DE29601861U1 - Bearing arrangement with a labyrinth seal for a bicycle - Google Patents

Bearing arrangement with a labyrinth seal for a bicycle

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Description

Walter Köchli 4644 DE ABlWalter Köchli 4644 DE OJ

Bernstrasse 135 A/maBernstrasse 135 A/ma

CH-3613 SteffisburgCH-3613 Steffisburg

Lageranordnung mit einer Labyrinthdichtung für ein FahrradBearing arrangement with a labyrinth seal for a bicycle

BeschreibungDescription

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit einer Labyrinthdichtung für ein Fahrrad geraäss Anspruch 1.The present invention relates to a bearing arrangement with a labyrinth seal for a bicycle according to claim 1.

Bei Fahrradnaben wie sie heute bekannt sind, werden die Lagerstellen nicht oder nur unzureichend gegen Verschmutzung geschützt. Bekannte Dichtungselemente die eingesetzt werden, sind sogenannte berührende Dichtungen. Solche Dichtungen haben den Nachteil, dass durch die Berührung des Dichtelements an der Dichtfläche Reibung entsteht, die einerseits zu einer Erwärmung der Bauteile und andererseits zu einem unerwünschten Drehwiderstand am Nabenkörper führt. Im weiteren werden an die Berührungsflächen beziehungsweise -linien eine erhöhte Oberflächengüte gefordert, was wiederum zu einem erhöhten Fertigungsaufwand führt. Zusätzlich sind solche Dichtelemente einer Abnützung unterworfen. Im weiteren bestehen bekannte Fahrradnaben infolge der gewählten, nicht sehr günstigen Lageranordnung aus vielen Einzelteilen, was zu einem grossen Fertigungs- und Montageaufwand führt und sich in einer wenig kompakten Bauform zeigt und sich am hohen Gewicht äussert.In bicycle hubs as they are known today, the bearing points are not or only inadequately protected against contamination. Common sealing elements that are used are so-called contact seals. Such seals have the disadvantage that friction is created when the sealing element comes into contact with the sealing surface, which leads to heating of the components on the one hand and undesirable rotational resistance on the hub body on the other. In addition, an increased surface quality is required for the contact surfaces or lines, which in turn leads to increased manufacturing costs. In addition, such sealing elements are subject to wear. In addition, known bicycle hubs consist of many individual parts due to the selected, not very favorable bearing arrangement, which leads to a great deal of manufacturing and assembly work, and is reflected in a less compact design and high weight.

- 3 - 4644 DB ABl- 3 - 4644 DB OJ

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Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung löst die Aufgabe wie sie in den Ansprüchen beschrieben ist.This is where the invention aims to remedy the situation. The invention solves the problem as described in the claims.

Die Vorteile der Erfindung bestehen im wesentlichen darin, dass durch die Labyrinthdichtung kein zusätzliches Drehmoment entsteht. Weiter werden infolge der Fliehkraft bei hoher Drehzahl allfällige Verunreinigungen durch die konisch ausgebildete Labyrinthdichtung nach aussen befördert, während sie auch bei Stillstand über den Konus abfliessen können. Im weiteren wird ein Werkstoff mit einer kleinen Dichte, zum Beispiel Aluminium gewählt, was sich in einer grossen Gewichtsersparnis auswirkt. Weiter lässt sich mit wenig Bauteilen einer sehr kompakte Lageranordnung bauen.The advantages of the invention are essentially that no additional torque is generated by the labyrinth seal. Furthermore, as a result of the centrifugal force at high speeds, any impurities are transported outwards through the conical labyrinth seal, while they can also flow out via the cone when the machine is at a standstill. Furthermore, a material with a low density, such as aluminum, is chosen, which results in a large weight saving. Furthermore, a very compact bearing arrangement can be built with few components.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten zwei Ausführungsbeispiele weiter beschrieben und näher erläutert. Hierbei zeigt:In the following, the invention is further described and explained in more detail using the two embodiments shown in the drawing. Here:

