordnet, der mit einem Innengewinde 25 versehen ist und einen Spannring des Steuerkopflagers 8 bildet, wie es im weiteren noch näher ausgeführt wird.
Der erste Laufring 10 bildet zusammen mit dem Axialkäfig 20, der Axialscheibe 21, der Spanneinheit 23 und dem ersten Lagergehäuseabschnitt 24 eine erste Laufringeinheit 26.
In entsprechender Weise bildet der zweite Laufring 11 zusammen mit einem zweiten Lagergehäuseabschnitt 27 eine zweite Laufringeinheit 28, wobei der zweite Lagergehäuseabschnitt 27 zusammen mit dem ersten Lagergehäuseabschnitt 24 ein Lagergehäuse des Steuerkopflagers 8 bilden. Dazu besitzt der einen Außenring bildende zweite Lagergehäuseabschnitt 27 ein Außengewinde 29, über das er mit dem Innengewinde 25 des ersten Lagergehäuseabschnitts 24 verschraubbar ist. Die Verschraubung erfolgt dabei so, dass bei vollständig miteinander verschraubten Lagerge häuseabschnitten 24, 27 durch die Spanneinheit 23 die erste Laufringeinheit 26 gegenüber der zweiten Laufringeinheit 28 und damit der erste Laufring 10 gegenüber dem zweiten Laufring 11 so vorgespannt ist, dass das Steuerkopflager 8 zum einen spielfrei ausgebildet ist und zum anderen die gewünschte Leichtgängigkeit besitzt.
An der Oberseite des zweiten Lagergehäuseabschnitts 27 ist ein ringförmiger Verbindungsabschnitt 30 ausgebildet, an dessen äußerer Umfangsfläche eine umlaufende Vertiefung 31 zu erkennen ist.
In diese Vertiefung 31 ist eine Toleranzhülse 32 einsetzbar, welche im eingesetzten Zustand durch umlaufende, die Vertiefung 31 in axialer Richtung begrenzende Schultern 33, 34 gehalten wird. Zum Aufsetzen auf den Verbindungsabschnitt 30 ist die Toleranzhülse 32 mit einer schlitzförmigen Durchbrechung 35 versehen, so dass die Toleranzhülse 32 aufweitbar, über die Schulter 34 hinweg auf den Verbindungsabschnitt 30 aufsetzbar und letztlich in die Vertiefung 31 einsetzbar ist.
An der Außenumfangsfläche der Toleranzhülse 32 sind Verstärkungsabschnitte 36 ausgebildet, die jeweils eine rechteckige Grundform mit seitlich sich verjüngenden Außenflächen besitzen, so dass die radiale Dicke des Toleranzelements 32 in axialer Richtung abnehmend ausgebildet ist.
Unterhalb des ersten Lagergehäuseabschnitts 24 ist ein O-Ring 37 angeordnet, durch den im zusammengesetzten Zustand des Steuerkopflagers 8 eine Abdichtung zwischen dem ersten Lagergehäuseabschnitt 24 und einem unterhalb dessen angeordneten Klemmring 38 erzielt wird.
Der Klemmring 38 besitzt drei einzelne Klemmringabschnitte 39, 40, 41, wobei jeweils die Klemmringabschnitte 39 und 40 sowie die Klemmringab schnitte 40 und 41 über Gelenkstifte 42 bzw. 43 so miteinander verbunden sind, dass die Weite des Klemmrings 38 verstellbar ist.
Zur Justierung und Fixierung der eingestellten Weite sind die Klemmringabschnitte 39, 41 über eine Schraube 44 miteinander verbunden, wobei die Schraube 44 tangential durch eine Bohrung 45 in dem Klemmringabschnitt 39 hindurchgeführt und mit einer entsprechenden Gewindebohrung 46 in dem Klemmringabschnitt 41 verschraubt ist.
In 5 sind der Klemmring 38, der erste Lagergehäuseabschnitt 24, die Axialscheibe 21, der Axialkäfig 20, der erste Laufring 10, der zweite Laufring 11 sowie der zweite Lagergehäuseabschnitt 27 jeweils im Längsschnitt dargestellt.
