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Wälzlagereinheit
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Die Erfindung betrifft eine Wälzlagereinheit in Leichtbauweise, insbesondere
für Räder, Kurbeln oder dgl., bestehend aus einer Mantelhülse mit zwei im Abstand
voneinander angeordneten Laufbahnen für Wälzkörper und aus einer darin über zwei
Reihen Wälzkörpern gelagerten Achse mit einer an dem einen freien Ende angeordneten
Befestigungseinrichtung und einem an dem anderen, mit einem Gewinde versehenen Ende
angeordneten, darauf über ein entsprechendes Gewinde axial verstellbaren Innenring.
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Wälzlagereinheiten dieser Art werden unter anderem für Speichenräder,
Scheibenräder, Kurbeln, Pedale oder dgl.
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verwendet, wobei gegebenenfalls ein Antrieb direkt am Rad oder an
der Mantelhülse erfolgt. Es sind verschiedene Ausführungen bekannt, bei denen beispielsweise
eine volle Achse mit beiderseitigem Außengewinde verwendet wird, auf das konusartige,
die Innenlaufbahnen für Kugellager tragende Muttern geschraubt sind. Die Außengewinde
werden auch zur Befestigung verwendet, wobei ein- und zweiseitige Befestigung möglich
ist. Auch sind Ausführun-
gen bekannt, bei denen eine der beiden
Innenlaufbahnen in die Achse eingearbeitet ist.
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Die Einstellung der Lager wird mit den konusförmigen Muttern vorgenommen,
wobei mindestens eine verstellt und nach erfolgter Einstellung durch eine Gegenmutter
gesichert werden muß. Bedingt durch die Bauform der Mantelhülse und.durch die auf
der Achse befestigten Maschinen- oder Fahrzeugteile ist die Einstellung, wenn überhaupt
möglich, nur sehr umständlich durchzuführen. Weiterhin muß der Durchmesser der Achse
sehr viel kleiner sein als der der inneren Laufbahnen, wodurch bei der Achse hinsichtlich
Stabilität das Verhältnis Außendurchmesser zu Gewicht nicht optimal genutzt werden
kann, d. h. bei akzeptablem Durchmesser der Wälzlagereinheit müssen bei bekannten
Ausführungen massive Achsen verwendet werden, wodurch ein relativ hohes Gewicht
in knauf genommen werden muß.
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Weiterhin sind einfache leichte Ausführungen bekannt, die insbesondere
für Kinderwagen verwendet werden. Die durch die DE-PS 804 405 bekannte Nabe weist
eine Achshülse auf, in die eine der Laufbahnen eingearbeitet i.st, während die andere
durch einen axial verschiebbaren Konus gebildet wird, der mit Feder- und Sicherungsringen
angestellt ist.
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Das Spiel kann bei dieser Nabe nicht eingestellt werden, vielmehr
muß durch die federnde Anstellung ein dauernder erhöhter Rollwiderstand in Kauf
genommen werden bzw. ist eine ausreichende axiale Führung nicht gegeben.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wälzlagereinheit der eingangs beschriebenen
Art zu schaffen, bei der die Lager im zusammengebauten, betriebsfertigen Zustand
an leicht zugänglicher Stelle und durch einen. einzigen einfachen
Vorgang
eingestellt werden, die ein geringes Gewicht hat und aus wenigen Einzelteilen besteht.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Innenring in axialer Fortsetzung
seines Gewindes eine geringfügig kegelige Fläche und die Achse in axialer Fortsetzung
ihres Gewindes eine mit dieser Fläche zusammenwirkende, ebenfalls kegelige Fläche
aufweist. Durch das Verdrehen des Innenringes auf/in dem Gewinde der Achse werden
die kegeligen Flächen axial ineinander geschoben. Der Kegelwinkel ist so klein gewählt,
daß ein radiales Aufweiten bzw. Einziehen im elastischen Bereich des Materials stattfindet,
wodurch an jeder Stelle eines vorher festgelegten axialen Verstellbereiches des
Innenringes auf der Achse eine Befestigung durch Flächenpressung entsteht, d. h.
der Innenring ist dadurch gegen unbeabsichtigtes Verdrehen gesichert. Die sonst
üblichen Einrichtungen zur Sicherung, wie z. B. Gegenmuttern, Nutringe, Splinte
und dgl. können vorteilhafterweise entfallen, wodurch sehr viel Gewicht eingespart
wird. Darüber hinaus kann mit einem einzigen Werkzeug und durch einen einzigen Vorgang
eine Einstellung vorgenommen werden.
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Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist die Achse als konische Hülse
mit zentralem Innengewinde und einer inneren kegeligen Fläche ausgebildet und der
Innenring weist ein Außengewinde und eine äußere kegelige Fläche auf.
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Bei dieser Ausführungsform ergeben sich besondere Vorteile hinsichtlich
Gewicht und einfacher Einstellung. Die konische Hülse hat an der Stelle der größeren
Belastung, nämlich an der Seite, wo sie an einem Fahrzeug, Maschine oder dgl. befestigt
ist, den größeren Durchmesser. An dem ande-
ren freien Ende befindet
sich ein Innengewinde mit einer sich nach außen fortsetzenden kegeligen Bohrungsfläche.
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In dieses Gewinde ist der Innenring mit Außengewinde.und einer daran
anschließenden kegeligen Mantelfläche geschraubt. Die kegeligen Flächen bewirken
beim Einschrauben des Innenringes ein Aufweiten der hlllsenförmigen Achse, wodurch
es zu einer großen Flächenpressung kommt, die ein unbeabsichtigtes Verdrehen verhindert.