Fig. 1 in ihrer oberen Hälfte einen Axiallängsschnitt durch eine Vorderradnabe einer Fahrrades und in ihrer unteren Hälfte eine Draufsicht auf die Nabe;Fig. 1 in its upper half an axial longitudinal section through a front wheel hub of a bicycle and in its lower half a plan view of the hub;

Fig. 2 in ihrer oberen Hälfte einen Axiallängsschnitt durch eine Freilauf-Antriebsnabe eines Fahrrades und in ihrer unteren Hälfte eine Draufsicht auf die Antriebsnabe.Fig. 2 shows in its upper half an axial longitudinal section through a freewheel drive hub of a bicycle and in its lower half a plan view of the drive hub.

Die Vorderradnabe umfasst eine Achse 1 auf welcher drehbar ein Nabenkörper 2 gelagert ist. Die Achse 1 ist an den Enden für die Aufnahme in die Vorderradgabel des Fahrrades ausgebildet. Die Befestigung erfolgt durch eine hier nicht näher umschriebene Schnellspannvorrichtung.The front wheel hub comprises an axle 1 on which a hub body 2 is rotatably mounted. The axle 1 is designed at the ends to be mounted in the front wheel fork of the bicycle. It is attached using a quick-release device (not described in more detail here).

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Die Achse 1 ist hohl ausgebildet, weist an beiden Enden ein Aussengewinde 4, 7 einen Lagersitz 5, 8 und einen Lagerbund 6, 9 auf. Auf den Lagersitzen 5, 8 sind die Wälzlager 10, 11 angeordnet und werden am Innenring durch die Muttern 12, 12a gegen den Lagerbund 6, 9 gespannt und so mit der Achse 1 fest verbunden. Am Aussenring der Wälzlager 10, 11 ist der hülsenförmige Nabenkörper 2, welcher mit axialem Abstand voneinander zwei Speichenflansche 19, 20 trägt, radial und axial fixiert gelagert. The axle 1 is hollow and has an external thread 4, 7, a bearing seat 5, 8 and a bearing collar 6, 9 at both ends. The roller bearings 10, 11 are arranged on the bearing seats 5, 8 and are clamped on the inner ring by the nuts 12, 12a against the bearing collar 6, 9 and thus firmly connected to the axle 1. The sleeve-shaped hub body 2, which carries two spoke flanges 19, 20 at an axial distance from each other, is mounted radially and axially fixed on the outer ring of the roller bearings 10, 11.

Die Wälzlager 10, 11 werden durch symmetrisch angeordnete Labyrinthdichtungen 37, 37a vor Verschmutzung geschützt. Die Labyrinthdichtung 37 besteht aus den radialen Nuten 38, 39 am konischen Nabenansatz, der axialen Nut 40 und dem überdeckenden Konusteil 41 der Mutter 12 welcher mit Spiel in die Nut 40 eingreift. The rolling bearings 10, 11 are protected from contamination by symmetrically arranged labyrinth seals 37, 37a. The labyrinth seal 37 consists of the radial grooves 38, 39 on the conical hub shoulder, the axial groove 40 and the covering conical part 41 of the nut 12, which engages with play in the groove 40.

Zur einfachen Hontage in der Vorderradgabel sind an den Muttern 12, 12a Rippenscheiben 46, 47 unverlierbar angeordnet.For easy assembly in the front wheel fork, ribbed washers 46, 47 are captively arranged on the nuts 12, 12a.

Die in Fig. 2 dargestellte Freilauf-Antriebsnabe umfasst eine Achse 1 auf welcher drehbar ein Nabenkörper gelagert ist. Auf diesem Nabenkörper 2 ist wiederum eine Kettenrad-Aufnahme 3, welche die Kettenzahnräder 30 trägt, drehbar gelagert. Ein Klinkenfreilauf 24 kuppelt die Kettenrad-Aufnahme 3 in einer Drehrichtung drehfest mit dem Nabenkörper 2, während sie in der anderen Drehrichtung relativ zum Nabenkörper 2 frei drehbar ist. Die Achse 1 ist an den Enden für die Aufnahme in der Hinterradgabel des Fahrrades ausgebildet. Die Befestigung erfolgt wie bei der Vorderradnabe beschrieben.The freewheel drive hub shown in Fig. 2 comprises an axle 1 on which a hub body is rotatably mounted. A sprocket holder 3, which carries the sprockets 30, is in turn rotatably mounted on this hub body 2. A ratchet freewheel 24 couples the sprocket holder 3 to the hub body 2 in a rotationally fixed manner in one direction, while it can rotate freely relative to the hub body 2 in the other direction. The axle 1 is designed at the ends to be mounted in the rear wheel fork of the bicycle. It is attached in the same way as described for the front wheel hub.