Aus der Darstellung nach 6, in der das Steuerkopflager 8 in seinem zusammengebauten Zustand dargestellt ist, ist erkennbar, dass der Klemmansatz 15 von dem Klemmring 38 umgriffen wird, wobei eine Fixierung des Klemmrings 38 in axialer Richtung durch die Schulter 17 des Klemmansatzes 15 erfolgt.
Weiterhin ist aus 6 zu erkennen, dass bei einem vollständigen Zusammenschrauben der Lagergehäuseabschnitte 24, 27 eine Außenwand 47 des ersten Lagergehäuseabschnitts 24 mit ihrer freien Stirnseite an einer Anschlagsfläche 48 des zweiten Lagergehäuseabschnitts 27 zur Anlage kommt, so dass eine automatische Begrenzung des Aufschraubvorgangs entsteht. Bei entsprechender Dimensionierung ist damit automatisch gewährleistet, dass bei einem vollständigen Zusammenschrauben der beiden Lagergehäuseabschnitte 24, 27 das Steuerkopflager spielfrei und mit optimaler Kraft axial vorgespannt ist.
Gegenüber der in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsform ist die in 6 dargestellte Variante des Steuerkopflagers 8 etwas abgeändert. In 6 ist zwischen dem ersten Lagergehäuseabschnitt 24 und dem Klemmring 38 eine zusätzliche Abdichtung in Form einer Federscheibe 55 vorgesehen. Die Federscheibe 55 ist bevorzugt aus dünnem Federstahl mit einer Dicke von ca. 0,1 bis 0,5 mm ausgebildet und liegt mit ihrem radial innen gelegenen Bereich auf einer am Außenumfang des ersten Laufrings 10 ausgebildeten Stufe 56 auf, so dass eine Labyrinthdichtfunktion gegenüber dem ersten Laufring 10 erzeugt wird. Gegenüber dem ersten Lagergehäuseabschnitt 24 dichtet die Federscheibe 55 federnd ab, so dass durch die Federscheibe 55 insgesamt ein Eindringen von Feuchtigkeit sowohl in axialer wie auch in radialer Richtung zuverlässig verhindert wird. Aufgrund der Ausbildung als Federscheibe können dabei Toleranzen von bis zu 0,3 mm oder mehr in axialer wie auch in radialer Richtung überbrückt werden.
Anhand der 7, 8 und 9 wird im Weiteren die Montage einer erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerkopflageranordnung näher erläutert.
Gemäß 7 werden zunächst die beiden Steuerkopflager 7 und 8 jeweils mit ihrem Verbindungsabschnitt 30 des zweiten Lagergehäuseabschnitts 27 in das obere bzw. das untere Ende des Kopfrohrs 2 eingepresst.
Dabei wird durch die Toleranzhülsen 32 dieser Einpressvorgang erleichtert, da die Toleranzhülsen 32 aus einem weicheren, komprimierbaren Material hergestellt sind als das Kopfrohr 2 und der zweite Lagergehäuseabschnitt 27. Darüber hinaus wird durch die schräge Ausbildung der Verstärkungsabschnitte 36 der Toleranzhülse 32 das Einpressen deutlich erleichtert. Aufgrund der Toleranzhülse 32 kann das Toleranzfeld der Boh rung des Kopfrohrs 2 gegenüber dem Stand der Technik deutlich vergrößert werden.
Anschließend wird gemäß 8 das Steuerrohr 3 von unten in das Kopfrohr 2 eingeführt und durch dieses vollständig hindurch gesteckt, bis es die in 8 dargestellte Position erreicht.
In dieser Position wird zunächst die Schraube 44 des Klemmrings 38 des unteren Steuerkopflagers angezogen, wodurch die Weite des Klemmrings 38 verkleinert wird und dadurch der zwischen dem Klemmring 38 und dem Steuerrohr 3 angeordnete Klemmansatz 15 eingeklemmt und mit dem Steuerrohr 3 drehfest verbunden wird.
