DE9200121U1 - Vorrichtung zur drehfesten Verbindung von zwei teleskopisch verschiebbaren Rohrabschnitten - Google Patents

Description

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BTG Bike-Tech Saak & Kellner Entwicklungsges. mbH, Werler Str. 11, 4902 Bad Salzuflen

Vorrichtung zur drehfesten Verbindung von zwei teleskopisch verschiebbaren Rohrabschnitten

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur drehfesten Verbindung von zwei teleskopisch verschiebbaren Rohrabschnitten, mit einem inneren Rohrabschnitt, der an seinem einführseitigen Ende eine schräg zur Rohrachse verlaufende Gleitfläche aufweist, mit einer Mutter, die eine weitere Schrägfläche aufweist, und mit einer in die Mutter eingreifenden Schraube zum axialen Zusammenziehen des inneren Rohrabschnitts und der Mutter. Solche Vorrichtung werden insbesondere in der Fahrradindustrie angewandt, beispielsweise zur Befestigung eines Lenkers oder eines Lenkervorbaus im Gabelrohr. Dabei stellt das Gabelrohr den äußeren Rohrabschnitt dar, während der innere Rohrabschnitt, der in dem äußeren Rohrabschnitt zunächst frei verschiebbar

ist, von dem Lenker oder dem Lenkervorbau gebildet wird. Bei solchen Vorrichtung kommt es darauf an, die ineinandergreifenden Rohrabschnitte einerseits axial gegeneinander verschieben zu können und andererseits die nach dem Verschieben eingenommene Stellung zu fixieren, und zwar sowohl in axialer Richtung wie auch gegen Verdrehen.

Eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist bekannt. Sie dient zur Befestigung des Vorbaurohres im Gabelrohr. Zu diesem Zweck ist das Vorbaurohr, welches den inneren Rohrabschnitt darstellt, schräg zu seiner Achse abgeschnitten, so daß sich hier eine schräg verlaufende Gleitfläche bildet. Diesem Vorbaurohr ist eine Mutter zugeordnet, die auf ihrer äußeren Umfangsflache zumeist zylindrisch ausgebildet ist und eine korrespondierende Gegenfläche zu der Gleitfläche des Vorbaurohres aufweist, wobei die beiden Flächen gegeneinander zur Anlage kommen. Das Vorbaurohr ist außerdem von einer Schraube durchsetzt, die sich meist am oberen Ende des Vorbaurohres mit ihrem Kopf abstützt und andererseits mit ihrem Gewindeteil durch das Vorbaurohr hindurchragt und letztlich in die Mutter eingreift. Durch Lösen der Schraube kann die feste Verbindung zwischen den beiden Rohrabschnitten gelockert werden. Die Teile sind dann ineinander verschiebbar. Nach dem Verschieben in die gewünschte axiale und auch radial definierte Relativlage wird die Schraube angezogen, so daß sich die Mutter und das freie Ende des Rohrabschnitts unter einer Gleitbewegung an den beiden Gleitflächen gegeneinander verschieben, und zwar in radialer Richtung. Damit wandert einerseits die Mutter in der einen radialen Richtung aus der Achse aus; andererseits wandert der innere Rohrabschnitt mit seinem freien Ende in der entgegengesetzten radialen Richtung aus, so daß beide Teile sich an die Innenwandung des äußeren Rohrabschnitts, der hier vom Gabelrohr gebildet wird, anlegen. Die Anlage erfolgt dabei weitgehend punktförmig, und zwar an einem ersten Punkt im Bereich der Mutter und an einem

zweiten Punkt in der Nähe des freien Endes des inneren Rohrabschnitts. Zwar ist es möglich, durch übermäßiges Anziehen der Schraube relativ zur Mutter bei entsprechend dünnwandiger Gestaltung des Gabelrohrs eine gewisse Verformung im elastischen Bereich herbeizuführen, so daß die Klemmkraft nicht nur durch Punkte, sondern durch kleine Flächenbereiche übertragen wird. Oft aber reicht auch diese erhöhte Klemmkraft nicht aus, um insbesondere den verdrehfesten Sitz der Rohrabschnitte ineinander zu erreichen. Dies gilt insbesondere dann, wenn der innere Rohrabschnitt selbst noch mit einem weiteren Teil verbunden ist, welches mit manchmal beachtlicher Hebellänge radial von der Achse des inneren Rohrabschnitts ausragt, wie dies bei einem Lenker der Fall ist. In diesem Fall können die einwirkenden Kräfte entsprechend der Hebelübersetzung schnell groß werden und dazu führen, daß sich die beiden Rohrabschnitte ungewollt gegeneinander verdrehen.