- 5 - 4644 DB ÄB1- 5 - 4644 DB ÄB1

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Die Achse 1 ist hohl ausgebildet, weist an beiden Enden ein Aussengewinde 4, 7, einen Lagersitz 5, 8 und einen Lagerbund 6, 9 auf. Auf den Lagersitzen 5, 8 sind die Wälzlager 10, 11, angeordnet und werden am Innenring durch die Muttern 12} 13, gegen den Lagerbund 6, 9 gespannt und so mit der Achse 1 fest verbunden. Am Aussenring der Wälzlager 10, 11 ist der hülsenförmige, axial teilbar ausgebildete Nabenkörper 2 radial und axial fixiert gelagert. Der Nabenkörper 2 besteht aus dem ersten Körperteil 14 und dem zweiten Körperteil 15, welcher in den Körperteil 14 hineinragt, in einem zylindrischen Teil 16 geführt und mit dem Gewinde 17 fest verbunden ist. An der in den Körperteil 14 hineinragenden Stirnseite des Körperteils 15 ist eine Nute 18 für die Aufnahme eines hier nicht näher beschriebenen Montagewerkzeugs angebracht. Der Körperteil 14 trägt mit axialem Abstand voneinander zwei Speichenflansche 19, 20. Im Bereich vom Speichenflansch 20 trägt der Körperteil 14 eine hohlzylindrische Aussparung 21 an dessen Aussenmantel axiale, zylinderförmige Körper 22 verteilt angeordnet sind, die eine Klinkenverzahnung 23 des Klinkenfreilaufs 24 bilden. Der Klinkenfreilauf 24 umfasst Klinken 25 die an ihrem radial inneren Ende im ringförmigen Klinkenhalter 26 schwenkbar gelagert sind. Die Klinken 25 greifen, mit ihrem radial äusseren Ende, gespannt durch eine hier nicht näher beschriebene Feder, in die Klinkenverzahnung 23 ein. Der Klinkenhalter 26 ist durch ein Gewinde fest mit der Kettenrad-Aufnahme 3 verbunden, welche an ihren beiden Enden mit den Gleitlagern 27, 28 auf dem Nabenkörper 2 radial drehbar gelagert ist. Axial ist die Kettenrad-Aufnahme 3 durch den Körperteil 14 und dem Bund am Körperteil 15 geführt.The axle 1 is hollow and has an external thread 4, 7, a bearing seat 5, 8 and a bearing collar 6, 9 at both ends. The rolling bearings 10, 11 are arranged on the bearing seats 5, 8 and are clamped on the inner ring by the nuts 12 } 13 against the bearing collar 6, 9 and are thus firmly connected to the axle 1. The sleeve-shaped, axially divisible hub body 2 is mounted radially and axially fixed on the outer ring of the rolling bearings 10, 11. The hub body 2 consists of the first body part 14 and the second body part 15, which projects into the body part 14, is guided in a cylindrical part 16 and is firmly connected to the thread 17. On the front side of the body part 15 that projects into the body part 14, a groove 18 is provided for receiving an assembly tool (not described in detail here). The body part 14 has two spoke flanges 19, 20 at an axial distance from one another. In the area of the spoke flange 20, the body part 14 has a hollow cylindrical recess 21 on whose outer surface axial, cylindrical bodies 22 are distributed, which form a ratchet toothing 23 of the ratchet freewheel 24. The ratchet freewheel 24 comprises pawls 25 that are pivotally mounted at their radially inner end in the ring-shaped pawl holder 26. The pawls 25 engage with their radially outer end, tensioned by a spring (not described in detail here), in the ratchet toothing 23. The pawl holder 26 is firmly connected by a thread to the sprocket holder 3, which is mounted at both ends with the plain bearings 27, 28 on the hub body 2 so that it can rotate radially. The sprocket holder 3 is guided axially through the body part 14 and the collar on the body part 15.