In analoger Weise wird anschließend der Klemmansatz 15 des oberen Steuerkopflagers 7 über dessen Klemmring 38 mit dem Steuerrohr 3 verklemmt. Grundsätzlich kann auch zunächst das obere Steuerkopflager 7 und anschließend das untere Steuerkopflager 8 fixiert werden.
Gemäß 9 wird im nächsten Schritt der Abdeckring 9 über das Steuerrohr 3 auf die Oberseite des oberen Steuerkopflagers 8 aufgeschoben, so dass eine optisch ansprechende Abdeckung des Klemmrings 38 sowie ein zusätzlicher Schutz vor Eindringen von Schmutz und Wasser gewährleistet ist.
Daran anschließend wird der Vorbau 5 auf das Steuerrohr 3 aufgeschoben und mit zwei Klemmschrauben 49 an diesem fixiert.
Letztlich wird zum Abschluss die Abdeckkappe 6 auf das obere Ende des Steuerrohrs 3 aufgesetzt, beispielsweise in dieses eingeschraubt oder mit diesem verrastet, womit die Montage beendet ist.
Gemäß einer in den 11 und 12 dargestellten Ausführungsform kann die Abdeckkappe 6 als Federkappe ausgebildet sein. Dazu sind an der Unterseite 54 der Abdeckkappe 6 ein oder mehrere, bevorzugt zwei Federelemente 51 vorgesehen, die in die obere Öffnung des Steuerrohrs 3 eingesetzt werden können, bis die Abdeckkappe 6 mit ihrer Unterseite 54 an der Oberkante des Steuerrohrs 3 zur Anlage kommt.
Die Federelemente 51 besitzen im Wesentlichen radial nach außen weisende Abschnitte 52, die bei aufgesetzter Abdeckkappe 6 unter Federvorspannung an der Innenseite des Steuerrohrs 3 anliegen und somit die Abdeckkappe 6 an dem Steuerrohr 3 fixieren. Gleichzeitig wird durch die federnde Ausgestaltung erreicht, dass die Abdeckkappe für Steuerrohre mit unterschiedlichen Innendurchmessern verwendbar ist. So können mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Abdeckkappe 6 beispielsweise Unterschiede in den Innendurchmessern von bis zu +/– 3mm oder mehr, die aufgrund unterschiedlicher Wandstärken der Steuerrohre auftreten, ausgeglichen werden.
Weiterhin besitzen die Abschnitte 52 an ihren in Längsrichtung liegenden Enden jeweils Anlaufschrägen 53, so dass sowohl das Einsetzen der Abdeckkappe 6 in als auch das Entnehmen der Abdeckkappe 6 aus dem Steuerrohr 3 leichtgängig möglich ist.
Jedes Federelement 51 wird durch einen Federdraht gebildet, dessen Enden einander gegenüberliegend an der Unterseite 54 der Abdeckkappe 6 befestigt sind. Weiterhin sind die Federelemente in Umfangsrichtung der Abdeckkappe 6 gegeneinander um 90° verdreht angeordnet, um einen sicheren und gleichmäßigen Sitz der Abdeckkappe 6 auf dem Steuerrohr 3 zu gewährleisten.
Durch die rein radiale Befestigung der Steuerkopflager 7, 8 an dem Steuerrohr 3 wird gewährleistet, dass keine die axiale Vorspannung der Steuerlage 7, 8 beeinflussende axiale Kraft auf die Steuerkopflager 7, 8 wirkt.
Weiterhin ist durch den Klemmring 38 eine schnelle, einfache und wieder lösbare Fixierung der Steuerkopflager 7, 8 möglich, so dass sowohl die Montage als auch die Demontage sehr einfach vorgenommen werden können. Da die Steuerkopflager 7, 8 axial vorgespannt sind, ist bei der Montage eine Einstellung der Lager nicht erforderlich.
Aufgrund der Toleranzhülsen 32 ist auch das Einsetzen der Steuerkopflager 7, 8 in das Kopfrohr 2 vereinfacht, da zum einen das Toleranzfeld der Rahmenbohrung vergrößert werden kann und zum anderen ein Verkanten beim Einpressen ausgeschlossen werden kann. Gleichzeitig ist ein Ausbau sowie ein Zerlegen der Steuerkopflager 7, 8 zu Servicezwecken möglich.