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Durch das Verwenden einer hülsenförmigen Achse wird vorteilhafterweise
viel Gewicht eingespart. Auch sind durch diese spezielle Ausführung der erfindungsgemäßen
Wälzlagereinheit die sonst notwendigen Einstellelemente auf der Achse nicht mehr
erforderlich, so daß bei gleichen -äußeren Abmessungen die Achse mit größerem Außendurchmesser
ausgeführt werden kann, wodurch eine hohe Festigkeit.erzielt wird. Darüber hinaus
können auf einfache Weise zur Befestigung der Achse an einem Fahrzeug, Maschine
oder dgl. Einrichtungen, wie ein Flansch, ein Innengewinde usw., vorgesehen werden.
Durch die hülsenförmige Ausführung und den an der Befestigungsseite befindlichen
größeren Durchmesser der Achse kann vorteilhafterweise die Befestigungseinrichtung
sehr stabil ausgebildet werden.
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Um eine einfache Handhabung beim Einstellen der Wälzlager zu-ermöglichen,
sind am Innenring Angriffsflächen für ein Werkzeug vorgesehen, z. B. ein Außensechskant,
ein Innensechskant, eine Radialbohrung oder dgl., wodurch mit einfachen Werkzeugen
und durch einen einzigen Vorgang die Einstellung vorgenommen werden kann. Das Werkzeug
kann von der Stirnseite der Wälzlagereinheit aufgesetzt oder
eingeführt
werden, wodurch auch im betriebsfertigen Zustand mit praktisch einem Handgriff eingestellt
bzw.
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nachgestellt werden kann.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Flächen unter einem
Winkel ,der im selbsthemmenden Bereich liegt, geneigt.
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Dadurch ergibt sich vorteilhafterweise eine weitere Sicherung gegen
unbeabsichtigtes Verdrehen bzw. ein über das Maß der Befestigung durch Flächenpressung
der kegeligen Flächen von Innnenring und Achse hinausgehender fester Sitz. Der Innenring
ist damit in jeder Stellung durch die kegeligen Flächen gegen axiales Verschieben
und Verdrehen gesichert, so daß auch bei großen Steigungen des Gewindes, bei starker
Vibration und durch die Rollreibung der Wälzkörper kein selbsttätiges Verstellen
möglich ist. Eine weitere Sicherheit kann bei bestimmten Anwendungsfällen dadurch
erzielt werden, daß, wie bei speziellen Zweiradkomponenten üblich, die Rollreibung
der Wälzkörper gegebenenfalls eine Verkleinerung des Lagerspiels bewirkt.
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Selbstverständlich können auch Gegenmuttern bzw. Gegenschrauben eingesetzt
werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Wälzlagereinheit wurde eine insgesamt leichte,
einfach einzustellende und aus wenigen Einzelteilen bestehende Ausführung geschaffen.
Nahezu alle Bestandteile können aus Blech und anderen handelsüblichen Halbzeugen
preisgünstig hergestellt werden. Auch der verstellbare Innenring läßt sich beispielsweise
aus einer handelsüblichen Schraube fertigen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles beschrieben.
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Die Figur zeigt eine Wälzlagereinheit, bestehend aus einer Mantelhülse
1 mit an den Enden eingeformten Laufbahnen 2 und einer darin über zwei Reihen Kugeln
3 gelagerten Achse 4. Die Achse 4 ist als am Außenmantel konische Hülse ausgeführt
und weist an dem stärkeren Ende zur Befestigung an beispielsweise einem Fahrzeug
ein Innengewinde 5 und Angriffsflächen 6 für einen Schraubenschlüssel auf. An dem
anderen Ende mit kleinerem Durchmesser ist eine Einrichtung zum Einstellen der Kugellager
vorgesehen. Zu diesem Zweck weist der mit einer Laufbahn 7 versehene Innenring 8
des an dieser Stelle angeordneten Kugellagers am inneren Ende ein Außengewinde 9
auf, das in ein Innengewinde wo in der Achse 4 eingreift. Durch Drehen des Innenringes
gegenüber der Achse kann dieser axial verschoben werden.
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Um in jeder axialen Stellung eine- Sicherung gegen unbeabsichtigtes
Verdrehen zu erzielen, weisen der Innenring und die Achse axial neben dem Gewinde
zusammenwirkende kegelige Flächen 11 auf, Durch Einschrauben des Innenringes 8 wird
die Achse 4 im Bereich ihrer kegeligen Fläche 11 elastisch aufgeweitet, wodurch
auf die kegelige Fläche 11 des Innenringes 8 eine starke Flächen pressung einwirkt.
Der Winkel oU der kegeligen Flächen 11 liegt im Bereich der Selbsthemmung. Weiterhin
weist der Innenring 8 einen Innensechskant 12 auf, über den gegebenenfalls bei abgenommenem
Verschlußstopfen 13 die Einstellung vorgenommen wird. Z. B. wird beim Einschrauben
des Innenringes 8 infolge Verkleinerung des Abstandes der inneren Laufbahnen 7 der
Kugellager zueinander das Lagerspiel geringer. Die Innenräume der Kugellager sind
durch Schutzkappen 14 abgedichtet.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht allein auf das gezeigte Ausführungsbeispiel.
Konstruktive Änderungen sind jederzeit möglich.