DE202012006121U1

DE202012006121U1 - Steuerkopflagerung für Zweiradfahrzeuge mit Toleranzausgleich

Info

Publication number: DE202012006121U1
Application number: DE202012006121U
Authority: DE
Original assignee: ACROS SPORT GmbH
Current assignee: ACROS SPORT GmbH
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2012-08-13
Anticipated expiration: 2022-06-26
Also published as: TWI551787B; EP2864653A1; CN104769295A; US20150175235A1; WO2014001265A1; TW201411003A

Abstract

Steuerkopflagerung für Zweiradfahrzeuge, die eine obere und eine untere Lagereinheit aufweist, durch die ein mit der Gabel des Zweiradfahrzeuges starr verbundenes Schaftrohr (2) mit einem Steuerkopfrohr (1) des Rahmens des Zweiradfahrzeuges spielfrei drehbeweglich verbindbar ist, wobei die Lagereinheit jeweils in fest mit dem Steuerkopfrohr (1) verbunden Lagerschalen (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (5) entlang ihres Umfangs Aussparungen aufweist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Steuerkopflagerung für Zweiradfahrzeuge nach der Gattung des Hauptanspruches, beispielsweise Fahrräder.
Die drehbewegliche Verbindung von Vorderradgabel und Lenker mit dem Rahmen eines Zweiradfahrzeuges wird durch einen sogenannten Steuerkopf realisiert. Dieser besteht aus einer oberen und einer unteren Lagereinheit, wobei in der Regel der Innenring der Lagereinheiten mit dem Schaftrohr der Gabel und der Außenring mit dem Steuerkopfrohr, das Teil des Rahmens des Zweiradfahrzeuges ist, fest verbindbar sind. Um eine in allen Richtungen spielfreie Lagerung zu erreichen, muss ein dauerhaft fester Sitz des Schaftrohres in den Lagerringen gewährleistet werden. Die Außenringe werden in der Regel in das Steuerkopfrohr oder in Adapterschalen eingelegt und über Schrägen (meist 36° oder 45° Winkel) an den Innen- und Außenringen durch eine Expanderschraube über die Innenringe spielfrei eingestellt. Das Spiel zwischen Außenring des Lagers und der Lagerschale beträgt oft mehrere Zehntel Millimeter. Verursacht durch hohe Bremskräfte von Scheibenbremsen verformen sich Vorderradgabeln und geben diese hohen Kräfte über die Lageraußenringe an den Rahmen weiter. Bedingt durch das hohe Spiel verkippen die Lager und es kann zu stärken Knarzgeräuschen bis zum Lockern der Vorderradgabel kommen
Bei technisch besser gelösten Produkten weisen die Außenringe der Lager mit den Adapterschalen zum Rahmen kein Spiel auf. Bei dieser aufwändigeren Lösung werden die Lager über die Außenringe in die Adapterschalen eingepresst. Hierbei wird oft eine Übergangs- oder leichte Presspassung angestrebt. Selbst die Ausführung der Lager als „leichte Presspassung” muss im eingebauten Zustand noch eine gewisse Leichtgängigkeit der gesamten Steuerkopf-Lagereinheit aufweisen.
Aber jedoch hier liegt das Problem jeder industriellen Serienproduktion von Lenkkopflager-Einheiten. Zum einen sollen günstige Verkaufspreise mit günstigen Herstellkosten realisiert werden. Dies geschieht meist durch die Vergabe von sehr großen Fertigungstoleranzen aller Passungsmaß-Relevanten Bauteile wie Lager und Lagerschalen.
Dadurch, dass in der Regel anodisierte Lagerschalen aus Aluminium verwendet werden, kommt es nach der Beschichtung (Eloxieren) zu unerwünschten Aufsummierung von Toleranzen, hervorgerufen durch schwankende Schichtdicken beim Galvanikprozess und Unrundheiten, welche zu hohem Ausschuß führen können. Zu diesen Maßschwankungen an den Lagerschalen addieren sich noch Schwankungen am Steuerrohr. Diese Schwankungen werden durch den Fertigungsprozess bedingt an dem Rahmen verursacht, welcher Grate, ein unrundes Rohr oder eine konische Verformung des Steuerrohrs hervorrufen kann. Diese Abweichungen werden bei den momentan gängigen Konstruktionen nicht ausgeglichen, was zu einer direkten Weitergabe dieser Fehler zu der Lagerschale und somit zu dem Wälzlager führt. Diese Aufsummierungen von Toleranzschwankungen führt häufig zu einem frühen Lagerschaden.
Die Erfindung betrifft die Lagerschale der Steuerkopflagerung, welche üblicherweise aus einer massiven Scheibe besteht. Der Nachteil dieser herkömmlichen Lagerschalen ist, dass Sie Abweichungen der umgebenden Geometrie direkt an das Lager weitergeben. Dadurch resultieren frühe Lagerschäden und Ungenauigkeiten der Lagerpositionierung direkt nach der Montage.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Bei der Erfindung werden durch eine elastische, ausgehöhlte Lagerschale Toleranzschwankungen des Lagerrohrs ausgeglichen, in dem sich die Lagerschale an die Maß- und Formabweichungen des Schaftrohrs in einem gewissen Rahmen anpasst. Dieser Sachverhalt ist auf das Fließen des Werkstoffes sowie die elastische Verformung zurückzuführen. Dadurch umschließt der Lagerring das Lager idealerweise komplett, sorgt für eine gleichmäßige Kraftverteilung und somit für eine gleichmäßige Belastung des Lageraußenrings.
Diese Anpassungsfähigkeit wird realisiert, in dem an den Berührpunkten des anliegenden Materials zwischen Lagerschale und Wälzlager Taschen an der Lagerschale freigespart sind, welche zu einem elastischen Verformen der Stege, welche an dem Lager anliegen, führen können.
Die dadurch ausgeglichenen Abweichungen betreffen häufig nicht nur Abweichungen des Durchmessers, wodurch ein übermäßiges Stauchen des Lagers verursacht wird, sondern auch Rundheitsabweichungen, welche das eingepasste Lager punktuell übermäßig beansprucht. Es werden auch lokale Maßunterschiede, wie z. B. Grate, durch die Nachgiebigkeit der Lagerschale ausgeglichen.
Die Auswirkung der Erfindung ist, dass die Lager eine höhere Lebensdauer besitzen und auch die Belastbarkeitsgrenze steigt, da die Lager unter deutlich besseren Bedingungen betrieben werden können. Dadurch ergeben sich in der Praxis erhebliche Vorteile.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Ausführungsbeispiele
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.
1: Eine erfindungsgemäße Lagerschale in einer 3D-Ansicht
2: Eine erfindungsgemäße Lagerschale in 4 Ansichten
3: Eine Ansicht der teilweise geschnittenen Ausführung einer Steuerkopflagerung
4: Eine Ansicht der teilweise geschnittenen Ausführung einer oberen Lagereinheit einer Steuerkopflagerung
Erklärung:
Wie aus 3 zu erkennen ist, besteht die Steuerkopflagerung aus einer oberen Lagereinheit (10) und unteren Lagereinheit (11). Die Gabel (9) ist mit dem Schaftrohr (2) drehfest verbunden. Über die obere Lagereinheit (10) und die untere Lagereinheit 11 wird das Schaftrohr (2) in dem Steuerrohr (1) drehbeweglich gelagert. Als Wälzlager (4) werden häufig Schrägkugellager verwendet, allerdings sind auch andere Lagertypen möglich. Das Steuerrohr ist ein Bestandteil des Zweiradfahrzeugrahmens, welcher hier allerdings nicht dargestellt ist. Die Ausführung des Rahmens ist für die Funktion der Steuerkopflagerung allerdings unerheblich. Zur Aufnahme der oberen Lagereinheit (10) weist das Steuerkopfrohr (1) an seinem oberen Ende eine Lagerschale (5) auf, welche die Erfindung darstellt. Diese Lagerschale (5) wird in das Steuerrohr (1) eingepasst, um einen sicheren Halt für den Außenring des Wälzlagers 4 zu gewährleisten. Dabei sorgt das Spannteil (6) für den Gegendruck seitens des Schaftrohrs (2). Nach der Montage der oberen Lagereinheit (10) wird der Deckel (2) aufgeschoben. Der Aufbau der unteren Lagereinheit (11) ist der gleiche, bis auf den Laufring (8), welcher für die Aufnahme der axialen Kräfte, welche durch die Stöße der Gabel (9) und den entstehenden Kräften des Steuerrohrs (1) zuständig ist.
In 2 ist die Lagerschale als technische Zeichnung zum einen in der Draufsicht und Seitenansicht (links) zu sehen. Die beiden rechten Darstellungen sind 3 dimensionale Ansichten, in denen die Taschen, welche für den „Verformungseffekt” der Zwischenstege zuständig sind, zu sehen. In 1 ist die Lagerschale in einer räumlichen Darstellung. Die Neuheit der Erfindung betrifft die freigesparten Taschen (12), welche für den Ausgleich der Spannungen sorgen und Ungleichmäßigkeiten des Steuerrohrs (1) nahezu komplett ausgleichen.
Bezugszeichenliste

