DE2453511C3 - Nabenrohr für Radnaben sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung dieses Nabenrohrs - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Nabenrohr für Radnaben, insbesondere Fahrradnaben, mit an beiden Rohrenden angeordneten, gegenüber den übrigen Rohrabschnitten verkleinerte Durchmesser aufweisenden Sitzflächen für die Aufnahme von einstückig mit Speichenflanschen ausgebildeten Kugellagerschalen, wobei der Faserverlauf zwischen dem unverformten Rohrmittelteil und den Sitzflächen nicht unterbrochen ist, nach Patent P 23 13 415.8.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung derartiger Nabenrohre, bei dem die Enden eines auf die Nabenrohrlänge zugerichteten Rohrstücks mit im Durchmesser gegenüber dem übrigen Nabenrohrdurchmesser kleineren Sitzflächen vorbestimmter Längenerstreckung für die Aufnahme von mit Speichenflanschen ausgerüsteten Kugellagerschalen versehen und diese Sitzflächen an beiden Enden des Rohrstücks zugleich und in gleicher Weise fortschreitend in zwei aufeinanderfolgenden Rollvorgängen angeformt werden, wobei in dem ersten Rollvorgang von den Rohrenden aus allmählich fortschreiten eine Durchmesserreduzierung vorgenommen wird und in dem nachfolgenden, zweiten Rollvorgang die Sitzflächen der Form der Nabenbohrung in den Speichenflanschen entsprechend profiliert werden, nach Patent P 23 13 415.8.

Bei der Komplettierung zu Radnaben werden bekanntlich auf die an die Rohrenden angeformten Sitzflächen der Nabenrohre Speichenflanschen aufgeschoben und durch radiale Aufweitung der Nabenrohrendabschnhte, die sich nach außen über die Nabenbohrungen der Speichenflanschen hinauserstrecken, axialfest mit den Nabenrohren verbunden. Bei diesem Montagevorgang sind schon häufig Beschädigungen der dünnwandigen Nabenrohre entstanden. Diese Beschädigungen mußten auf die bei der radialen Aufweitung der Endabschnitte der Sitzflächen zur axialen Festlegung der Speichenflanschen erforderlichen Stauchkräfte, die in Axialrichtung der Nabenrohre wirken, zurückgeführt werden.

Der Zusatzerfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Nabenrohr gemäß dem Hauptpatent so zu verbessern, daß eine Beschädigung beim Aufweiten der Endabschnitte nicht mehr auftritt. Weiter sollen durch die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Nabenrohre und eine entsprechende Vorrichtung zur Verfahrensdurchführung geschaffen werden.

Hinsichtlich der Nabenrohrgestaltung ist die eingestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest die äußeren Abschnitte der an den Rohren-

den angeformten Sitzflächen eine gegenüber der Wandstärke des unverformten Rohrmit'elteils reduzierte Wandstärke aufweisen.

Für die radiale Aufweitung der seitwärts über die Nabenbohrungen der Speichenflanschen hinausragenden Endabschnitte müssen somit nur noch vergleichsweise geringe, axial auf die Nabenrohre wirkende Stauchkrrfte aufgebracht werden. Eingehende Untersuchungen haben gezeigt, daß trotz derartiger Wandstärkenreduzierungen hinreichende Festigkeiten und damit sichere Speichenflimschenaufnahmen auf den Sitzflächen der Nabenrohre gewährleistet sind. Mit Vorteil können die Sitzflächenabschnitte mit reduzierten Wandstärken auf jene Abschnitte beschränkt sein, die sich nach außen über das Axialmaß der Nabenbohrung der Speichenflanschen hinauserstrecken und die Wandstärkenreduzierung kann darauf beruhen, daß sich im Bereich der fraglichen Abschnitte die Innendurchmesser zu den Nabenrohrenden hin erweitern. Durch diese Maßnahme wird bei Reduzierung der bei der Montage aufzuwendenden Stauchkräfte und sicherer Axialfestlegung der Speichenflanschen jedwede Schwächung der Speichenflanschensitzflächen vermieden.