Die Kettenrad-Aufnahme 3 weist an ihrem Aussenmantel auf der ganzen Länge axiale Nuten 29 auf, welche der drehfesten Befestigung der Kettenzahnräder 30 dienen. Die Kettenzahnräder 30 wer-The sprocket holder 3 has axial grooves 29 on its outer casing along its entire length, which serve to secure the sprocket wheels 30 in a rotationally fixed manner. The sprocket wheels 30 are

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den mit der Mutter 31, welche ein Aussengewindezapfen, aufweist der in das Innengewinde der Kettenrad-Aufnahme 3 eingreift, gegen den Klinkenhalter 26 gespannt. Die Mutter 31 ist auf der Aussenseite mit einer konzentrischen Nut 32 und einer Nase 33 versehen, in welche die ebenfalls konzentrische Nut 34 und die Nase 35 der Mutter 13 mit Spiel eingreifen, und so die Axiallabyrinthdichtung 36 bilden welche das Wälzlager 11 vor Verschmutzung schützt. Am anderen Ende der Achse 1 ist die gleiche Labyrinthdichtung 37 wie bei der Vorderradnabe angeordnet.the nut 31, which has an external thread pin that engages in the internal thread of the chain wheel holder 3, is clamped against the pawl holder 26. The nut 31 is provided on the outside with a concentric groove 32 and a nose 33, into which the also concentric groove 34 and the nose 35 of the nut 13 engage with play, thus forming the axial labyrinth seal 36 which protects the roller bearing 11 from contamination. The same labyrinth seal 37 as on the front wheel hub is arranged at the other end of the axle 1.

Der Klinkenfreilauf 24 wird ebenfalls durch eine Labyrinthdichtung 42 gegen Verschmutzung geschützt. Das Labyrinth am konischen Ende des Körperteils 14 besteht aus der radialen Nut 43, der axialen Nut 44, und wird durch das Eindringen der Nase 45 am konischen Aussenmantel des Klinkenhalters 26 in die Nut 44 gebildet. The pawl freewheel 24 is also protected against contamination by a labyrinth seal 42. The labyrinth at the conical end of the body part 14 consists of the radial groove 43, the axial groove 44, and is formed by the penetration of the nose 45 on the conical outer casing of the pawl holder 26 into the groove 44.

Zur einfachen Montage am Fahrradrahmen sind an den Muttern 12, 13 Rippenscheiben 46, 47 unverlierbar angebracht.For easy installation on the bicycle frame, ribbed washers 46, 47 are captively attached to the nuts 12, 13.

Claims (9)