Insbesondere bei sog. Mountain-Bikes sind die eigentlichen Lenker oft mehr oder weniger gerade gestaltet und es werden Lenkerenden als Zusatzteile benutzt, die beidendig in den Lenker eingeschoben und dort befestigt werden. Das Rohr des Lenkers bildet dann den äußeren Rohrabschnitt. Diese Lenkerenden werden bei der Benutzung des Mountain-Bike oft im Wechsel zum eigentlichen Lenker ergriffen, weil hierdurch eine durchaus als angenehm empfundene Veränderung der Körperhaltung des Benutzers eintritt, die entspannend wirkt. Gerade aber beim Bewegen des Mountain-Bike im Gelände treten manchmal erhebliche Stöße und Belastungen auf, so daß von den Lenkerenden erhebliche Kräfte aufgenommen werden müssen, die in Verdrehrichtung, also tangential zur Lenkerachse, auf die dort befindliche Vorrichtung einwirken.

Angesichts der geschilderten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, die geeignet ist, eine

vergleichsweise vergrößerte Klemmkraft zur Festlegung der 2u fixierenden Relativlage bereitzustellen.

Erfindungsgemäß wird dies bei der Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß zwischen dem inneren Rohrabschnitt und der Mutter mindestens eine Klemmhülse vorgesehen ist, die an ihrem einen Ende korrespondierend zur Schräglage der Gleitfläche eine erste Gegenfläche und an ihrem anderen Ende korrespondierend zur Schräglage der Schrägfläche eine zweite Gegenfläche aufweist. Durch die Anwendung dieser zusätzlichen Klemmhülse und durch zwei Paare von korrespondierenden Flächen, nämlich einmal die Kombination Gleitfläche/Gegenfläche und zum anderen Schrägfläche/Gegenfläche wird eine im Vergleich zum Stand der Technik andere Bewegungsgeometrie insbesondere der Klemmhülse möglich, die zu einer linienförmigen Berührung zumindest zwischen Klemmhülse und äußerem Rohrabschnitt führt. Durch die Anwendung der linienförmigen Berührung im Vergleich zur punktförmigen Anlage im Stand der Technik wird es möglich, einen festeren Sitz der Teile unter erhöhter Klemmkraft zu erreichen. Wird die Schraube/Mutter-Verbindung weiter angezogen, und zwar in den elastischen Verformungsbereich des äußeren Rohrs hinein, dann werden sehr schnell größere Flächenbereiche um die linienförmige Berührung herum zur Anlage gebracht, so daß es ohne Weiteres möglich ist, die Klemmkraft der Verbindung im Vergleich zum Stand der Technik auf das 2- bis 3fache zu erhöhen. Damit wird ein fester, unverrückbarer Sitz erreicht, der den Beanspruchungen z. B. auch von Lenkerenden an Mountain-Bikes gerecht wird. Durch die Verformung im elastischen Bereich wird der äußere Rohrabschnitt nicht nur punktförmig verformt, sondern es ergibt sich über eine gewisse axiale Länge eine elliptische Verformung der betreffenden Teile, wodurch ein Formschluß erreicht wird, der insbesondere einer Verdrehkraft um die gemeinsame Achse des inneren und äußeren Rohrabschnitts entgegenwirkt. Das radiale Auswandern der Klemmhülse wird

durch die Schraube/Mutter-Verbindung - im Gegensatz zum Stand der Technik - bei der erfindungsgemäßen Ausbildung nicht behindert. Es ergibt sich eine gewisse Freibeweglichkeit der Klemmhülse in radialer Richtung.

