DE19522623A1 - Steuerkopfpatronenlager für Fahrräder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Patronenlager für die Lagerung des Gabelschaftrohres im Steuerkopf von Zweirädern, vorwiegend Fahrrädern.

Die heute gebräuchlichen Steuerkopflager haben den Nachteil, daß sie aus relativ vielen Einzelteilen bestehen und entsprechend hohen Aufwand an den Service stellen und außerdem zahlreiche Montagewerkzeuge erforderlich machen.

Die Vielzahl der Teile bringt einen hohen Grad an Verschmutzungsanfälligkeit und Wartungsaufwand mit sich. Schließlich müssen die Lagersitze exakt fluchtend vom Rahmenhersteller in den Steuerkopf eingefräst werden und die Lager müssen bei der Montage manuell vorgespannt werden.

Ein weiterer Nachteil ist, daß die heutige Lagerungstechnik beim Fahrradsteuerkopf nicht die Tatsache berücksichtigt, daß heute eine Vielzahl von Fahrrädern mit Federgabeln, oder jedenfalls mit Gabeln ausgerüstet werden, deren Gabelkrone aus Aluminium gefertigt ist. Diese Aluminiumgabelkronen müssen beim heutigen Stand der Technik mit einem Steuerrohr verpresst werden, das meist aus einem anderen Werkstoff gefertigt ist. Diese Verbindung bildet auch dann einen Gefahrenpunkt, wenn sie durch eine geschlitzte Klemmpressung gebildet wird.

Weiter ist von Nachteil, daß verschiedene Federgabeln nur schwer an unterschiedliche Fahrräder umgebaut werden können, da das Gabelschaftrohr mit Arbeitsaufwand gekürzt und an das Steuerrohr angepaßt werden muß. Ein einmal gekürztes Gabelschaftrohr macht die Montage der Federgabel an einem längeren Steuerkopf für die Zukunkft unmöglich.

Der Vorbau ist nach dem heutigen Stand der Technik durch zwei Systeme mit dem Gabelschaftrohr verbunden. Das System Dia-Compe DE A 1 144 142 verwendet einen Vorbau mit einem geschlitzten Klemmsitz, der über das Steuerrohr geklemmt wird. Das klassische höhenverstellbare System verwendet einen Innenklemmkeil. Beide Systeme sind nicht gewichtsoptimiert und nicht fehlbedienungssicher.

Aufgabe der Erfindung ist es also, eine Einheit Steuerschaft/ und Steuerkopflagerung zu schaffen, die an beiden Enden je eine lösbare Verbindung von Gabelkrone und/oder Vorbau vorsieht.

Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine vorgespannte Lagermontageeinheit zu schaffen, die die Teilevielfalt wirksam reduziert.

Vorteilhaft an der Erfindung ist die einfache Montage mit geringem Werkzeugaufwand, die Vorspannung der Lager auf Lebensdauer und die Dauerschmierung. Ferner ergibt die geringe Teilezahl ein einfaches Handling. Die kompakte Bauform mit den innenliegenden Lagern ist durch zwei Dichtungen am Vorbau und an der Gabelkrone nach außen vollständig abzudichten. Somit ergibt sich eine gute Eignung für die Reinigung mit Hochdruckstrahler und eine sehr geringe Gefahr für das Eindringen von Feuchtigkeit und von Schmutz.

Da das Gabelschaftrohr Teil der Steuerkopflagereinheit geworden ist, besteht nun die Möglichkeit, Gabelholme mit verschiedenen Gabelkronen auszustatten und so die Feinabstimmung der Fahrwerks auf den Einsatzzweck bzw. auf den Fahrradrahmen vorzunehmen. Über die Verwendung von Gabelköpfen unterschiedlicher Geometrie läßt sich die Lenkgeometrie verändern. Zusätzlich ist ein schneller Wechsel von verschiedenen Gabeln möglich ohne das Gabelschaftrohr und die Steuerkopflager auszubauen zu müssen.

Ein Vorbau mit einer Klemmpassung ist einfacher zu montieren und kann erheblich leichter ausgeführt werden.

Beschreibung

Die Steuerrohrlagerpatrone 1 besteht aus einer Hülse 2 mit zugehörigen Einbaugewindehülse 3 und einem Gabelschaftrohr, das hier aufgrund seiner definierten Lage besser als Steuerwelle 4 bezeichnet wird.