Nabenrohre mit gegenüber dem Rohrmittelteil verkleinerte Durchmesser aufweisenden Sitzflächen für die Kugellagerschalen sind bereits bekannt und in der FR-PS 11 26 697 vorbeschrieben. Diese Sitzflächen sind angedreht und axial durch je einen Absatz begrenzt, so daß eine exakte Festlegung der Kugellagerschalen auf ein vorbestimmtes Abstandsmaß gewährleistet ist. Befestigt sind die Kugellagerschalen auf den Sitzflächen durch radiale Aufweitungen der Rohrenden. Da die Silzflächen für die Kugellagerschalen angedreht sind, muß die Materialstärke der Nabenrohre nach den Festigkeitserfordernissen der Sitzflächen einerseits und nach der geforderten Stärke der letztere axial begrenzenden Absätze für die Bestimmung des Abstandsmaßes zwischen den an beiden Rohrenden angeordneten Kugellagerschalen andererseits ausgewählt werden. Insoweit haben die bekannten Nabenrohre im unbearbeiteten Rohrmittelteil wesentlich größere Wandstärken, als an sich erforderlich wäre. Wird hingegen die Wandstärke der Naben'ohre im unbearbeiteten Roiirmitteltei! nach den Festigkeitserfordernissen dimensioniert, so besteht die bereits eingangs erläuterte Gefahr der Beschädigung beim radialen Aufweiten der Rohrenden zwecks Befestigung der Kugellagerschalen. Insoweit hat sich das vorbekannte Nabenrohr als unbefriedigend erwieser..

Die Lösung der bezüglich des Verfahrens zur Herstellung der verbesserten Nabenrohre gestellten Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß bei der Durchmesserreduzicrung zugleich die Wandstärken der äußeren Endabschnitte der Sitzflächen auf ein die Wandstärke der unverformten Rohrteile unterschreitendes Maß reduziert werden.

Ein besonders einfaches und vorteilhaftes Herstellungsverfahren ergibt sich, wenn die Wandstärkenreduzierung durch im Bereich der äußeren Sitzflächenabschnitte von innen auf die Rohrwandung wirkende, im wesentlichen radial gerichtete Kräfte während zumindest der Endphase des die Reduzierung der Außendurchmesser der Rohrenden bewirkenden Rollvorganges hervorgerufen wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend erläuterten, erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß im Zentrum vom symmetrisch zur Umlaufachse des RollkopFs und unter glichen Umfangswinkeln angeordneten, frei drehbaren Rollwerk zeugen wenigstens ein beim Rollvorgang axial in die Rohrenden eingreifendes, die Innendurchmesserreduzierung dieser Endabschnitte auf ein vorbestimmtes Maß begrenzendes Kaübrierelement angeordnet ist.

Bei diesem Kaübrierelement kann es sich um einen im Zentrum des Rollkopfes axial aus diesem herauswachsenden, axialfest angeordneten Zapfen handeln, durch dessen Form und Axialerstreckung die Innenform der Siizflächcnendabschnitte bestimmt werden. Der erfindungsgemäße Rollkopf kann jedoch auch durch eine Druckkugel als Kaübrierelement gekennzeichnet sein, die von einer koaxialen Bohrung im Rollkopf aufgenommen und hinsichtlich ihrer axialen Lage so angeordnet ist, daß sich beim Reduzieren der Rohrenden die hinsichtlich ihrer Innendurchmesser fortschreitend kleiner werdenden Endabschnitte der Sitzflächen an der Druckkugel anlegen und die von dieser vorgegebenen Innenkonturen annehmen.

Eine beispielsweise Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nabenrohrs und der Vorrichtung zur Durchführung der Durchmesserreduzierung im Bereich der Nabenrohrenden sind nachfolgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Nabenrohr mit im Durchmesser gegenüber dem unverformten Rohrmittelteil kleineren Sitzflächen an beiden Rohrenden in einer Halbschnittansicht,

F i g. 2 ebenfalls im Halbschnitt eine Teilansicht einer Radnabe mit einem von einer Sitzfläche am Nabenrohrende aufgenommenen, axialfest angeordneten Speichenflansch und

Fig. 3 in teilweiser Schnittdarstellung zwei koaxial zueinanaer angeordnete Rollköpfe, die die Vorrichtung für die Durchmesserreduzierung der mit Sitzflächen zu versehenden Nabenrohrenden bilden und einen Rohrrohling zwischen sich aufnehmen.

Das in F i g. 1 gezeigte Nabenrohr 10 ist in bezug auf die angedeutete Hochachse 11 symmetrisch ausgebildet und an beiden Rohrenden 12, 13 mit Sitzflächen 14, 15 versehen, die gegenüber dem ursprünglichen Rohrdurchmesser kleinere Durchmesser aufweisen und hinsichtlich ihrer axialen Erstreckung durch je einen Absatz 16, 17 begrenzt sind. Die Sitzflächen sind durch Reduzierung des Rohrrohlings auf das erforderliche Durchmessermaß hergestellt, wobei im Übergangsbereich zwischen dem unverformten Rohrmittelteil und den Sitzflächen keine Unterbrechung der Faserverläufe und keine Querschnittsminderungen vorliegen. Lediglich im Bereich der Außenenden der Sitzflächen sind die Wandstärken dadurch reduziert, daß die Innendurchmesser, ausgehend vom Kleinstmaß im Bereich der Sitzflächen, zu den Nabenrohrenden hin allmählich ansteigen, wie dies bei 18 verdeutlicht ist.