Die beiden Gegenflächen an der Klemmhülse können gegensinnig angeordnet sein. Damit bilden die Gleitfläche am freien Ende des inneren Rohrabschnitts und die Gegenfläche an der Mutter einen Keil, aus dem heraus die Klemmhülse beim Anziehen der Schraube/Mutter-Verbindung radial nach außen gepreßt wird. Die Klemmhülse hat dabei Gelegenheit, sich unter Linienberührung an den inneren Umfang des äußeren Rohrabschnitts anzulegen und anzuformen.

Die Gleitfläche, die Gegenflächen und die Schrägfläche können in einem Winkel von 36° zur Rohrachse vorgesehen sein. Bei Anwendung eines Winkels in dieser aufgezeigten Größenordnung ist ein wirkungsvolles Übersetzungsverhältnis zwischen Axialkraft der Schraube/Mutter-Verbindung und Radialkraft insbesondere an der Klemmhülse gegeben. Zur Veränderung dieser Übersetzung kann der Winkel abweichend gewählt und gestaltet werden. Es ist auch nicht unbedingt erforderlich, die beiden Winkel der beiden Flächenpaarungen unbedingt übereinstimmend zu wählen. Auch eine abweichende Gestaltung ist möglich. Bei übereinstimmendem Winkel ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß die Einbau-Relativlage der Klemmhülse automatisch erreicht wird.

Zwischen Klemmhülse und Schraube ist Spiel vorgesehen, wie es für das radiale Auswandern der Klemmhülse relativ zur Mutter und zum inneren Rohrabschnitt erforderlich ist.

Zwischen dem freien Ende des inneren Rohrabschnitts und der Mutter können auch zwei Klemmhülsen vorgesehen sein, die entsprechende Flächenpaarungen in Schräglage aufweisen. Die Anzahl der Klemmhülsen läßt sich generell vermehren. Bei

Anwendung von zwei Kleitunhülsen läßt sich die Klemmkraft nochmals steigern. Die beiden Klemmhülsen wandern beim Anziehen der Schraube/Mutter-Verbindung entgegengesetzt radial aus und legen sich jeweils unter linsenförmiger Berührung an die innere Umfangsflache des äußeren Rohrabschnitts. Die Winkel der Schräglage der einzelnen Flächenpaarungen kann übereinstimmend oder auch unterschiedlich gewählt werden.

Die Klemrahülse oder auch die Klemmhülsen können axial geschlitzt ausgebildet sein, um beim radialen Auswandern der Klemmhülse im elastischen Bereich die Ausdehnung der linienförmigen Berührung in eine flächenförmige Berührung der Teile zu begünstigen.

Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Vorrichtung,

Figur 2 die Vorrichtung gemäß Figur 1 in festgestelltem Zustand und

Figur 3 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung.

In den Figuren 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform der Vorrichtung in ihrer Ausbildung und Anpassung an die Befestigung von Lenkerenden dargestellt. Es ist ein äußerer Rohrabschnitt 1 vorgesehen, der in diesem Beispiel das eine Ende eines Lenkers darstellt, in dessen offene Stirnseite 2 ein innerer Rohrabschnitt 3 eingeschoben ist. Zwischen dem inneren Rohrabschnitt 3 und dem äußeren Rohrabschnitt 1 ist Spiel vorhanden, wie es für das Einschieben und Verdrehen der Teile um eine gemeinsame Achse 4 erforderlich ist. Der innere Rohrabschnitt 3 ist hier mit einem Bund 5 ausgestattet, der

in seinem Außendurchmesser an den Außendurchmesser des äußeren Rohrabschnitts 1 angepaßt ist. An den Bund 5 ist ein mehr oder weniger radial abstehendes Lenkerende 6 angeschweißt, welches dem Benutzer eine alternative Griffposition zu dem äußeren Rohrabschnitt 1 bereitstellt. Es ist erkennbar, daß es bei diesem Ausführungsbeispiel nicht auf die axiale Verschiebemöglichkeit zwischen innerem Rohrabschnitt 3 und äußerem Rohrabschnitt 1 ankommt, weil die Teile in der Regel so aneinander befestigt werden, daß der Bund 5 an der Stirnseite 2 des äußeren Rohrabschnitts 1 anliegt.