Walter Köchli 4644 DE AAl Bernstrasse 135 A/ma CH-3613 Steffisburg Lageranordnung mit einer Labyrinthdichtung für ein Fahrrad AnsprücheWalter Köchli 4644 DE AAl Bernstrasse 135 A/ma CH-3613 Steffisburg Bearing arrangement with a labyrinth seal for a bicycle Claims 1. Lageranordnung mit einer Labyrinthdichtung für ein Fahrrad, bestehend aus einer Achse (1) ausgebildet mit einem Lagersitz und einem Lagerbund für die Aufnahme eines Lagers (10), welches durch eine Mutter (12) gegen den Lagerbund fixiert ist, einem Nabenkörper (2), welcher auf dem Lager (10) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (10) mit einer Labyrinthdichtung (37) geschützt ist, welche aus mindestens einer radialen Nut (38) an einem konischen Nabenansatz, und einem mit Spiel überdeckenden Konsulteil (41), welcher stirnseitig in eine axiale Nut (49) eingreift besteht, und oder mit einer axialen Labyrinthdichtung (36), welche stirnseitig mindestens eine axiale Nut (32) aufweist, in die eine axiale Nase (35) mit Spiel eingreift.1. Bearing arrangement with a labyrinth seal for a bicycle, consisting of an axle (1) designed with a bearing seat and a bearing collar for receiving a bearing (10), which is fixed against the bearing collar by a nut (12), a hub body (2) which is rotatably mounted on the bearing (10), characterized in that the bearing (10) is protected with a labyrinth seal (37) which consists of at least one radial groove (38) on a conical hub shoulder, and a consul part (41) which covers with play and which engages on the front side in an axial groove (49), and or with an axial labyrinth seal (36) which has on the front side at least one axial groove (32) into which an axial nose (35) engages with play. 2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Muttern (12, 12a, 13, 31) einen Teil der Labyrinthdichtung (36, 37) tragen und die Lager, Wälzlager sind.2. Bearing arrangement according to claim 1, characterized in that the nuts (12, 12a, 13, 31) carry a part of the labyrinth seal (36, 37) and the bearings are rolling bearings. 3. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenkörper (2) in axialem Abstand zwei Flansche (19, 20) für die Aufnahme eines Speichen- oder Vollrades aufweist, insbesondere für ein Vorderrad.3. Bearing arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the hub body (2) has two flanges (19, 20) at an axial distance for receiving a spoked or solid wheel, in particular for a front wheel. - A 2 -- A2 - - A 2 - 4644 DB AAl- A 2 - 4644 DB AAl A/maA/ma 4. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass seitlich auf den Nabenkörper (29) eine Kettenrad-Aufnahme
(3) auf mindestens einem Gleitlager (28) drehbar gelagert,
und über einen Klinkenfreilauf (24) in einer Drehrichtung
drehfest mit dem Nabenkörper (2) gekuppelt ist, während sie sich in der anderen Drehrichtung frei drehen lässt, insbesondere für ein Antriebsrad.4. Bearing arrangement according to claim 1 or 2, characterized in
that a sprocket holder is mounted laterally on the hub body (29)
(3) rotatably mounted on at least one plain bearing (28),
and via a ratchet freewheel (24) in one direction of rotation
is non-rotatably coupled to the hub body (2), while it can rotate freely in the other direction of rotation, in particular for a drive wheel. 5. Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wälzlager (11) auf welchem der Nabenkörper5. Bearing arrangement according to claim 4, characterized in that at least one rolling bearing (11) on which the hub body (2) drehbar gelagert, im Bereich unter der Kettenrad-Aufnahme
{3) angeordnet ist.(2) rotatably mounted, in the area under the sprocket holder
{3) is arranged. 6. Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Klinkenfreilauf (24) durch eine weitere berührungslose6. Bearing arrangement according to claim 4, characterized in that the ratchet freewheel (24) is actuated by a further contactless Labyrinthdichtung (42, 43, 44, 45) gegen Verschmutzung geschützt ist.Labyrinth seal (42, 43, 44, 45) is protected against contamination. 7. Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Klinkenfreilauf (24) zur Bildung der Klinkenverzahnung7. Bearing arrangement according to claim 4, characterized in that on the ratchet freewheel (24) for forming the ratchet teeth (23) zylinderförmige Körper (22) eingesetzt werden.(23) cylindrical bodies (22) are used. 8. Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stirnseite der Mutter (12, 12a, 13) eine Rippenscheibe (46, 47) unverlierbar angeordnet ist.8. Bearing arrangement according to claim 2, characterized in that a ribbed disk (46, 47) is arranged captively on the front side of the nut (12, 12a, 13). 9. Lageranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass auf Grund der gewählten Lageranordnung mindestens ein Bauteil aus einem Werkstoff mit einer Dichte kleiner
als 3,0 kg/dm3 besteht.9. Bearing arrangement according to claims 1 to 4, characterized in
that due to the selected bearing arrangement at least one component is made of a material with a density of less than
than 3.0 kg/dm 3 .
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