Die Steuerwelle 4 ist in der Hülse 2 mit Lagern verspannt. Die Lager sind mit einem Schmiermittel gefüllt und durch Dichtungen verschlossen. Zusätzlich sind zwischen Gabelkrone und Steuerrohr und zwischen Vorbau und Steuerrohr Dichtungen vorgesehen.

Die Steuerlagerpatronen 1 haben vorgegebene Längen. Diese Längen dürfen durch die Steuerrohrlänge des Rahmens nicht unterschritten werden. Jedoch kann das Steuerrohr des Fahrradrahmens innerhalb einer durch die Länge der Befestigungsgewinde vorgegebenen Toleranz länger sein, so daß beim Einhalten einer Maximallänge keine engen Längentoleranzen gesetzt sind.

Die Patronenhülse 2 kann unterschiedlich im Steuerrohr befestigt werden. In der hier beschriebenen Ausführung (Bild 1) ist die Hülse 2 an einer Seite mit einem Paßgewinde 3 versehen. Das Hülsenende 7 ist überbördelt, so daß ein Anschlag am Steuerkopfrohr des Fahrradrahmens entsteht. Hinter dem Gewinde 3 verjüngt sich die Patronenhülse 2, so daß sie durch das Steuerrohr durchgeschoben werden kann. Am anderen Ende der Hülse befindet sich ein Paßsitz 6. Über diesen Paßsitz 6 wird eine Gewindehülse 5 mit einer Anschlagsbördelung in das Steuerrohr des Rahmens eingeschraubt. Auf ihrer Innenseite hat diese Einschraubhülse 3 ebenfalls einen Paßsitz 8, der bei Einschrauben über den Paßsitz 6 der Steuerlagerpatronenhülse 1 geschoben wird. Patronenhülse 1 und Paßsitz 6 werden in den Steuerkopf des Rahmens bis zum festen Sitz am jeweiligen Überwurf eingeschraubt.

Bei dieser Befestigung im Rahmen müssen Gewinde in das Steuerrohr eingeschnitten sein.

Es gibt jedoch in einer weiteren Ausführung die Möglichkeit des Patroneneinbaus im Steuerrohr ohne die Voraussetzung von Gewindesitzen im Steuerkopfrohr 9 des Fahrradrahmens (Bild 2) oder mit nur einem Gewindesitz.

Bei dieser Ausführung hat die Steuerlagerpatronenhülse 10 auf der einen Seite anstatt dem Gewinde einen Paßsitz 11 mit einem Überwurf 12 als Anschlag. Die Außenseite der Hülse weist ein Gewinde 13 auf, auf das von der anderen Seite eine Paßhülse 14 mit Überwurf 15 und Innengewinde über die Patronenhülse 10 geschraubt wird (Bild 2). Die beiden Paßsitze können zusätzlich als Paßfedern ausgeformt sein, um bei größeren Steuerrohrtoleranzen einen guten Sitz zu gewährleisten. Die Patronenhülse 10 wird vorteilhaft von unten in den Steuerkopf des Fahrradrahmens gedrückt und von der Gegenseite durch Einschrauben der Paßhülse 14 mit Innengewinde auf die Patonenhülse 10 verspannt.

Patronenhülse 10 und Paßsitz 14 können mit einem Außenvielkant vom Überwurf oder mit einem Innenvielkant für die Montage versehen sein.

Vorzüglich ist derselbe Innenvierkant wie für die Montage des Gabelkopfs und des Vorbaus zu verwenden.

Die Steuerlagerwelle 4 besteht vorzüglich aus einem Rohr und hat an beiden Enden eine Umformung und/oder Ausfräsung. Diese Ausfräsung oder Umformung kann die Form eines Vielzahns, eines Vielkants oder ähnliches mehr haben. Maßgeblich ist, daß der Gabelkopf und der Vorbau entsprechende Negativeinformungen haben, welche ein form- und kraftschlüssiges Aufspannen ermöglichen (Bild 1 & 2). Es ist jedoch auch möglich, Vorbau und/oder Gabelkopf mit einer Schraubklemmung zu verspannen.

Die Lagerung der Steuerwelle 4 in der Patronenhülse 10 entsprechen dem heutigen Stand der Lagerungstechnik. Es können verschiedene Lagertypen wie Diagonalkugellager oder Kegelrollenlager oder v.a. mehr oder Kombinationen daraus zum Einsatz kommen. Die Lager sind in der Patronenhülse 10 vorgespannt und mit einem Schmierstoff versehen und abgedichtet. Die Lagerung ist somit wartungsfrei.