Stellt man sich die Vorrichtung dagegen zur Befestigung eines Lenkers oder eines Lenkervorbaus oder auch im Rahmen einer Sattelbefestigung eines Fahrrads vor, dann wird außer einer Verdrehsicherung sofort auch die axiale Verschiebemöglichkeit offensichtlich.

Die Erfindung wird jedoch zunächst an dem Beispiel der Befestigung des Lenkerendes 6 weiter beschrieben, obwohl sie hierauf nicht beschränkt ist. Der innere Rohrabschnitt 3 endet in einer Gleitfläche 7, die schräg zur Achse 4 verläuft. Die Gleitfläche 7 ist damit in einem von 90° abweichenden Winkel zu der Achse 4 vorgesehen. Dieser Winkel 8, in welchem die Gleitfläche 7 angeordnet ist, kann insbesondere 36° betragen. Aber auch andere Schräglagen sind möglich. Dem freien Ende des inneren Rohrabschnitts mit der Gleitfläche 7 ist eine Klemmhülse 9 zugeordnet, die korrespondierend zu der Gleitfläche 7 eine erste Gegenfläche 10 aufweist. Die Vorrichtung weist ansonsten eine Mutter 11 auf, die mit einem Innengewinde 12 versehen ist und auf ihrer der Klemmhülse 9 zugekehrten Seite in einer Schrägfläche 13 endet. Korrespondierend zur Schrägfläche 13 weist die Klemmhülse 9 eine Gegenfläche 14 auf. Auch die Flächenpaarung der Schrägfläche 13 und der Gegenfläche 14 können in einem Winkel 15 schräg vorgesehen sein. Der Winkel 15 kann mit dem

Winkel 8 übereinstimmen. Unbedingt erforderlich ist dies jedoch nicht. Die beiden Gegenflächen 10 und 14 an der Klemmhülse 9 sind gegensinnig und so angeordnet, daß ein Keil entsteht, aus welchem heraus die Klemmhülse 9 radial in Richtung eines Pfeils 16 auswandern kann.

Zu der Vorrichtung gehört schließlich noch eine Schraube 17, die ein Außengewinde 18 aufweist, welches sich zumindest über den axialen Bereich der Mutter 11 erstreckt und deren Innengewinde 12 zugeordnet ist. Die Schraube 17 greift somit mit dem Außengewinde 18 in die Mutter 11 ein. Die Schraube besitzt ansonsten üblicherweise einen Kopf 19, mit dem sie sich an einer Vertiefung 20 im Bund 5 axial abstützt. Diese axiale Abstützfläche könnte auch direkt an dem inneren Rohrabschnitt 3 vorgesehen sein.

Es ist erkennbar, daß zum Lösen der Verbindung die Schraube 17 relativ zur Mutter 11 gelöst werden kann, so daß die Teile kraftmäßig voneinander freikommen. Umgekehrt wird die festgeklemmte Lage durch das Anziehen der Schraube 17 erreicht, wie dies Figur 2 zu erkennen gibt. Dabei wandert zumindest die Klemmhülse 9 radial in Richtung des Pfeils 16 aus. Auch ein radiales Auswandern der Mutter 11 und des inneren Rohrabschnitts 3 in der Richtung entgegengesetzt zu Pfeil 16 wird sich bis zu gewissem Grad einstellen, wobei eine linienförmige Verklemmung der Teile an dem inneren Umfang des äußeren Rohrabschnitts 1 stattfindet. Dabei kann sich die Klemmhülse 9 über eine Linie 21 an die Innenwandung des äußeren Rohrabschnitts 1 anlegen, dabei ausrichten und anpressen. Weitere Linien 22 und 23 werden an den gegenüberliegenden Stellen an der Mutter 11 und an dem inneren Rohrabschnitt 3 zur Anlage kommen. Wird die Verbindung zwischen der Schraube 17 und der Mutter 11 noch weiter angezogen, und zwar in den elastischen Bereich hinein, dann erweitert sich die Berührung entlang der Linien 21, 22 und 23 zu einer Flächenbereichsberührung. Damit wird nicht