Anstelle der Toleranzhülse 32 kann nach der Ausführungsform gemäß 10 die Außenumfangsfläche des Verbindungsabschnitts 30 des zweiten Lagergehäuseabschnitts 27 auch randriert, das heißt mit einer radial nach außen überstehenden Riffelung 50 versehen sein. Auch damit kann das Toleranzfeld der Bohrung des Kopfrohrs 2 gegenüber dem Stand der Technik vergrößert werden.
Die 13 und 14 zeigen Ausführungsformen von Klemmringen 38', die jeweils einstückig ausgebildet sind. Die Verschwenkbarkeit der einzelnen Klemmringabschnitte 39', 40', 41' erfolgt dabei nicht über Gelenkstifte, sondern dadurch, dass zur Bildung der Klemmringabschnitte 39', 40', 41' im Wesentlichen radial verlaufende Schlitze 57 vorgesehen sind, die sich in 13 ausgehend von der Außenseite und in 14 ausgehend von der Innenseite des Klemmrings 38' in radialer Richtung erstrecken. Die Länge der Schlitze 57 und die Elastizität des Klemmringmaterials ist dabei so gewählt, dass ein Verschwenken der einzelnen Klemmringabschnitte 39', 40', 41' beim Festziehen der Schraube 44 erfolgt, so dass die Weite des Klemmrings 38 verstellbar ist.
Diese Ausführungsformen zeichnen sich durch eine besonders kostengünstige Herstellung aus.

1: Fahrzeugrahmen
2: Kopfrohr
3: Steuerrohr
4: Gabel
5: Vorbau
6: Abdeckkappe
7: oberes Steuerkopflager
8: unteres Steuerkopflager
9: Abdeckring
10: erster Laufring
11: zweiter Laufring
12: Laufrille
13: Laufrille
14: Kugellagerkugeln
15: Klemmansatz
16: schlitzförmige Ausnehmung
17: Schulter
18: Lauffläche
19: Kugellagerkugeln
20: Axialkäfig
21: Axialscheibe
22: zweite Lauffläche
23: Spanneinheit
24: erster Lagergehäuseabschnitt
25: Innengewinde
26: erste Laufringeinheit
27: zweiter Lagergehäuseabschnitt
28: zweite Laufringeinheit
29: Außengewinde
30: Verbindungsabschnitt
31: Vertiefung
32: Toleranzhülse
33: Schulter
34: Schulter
35: schlitzförmige Durchbrechung
36: Verstärkungsabschnitte
37: O-Ring
38, 38': Klemmring
39: Klemmringabschnitt
40: Klemmringabschnitt
41: Klemmringabschnitt
42: Gelenkstift
43: Gelenkstift
44: Schraube
45: Bohrung
46: Gewindebohrung
47: Außenwand
48: Anschlagfläche
49: Klemmschrauben
50: Riffelung
51: Federelemente
52: Abschnitte
53: Anlaufschrägen
54: Unterseite
55: Federscheibe
56: Stufe
57: Schlitze

Claims

Steuerkopflager, ausgebildet zum drehbaren Verbinden eines Kopfrohrs (2) mit einem durch das Kopfrohr (2) hindurch geführten Steuerrohr (3), mit einer ersten Laufringeinheit (26) und mit einer zweiten Laufringeinheit (28), wobei die erste Laufringeinheit (26) mit dem Steuerrohr (3) und die zweite Laufringeinheit (28) mit dem Kopfrohr (3) drehfest verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Laufringeinheit (26) und die zweite Laufringeinheit (28) spielfrei axial gegeneinander vorgespannt sind, und dass ein Befestigungselement (38) vorgesehen ist, über das die erste Laufringeinheit (26) drehfest mit dem Steuerrohr (3) verbindbar ist, ohne dass eine die axiale Vorspannung des Steuerkopflagers (7, 8) beeinflussende axiale Kraft auf das Steuerkopflager (7, 8) wirkt.