Der Vorbau 21 ist mit einem Paßsitz 22 versehen, der genau passend zur Ausformung der Steuerwelle 4 ist. Die erfindungsgemäße Lösung mit einer Befestigung des Vorbaus 23 durch einen Formpaßsitz mittels einer Spannschraube 24 oder einer Spannachse bildet eine sichere und gewichtsoptimierte Verbindung. Die Befestigungsmutter kann eine Überwurfhülse mit einem Außengewinde (Bild 3) und einer Innenausformung als Vielzahn 25 oder dergleichen mehr (Bild 3) zur Herstellung eines Formschlusses mit einem Befestigungswerkzeug sein. Die Demontage erfolgt durch einen Abzieher.

Die Gabelkrone 26 ist analog dem Vorbau mit einem Paßsitz 27 versehen (Bild 4). Mittels einer Spannschraube oder einer Spannachse wird eine feste Verbindung mit der Steuerwelle 4 hergestellt. Die Demontage erfolgt mit einem Abzieher. Zusätzlich sind in der Gabelkrone 26 Aufnahmen 28 und 29 für Gabelholme vorgesehen.

Zusätzlich zur Abdichtung der Steuerkopflagerpatrone 1 ist der Zwischenraum zwischen Vorbau 21 und Steuerkopf 9 und zwischen Gabelkopf 26 und Steuerkopf 9 mit einer Abdichtung gegen Schmutzeinwirkung geschützt. Diese Dichtung ist so ausgeformt, daß beim Auftreffen eines Wasserstrahls das elastische Mittelteil zurückweicht, die Mittellage verdichtet wird und einen Druck auf die seitlichen Dichtlippen, die aus einem anderen Werkstoff beschaffen sein können, bewirkt.

In einer weiteren Ausführung ist die Steuerwelle 4 der Steuerlagerpatrone 1 als Standrohr eines Stoßabsorptionselementes ausgeführt (Bild 5).

Man kennt bereits im Steuerrohr 9 installierte Stoßabsorptionselemente wie das Browning-System und das von Cannondale verwendete System. Diese Systeme verwenden jedoch eine konventionelle Gabelschaftrohrlagerung nach dem Stand der Technik und kein wartungsfreies vormontiertes Patronenlager zur Integration des Stoßabsorptionselementes gemäß der Erfindung und zur Lagerung des Gabelsystems.

Die als Standrohr ausgebildete Steuerwelle 4 hat an ihrem unteren Ende eine Aufnahme für einen der beiden Dreieckslenker 31 zur Lenkspurführung. Am unteren Ende des Tauchrohres 32 das in der als Standrohr ausgebildeten Steuerrohrwelle 4 gleitet, ist ebenfalls eine Befestigung für den zweiten Dreieckslenker 33 (Bild 5) des zur Spurführung notwendigen Scherengelenks 24 angebracht. Solche Systeme der Einspurführung sind seit langem Stand der Technik bei lenkbaren Einradfahrwerken mit veränderbarer Höhe, z. B. Flugzeugbugrädern oder bei bestimmten Cagiva Motorrädern.

Die Unterseite des Tauchrohres 32 ist zusätzlich mit einer Aufnahme 35 für einen Gabelkopf ausgestattet (Bild 5). Die Aufnahme 35 kann als Paßsitz oder Klemmsitz ausgebildet sein.

Es kann ein Radträger mit nur einem Gabelholm oder eine konventionelle Gabel mit zwei Gabelholmen daran befestigt sein. Bei dieser Aufführung kann, wie auch bei den zuvor beschriebenen Ausführungen anstelle des Paßsitzes eine andere Art der Befestigung für Vorbau 21 und Gabelkopf 26 verwendet werden.

Zusätzlich ist in Abb. 5 ein Standrohrfuß 36 und eine darüber angeordnete Elastomerdichtung 37 angeordnet.

Das System von Steuerlagerpatrone und neuartiger Befestigung von Vorbau und Gabelkopf ermöglicht eine gewichtsoptimierte Bauweise. Gleichzeitig sind Fehler bei der Montage und damit bleibt eine spätere Gefährdung beim Betrieb weitestgehend ausgeschlossen. Ein weiterer Sicherheitsaspekt ist die Bauweise ohne vorstehende verletzungsträchtige Befestigungsteile des Vorbaus.