nur die Fläche vergrößert, die zur Kraftübertragung herangezogen wird. Es findet auch eine elliptische Aufweitung des äußeren Rohrabschnitts 1 und eine Anpassung der Teile 3, 9 und 11 statt, so daß innerhalb des elliptischen Querschnitts ein Formschluß erreicht wird, der beachtlich großen Verdrehkräften entgegenzuwirken in der Lage ist. Es wird ein sicherer und fester Sitz des inneren Rohrabschnitts 3 im äußeren Rohrabschnitt 1 erreicht, so daß auch beachtliche einwirkende Kräfte an dem Lenkerende 6, auch bei größerem Hebelarm, nicht zu einer ungewollten Verdrehung der Teile zueinander führen kann.

In Figur 3 ist eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung dargestellt, wobei aus Übersichtlichkeitsgründen die Schraube 17 weggelassen ist. Es ist hier die Vorrichtung an einem Ausführungsbeispiel eines Lenkervorbaus dargestellt. Hier ist zwischen dem inneren Rohrabschnitt 3 nicht nur die Klemmhülse 9, sondern noch eine weitere Klemmhülse 24, vorgesehen. Es ist erkennbar, daß die Anzahl der Klemmhülsen nicht nur eins oder zwei betragen muß. Das freie Ende des inneren Rohrabschnitts 3 trägt auch hier die Gleitfläche 7, der die Gegenfläche 10 der Klemmhülse 9 zugekehrt ist. Die Schrägfläche 13 ist auch hier an der Mutter 11 gebildet; die zugehörige Gegenfläche 14 befindet sich jedoch an der Klemmhülse 24. Die Klemmhülse 9 und die Klemmhülse 24 bilden zwischen sich eine weitere Flächenpaarung aus Schrägfläche und Gegenfläche 26. Auch hier ist ersichtlich, daß die verschiedenen Winkel, in denen die Flächenpaarungen vorgesehen sind, nicht unbedingt übereinstimmen müssen. So beträgt der Winkel 15 hier 75", während andererseits der Winkel 8 zweimal an der Klemmhülse 9 gebildet ist. Es ist erkennbar, daß bei dieser Ausführungsform eine linienförmige Abstützung aus vier Linienabschnitten entsteht, die wechselweise an 180° entgegenliegenden Stellen vorgesehen und gebildet sind. Die Verankerung, die diese Vorrichtung bereitstellt, ist damit noch besser als bei der

Ausführungsform gemäß den Figuren 1 und 2. Der Bund 5 kann an der Übergangsstelle zum inneren Rohrabschnitt 3 mit einem Konus 27 zur Zentrierung im äußeren Rohrabschnitt 1 versehen sein.

Claims (6)

Schutzansprüche :

1. Vorrichtung zur drehfesten Verbindung von zwei teleskopisch verschiebbaren Rohrabschnitten, mit einem inneren Rohrabschnitt, der an seinem einführseitigen Ende eine schräg zur Rohrachse verlaufende Gleitfläche aufweist, mit einer Mutter, die eine weitere Schrägfläche aufweist, und mit einer in die Mutter eingreifenden Schraube zum axialen Zusammenziehen des inneren Rohrabschnitts und der Mutter, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem inneren Rohrabschnitt (3) und der Mutter (11) mindestens eine Klemmhülse (9) vorgesehen ist, die an ihrem einen Ende korrespondierend zur Schräglage der Gleitfläche (7) eine erste Gegenfläche (10) und an ihrem anderen Ende korrespondierend zur Schräglage der Schrägfläche (13) eine zweite Gegenfläche (14) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gegenflächen (10, 14) an der Klemmhülse (9) gegensinnig angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (7), die Gegenflächen (10, 14) und die Schrägfläche (13) in einem Winkel (8, 15) zur Rohrachse von 36" vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Klemmhülse (9) und Schraube (17) Spiel vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem freien Ende des inneren Rohrabschnitts (3) und der Mutter (11) zwei Klemmhülsen (9, 24) vorgesehen sind, die entsprechende Flächenpaarungen in Schräglage aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhülse (9 bzw. 24) axial geschlitzt ausgebildet ist.