F i g. 2 veranschaulicht Anordnung und axiale Befestigung eines im übrigen hier nicht weiter interessierenden Speichenflanschs 19 auf einer Sitzfläche des Nabenrohrs 10. Dieser, von außen auf die Sitzfläche aufgeschobene Speichenflansch ist mittels einer radialen Aufweitung des sich durch die Nabenbohrung des Speichenflanschs hindurcherstreckenden Rohrendes axial festgelegt, was bei 20 angedeutet ist. Es ist ersichtlich, daß der durch die radiale Aufweitung des Endabschnittes der Sitzfläche gebildete Ringflansch den Rand der Speichenflanschnabenbohrung hintergreift.

Hinsichtlich des axialen Abstandes voneinander sind die den beiden Rohrenden zugeordneten Speichenflanschen eines unter Verwendung des Nabenrohrs 10 aufgebauten Radnabengehäuses durch die Absätze 16,

17, die die Sitzflächen 14, 15 begrenzen, eindeutig festgelegt.

Die in F i g. 3 veranschaulichte Vorrichtung zur Reduzierung der Rohrenden besitzt zwei völlig gleichartig ausgebildete Rollköpfe 22, 23, die in bezug auf ihre Umlaufachsen 24 fluchtend zueinander angeordnet und in Richtung des Doppelpfeils 25 aufeinanderzu- bzw. voncinanderwegbewegbar geführt sind.

Nachstehend soll lediglich der in der Zeichnung teilweise im Schnitt dargestellte Rollkopf 22 hinsichtlich seines Aufbaues erläutert werden.

Der Rollkopf 22 ist in der Art eines Spannfutters gestaltet und mit einem die eigentlichen Verformungswerkzeuge frei drehbar aufnehmenden Aufnahmestück 26 ausgerüstet, dessen Aufnahmebereich von einer zylindrischen Hülse 27 umschlossen ist. Übergriffen wird die Gesamtanordnung von einer Spannhülse 28, die überwurfmutterartig ausgebildet und mittels Gewinde mit dem Rollkopf 22 fest versa.raubt ist. Ein vom Gewinde entfernter, radial einwärts gezogener Abschnitt der Spannhülse übergreift die zylindrische Hülse 27, die ihrerseits auf einem dem Aufnahmestück zugeordneten Ringflansch aufsteht, so daß mittels der genannten Spannhülse eine axiale Festlegung des Aufnahmestücks im Rollkopf gewährleistet ist. Die eigentlichen Verformungswerkzeuge sind Kugeln 29, die zwischen einer vorderen Druckfläche des Aufnahmestücks, der zylindrischen Hülse 27 und dem sich auf der vom Gewinde entfernten Seite radial einwärts erstreckenden Abschnitt der überwurfmutterartigen Spannhülse frei drehbar und unter gleichem Umfangswinkeln zueinander um die Rotationsachse 24 herum angeordnet sind.

Im Zentrum des Aufnahmestücks 26 erstreckt sich durch dieses eine mit der Umlaufachse 24 fluchtende Aufnahmebohrung 30 hindurch, in der aneinander angrenzend drei Druckkugeln 31 aufgenommen sind, die sich auf der von den Rollwerkzeugen 29 entfernten Seite an einem Druckstück 32 abstützen, das seinerseits axial verschiebbar im Rollkopf 22 aufgenommen und mittels einer nur angedeuteten Klemmschraube 33 in axialer Richtung festgelegt ist.

Bei der Bearbeitung eines Nabenrohrrohlings 10' wird dieser zwischen den im Sinne der Drehpfeile 34,35 in entgegengesetzten Richtungen umlaufenden Rollköpfen 22, 23 fliegend aufgenommen. Der Halterung des Rohrrohlings bis zur fliegenden Aufnahme zwischen den Rollköpfen dienen nur schematisch angedeutete Klemmbacken 36. Während des Bearbeitungsvorganges bewegt sich jeder der Rollköpfe in Richtung auf den anderen Rollkopf um ein der Längenerstreckung der Sitzflächen entsprechendes Maß. wobei die an den Rohrenden angreifenden Rollwerkzeuge in Form der Druckkugeln 29 eine Durchmesserreduzierung der Rohrenden bewirken. In der Endphasc der Reduzierung der Rohrenden treffen die Innenabschnitte auf die nach außen von den Rollköpfen weisenden Halbkugelflächen der im Zentrum angeordneten Druckkugeln 31 auf, wodurch die Innenkanten der Endabschnitte entsprechend der Kugelform geprägt und die Wandstärken im Bereich dieser Endabschnitte gegenüber den übrigen Teilen der Sitzfläclien reduziert werden, wie dies in den F i g. 1 und 2 bei 18 angedeutet ist. Bei dieser, von innen nach außen wirkenden Radialverformung der äußeren Endabschnitte der Sitzflächen wird eine radiale Aufweitung des zuvor reduzierten Außendurchmessers dadurch vermieden, daß die reduzierten Endabschnitte in den Bereich der Aufnahmebohrung 30 eintauchen und von dieser konzentrisch umschlossen sind. Mittels der im Zentrum des Rollkopfs 22 angeordneten Druckkugcl bewirkte Materialverformungen führen mithin zu einem Materialabfluß in im wesentlichen axialer Richtung, so daß dadurch allenfalls eine Wandverstärkung der übrigen Bereiche der Sitzflächen erzielt wird.