Steuerkopflager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Befestigungselement (38) zum Verbinden der ersten Laufringeinheit (26) mit dem Steuerrohr (3) eine in radialer Richtung wirkende Kraft zwischen der ersten Laufringeinheit (26) und dem Steuerrohr (3) erzeugbar ist.
Steuerkopflager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Befestigungselement (38) eine ausschließlich in radialer Richtung wirkende Kraft erzeugt wird.
Steuerkopflager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (38) als Klemmelement zur Erzeugung einer Klemmverbindung zwischen der ersten Laufringeinheit (26) und dem Steuerrohr (3) ausgebildet ist.
Steuerkopflager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement als Klemmring (38) ausgebildet ist.
Steuerkopflager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmring (38) in seiner Weite verstellbar ist.
Steuerkopflager nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Laufringeinheit (26) einen insbesondere ringförmigen Klemmansatz (15) umfasst, der von dem Klemmring (38) umgriffen wird, so dass der Klemmansatz (15) zwischen dem Steuerrohr (3) und dem Klemmring (38) einklemmbar ist.
Steuerkopflager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmansatz (15) elastisch ausgebildet ist.
Steuerkopflager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der axialen Vorspannung eine Spanneinheit (23) vorgesehen ist, über die die erste Laufringeinheit (26) und die zweite Laufringeinheit (28) spielfrei axial gegeneinander vorspannbar sind.
Steuerkopflager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinheit (23) als in das Steuerkopflager (7, 8) integrierte Spanneinheit ausgebildet ist.
Steuerkopflager nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinheit als elastische Spanneinheit, insbesondere als Federscheibe (23) ausgebildet ist.
Steuerkopflager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Laufringeinheit (28) einen ein stirnseitiges freies Ende aufweisenden, ringförmigen Verbindungsabschnitt (30) umfasst, der im Presssitz in das Kopfrohr (2) einsetzbar ist.
Steuerkopflager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Verbindungsabschnitts (30) zumindest bereichsweise kleiner ist als der Innendurchmesser des Kopfrohres (2) und dass an diesen Bereichen (31) des Verbindungsabschnitts (30) zumindest ein aus einem komprimierbaren Material bestehendes Toleranzelement (32) vorgesehen ist, dessen Außenfläche radial nach außen über den Innendurchmesser des Kopfrohrs (2) hinausragt.
Steuerkopflager nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Dicke des Toleranzelements (32) zum freien Ende des Verbindungsabschnitts (30) hin abnehmend ausgebildet ist.
Steuerkopflager nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzelement als Toleranzhülse (32) ausgebildet ist, die den Verbindungsabschnitt (30) umgreift.
Steuerkopflager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Laufringeinheit (26) einen ersten Lagergehäuseabschnitt (24) und die zweite Laufringeinheit (28) einen zweiten Lagergehäuseabschnitt (27) umfassen, die zusammen ein Lagergehäuse des Steuerkopflagers (7, 8) bilden.
Steuerkopflager nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Lagergehäuseabschnitt (24, 27) miteinander verbindbar, insbesondere verschraubbar sind.
Steuerkopflager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Laufringeinheit (26) einen ersten Laufring (10) umfasst, der insbesondere in dem ersten Lagergehäuseabschnitt (24) angeordnet ist.
Steuerkopflager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Laufringeinheit (28) einen zweiten Laufring (11) umfasst, der insbesondere in dem zweiten Lagergehäuseabschnitt (27) angeordnet ist.
Steuerkopflageranordnung mit einem Kopfrohr (2) eines Fahrzeugrahmens (1) und einem durch das Kopfrohr (2) hindurch geführten Steuerrohr (3) einer Lenkstange des Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfrohr (2) über ein Steuerkopflager (7, 8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem Steuerrohr (3) drehbar verbunden ist.
Steuerkopflageranordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfrohr (2) an seinen beiden Enden mit dem Steuerrohr (3) jeweils über ein Steuerkopflager (7,8) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 drehbar verbunden ist.