Der Service wird durch die Baugruppen wesentlich vereinfacht. Die vorgespannten und gedichteten Lager sind wartungsfrei.

Die freie Auswechselbarkeit des Gabelkopfes durch den lösbaren Paßsitz bietet vielseitige Gestaltungsmöglichkeiten der Fahrwerksgeometrie.

Bei Erweiterung und der Integration eines Stoßabsorptionssystems in die Patrone kann ein einfaches und leichtes System mit den gleichen Vorteilen dargestellt werden, die auch für die Steuerlagerpatrone gelten.

Der Steuerkopf braucht keinen Lagerpaßsitz und die Lager müssen nicht einzeln wie bisher eingepreßt werden. Bei der Ausführung des Patronenlagers mit der auf der Hülse sitzenden Verspannung muß nichteinmal ein Gewinde im Steuerkopf vorhanden sein. Damit wird die Erstmontage beim Hersteller wesentlich preisgünstiger.

Durch die festen Steuerkopflängen gibt es einen klaren Bezug zu den Neigungswinkel der Vorbauten, so daß jeder Fahrer zu einer festen Steuerkopflänge einen Referenzwinkel seines Vorbaus hat.

Claims (16)

1. Steuerkopfpatronenlager für Fahrräder mit Patronenhülse (2), in der eine Steuerwelle (4) zur Aufnahme eines Fahrradgabelkopfes (26) und eines Lenkervorbaus (21) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Patronenhülse (2) zum Einbau in unterschiedliche Steuerkopfrohre (9) in ihrer Länge verstellbar ist.

2. Patronenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Patronenhülse an einem Ende einen Anschlag (7) aufweist, der im Einbauzustand am Steuerkopfrohr (9) anliegt.

3. Patronenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Patronenlager (1) Mittel (3, 11) zur Befestigung des Patronenlagers (1) am Steuerkopfrohr (9) aufweist.

4. Patronenlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel ein Gewinde (3) oder ein Paßsitz (11) sind.

5. Patronenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Patronenhülse (2) einen Mechanismus zum Verstellen der Länge aufweist.

6. Patronenlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus zum Verstellen aus einem Gewinde (13) an der Patronenhülse (2) und einer Paßhülse (14) besteht, wobei die Paßhülse (14) ebenfalls ein Gewinde aufweist und sich durch Verdrehen gegenüber der Patronenhülse (2) so in ihrer Lage verändert, daß sich die Einbaulänge des Patronenlagers (1) ändert.

7. Patronenlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gewindehülse (5) einen Paßsitz aufweist, der mit einem Paßsitz an der Patronenhülse (2) zusammenwirkt, so daß die Einbaulänge des Patronenlagers (1) veränderbar ist.

8. Patronenlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Paßhülse (14) ein Innengewinde aufweist.

9. Patronenlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindehülse ein außenliegendes Gewinde und einen innenliegenden Paßsitz (6) aufweist.

10. Patronenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle mittels Lagern in der Patronenhülse (2) befestigt ist, die mit einem Schmierstoffversehen sind und abgedichtet sind.

11. Patronenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Patronenhülse (2) ein Außengewinde zum Verschrauben mit einer überbördelten Spannhülse mit Paßsitz und Innengewinde aufweist.

12. Patronenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (4) an ihren beiden Enden Mittel zur kraft- oder formschlüssigen Verbindung mit dem Gabelkopf und/oder dem Vorbau aufweist, wobei diese durch eine Verschraubung in einer festen Verbindung haltbar sind.

13. Patronenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gabelkopf und ein Vorbau mit innerer Paßformung zur kraft- und formschlüssigen Verbindung durch eine Spannachse oder Spannmutter mit der Steuerwelle (4) mit entsprechender Paßformung an deren Ende aufweist.

14. Patronenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (4) als Standrohr ausgebildet ist, in der ein Tauchrohr gleitet, das von einem Doppeldreieckslenkerspur geführt ist.

15. Patronenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Patronenlager ein integriertes Stoßabsorptionselement mit Tauchrohr, an dessen unterem Ende sich ein Paßsitz zur formschlüssigen Aufnahme eines Gabelkopfes befindet, aufweist.

16. Patronenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoßabsorptionselement mit Tauchrohr eine Aufnahme für einen Gabelkopf aufweist, der durch eine Klemmschraubung befestigt ist.