1: Steuerrohr
2: Schaftrohr
3: Deckel
4: Wälzlager
5: Lagerschale
6: Spannteil
7: Dichtungen
8: Laufring
9: Gabel
10: Obere Lagereinheit
11: Untere Lagereinheit
12: Freisparungen

Claims

Steuerkopflagerung für Zweiradfahrzeuge, die eine obere und eine untere Lagereinheit aufweist, durch die ein mit der Gabel des Zweiradfahrzeuges starr verbundenes Schaftrohr (2) mit einem Steuerkopfrohr (1) des Rahmens des Zweiradfahrzeuges spielfrei drehbeweglich verbindbar ist, wobei die Lagereinheit jeweils in fest mit dem Steuerkopfrohr (1) verbunden Lagerschalen (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (5) entlang ihres Umfangs Aussparungen aufweist.
Steuerkopflagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aussparungen axial am Umfang der Lagerschale (5) erstrecken.
Steuerkopflagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen als Taschen (13) ausgebildet sind.
Steuerkopflagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (13) an der Innenseite oder der Außenseite der Lagerschale (5) oder innen und außen angeordnet sind.
Steuerkopflagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (13) trapezförmig oder in anderen geometrischen Formen ausgeführt sind.
Steuerkopflagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschalen (5) aus einem thermoplastischen Kunststoff oder Aluminium-Druckguss bestehen.
Steuerkopflagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschalen (5) aus einem Material mit Hohlräumen, zum Beispiel einem PP-E-Schaum oder anderen durch Schaumextrusion hergestellten Kunststoffen, besteht.
Steuerkopflagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformen des Rings nicht nur über den Materialeinsatz von Kunststoff realisiert wird, sondern auch mit nur geringfügig elastisch verformbaren Werkstoffen, wie z. B. weichen Aluminiumlegierungen.