Bei der in einem nachfolgenden Bearbeitungsvorgang durchzuführenden Profilierung der Sitzflächen könner die mit reduzierten Wandstärken ausgerüsteten Endab schnitte in analoger Weise mittels eines Zapfens ode einer Druckkugel vom Rohrinneren her abgestütz werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Nabenrohr für Radnaben, insbesondere Fahrradnaben, mit an beiden Rohrenden angeordneten, gegenüber den übrigen Rohrabschnitten verkleinerte Durchmesser aufweisenden Sitzflächen für die Aufnahme von einstückig mit Speichenflanschen ausgebildeten Kugellagerschalen, wobd der Faserverlauf zwischen dem unverformten Rohrmitteltcil und den Sitzflächen nicht unterbrochen ist, und die Außenzonen der Sitzflächen kaltverfestigt sind, nach Patent P 23 13 415.8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die äußeren Abschnitte der an den Rohrenden angefomuen Sitzflächen (14, 15) eine gegenüber der Wandstärke des unverformten Rohrmittelteils reduzierte Wandstärke aufweisen.

2. Nabenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte der Sitzflächen (14,15) mit reduzierten Wandstärken sich über das Axialmaß der Nabenbohrung der Speichenflanschen hinauserstrecken und zu den Nabcnrohrenden hin zunehmende Innendurchmesser aufweisen.

3. Verfahren zur Herstellung von Nabenrohren für Radnaben gemäß Anspruch 1, bei dem die Enden eines auf die Nabenrohrlänge zugerichteten Rohrstücks mit im Durchmesser gegenüber dem übrigen Nabenrohrdurchmesser kleineren Sitzflächen vorbestimmter Längenerstreckung für die Aufnahme von mit Speichenflanschen ausgerüsteten Kugellagerschalen versehen und diese Sitzflächen an beiden Enden des Rohrstücks zugleich und in gleicher Weise fortschreitend in zwei aufeinanderfolgenden Rollvorgängen angeformt werden, wobei in dem ersten Rollvorgang von den Rohrenden aus allmählich fortschreitend eine Durchmesserreduzierung vorgenommen wird und in dem nachfolgenden, zweiten Rollvorgang die Sitzflächen der Form der Nabenbohrung in den Speichenflanschen entsprechend profiliert werden, nach Patent P 23 13 415.8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Durchmesserreduzierung der Nabenrohrenden zugleich die Wandstärken der äußeren Endabschnitte der Siizflächen auf ein die Wandstärke der unverformten Rohrteile unterschreitendes Maß reduziert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärkenreduzierung durch im Bereich der äußeren Sitzflächenendabschnitte von innen auf die Rohrwandungen wirkende, im wesentlichen radial gerichtete Kräfte während zumindest der Endphase des die Reduzierung der Außendurchmesser der Rohrenden bewirkenden Rollvorganges hervorgerufen wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Zentrum von symmetrisch zur Umlaufachse des Rollkopfs und unter gleichen Umfangswinkeln angeordneten, frei drehbaren Rollwerkzeugen wenigstens ein beim Rollvorgang axial in die Rohrenden eingreifendes, die Innendurchmesserreduzierung dieser Endabschnitte auf ein vorbestimmtes Maß begrenzendes Kalibrierungselement (31) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Kalibrierungselement ein nach Durchmesser und Kontur die !nnenform der Sitzflächenendabschnitte bestimmender Zapfen axialfest im Rollkopfzentrum angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Druckkugel (31) als Kalibrierungselement, die von einer koaxialen Bohrung (30) im Rollkopf aufgenommen und hinsichtlich ihrer axialen Lage so angeordnet ist, daß sich beim Reduzieren der Rohrenden die hinsichtlich ihrer Innendurchmesser fortschreitend kleiner werdenden Endabschnitte der Sitzflächen an der Druckkugel anlegen und die von dieser vorgegebenen Innenkonturen annehmen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Druckkugel (31) an einem in Richtung der Umlaufachse (24) einstellbaren Druckstück (32) axial abstützt.