WO2014001265A1 - Lagerschale für lager - Google Patents

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WO2014001265A1
WO2014001265A1 PCT/EP2013/063158 EP2013063158W WO2014001265A1 WO 2014001265 A1 WO2014001265 A1 WO 2014001265A1 EP 2013063158 W EP2013063158 W EP 2013063158W WO 2014001265 A1 WO2014001265 A1 WO 2014001265A1
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WO
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bearing
bearing shell
shell
base body
pockets
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PCT/EP2013/063158
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Weidner
Original Assignee
Acros Sport Gmbh
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Publication date
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Priority to US14/411,379 priority patent/US20150175235A1/en
Priority to EP13739951.5A priority patent/EP2864653A1/de
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K21/00—Steering devices
    • B62K21/06—Bearings specially adapted for steering heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C25/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F16C25/06—Ball or roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/07—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element
    • F16C35/077—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element between housing and outer race ring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/20—Alloys based on aluminium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/20—Thermoplastic resins
    • F16C2208/76—Polyolefins, e.g. polyproylene [PP]
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/20—Land vehicles
    • F16C2326/26—Bicycle steering or suspension

Definitions

  • the invention relates to a bearing shell for receiving a rolling bearing or ball bearing, a bearing for rotatably connecting two parts comprising this bearing shell and a two-wheeled vehicle with at least one such bearing.
  • the rotatable connection of front fork and handlebar with the frame of a two-wheeled vehicle is realized by a so-called control head.
  • This consists of an upper and a lower bearing unit, wherein usually the inner ring of the bearing unit with the shaft tube of the fork and the outer ring with the Steuerko frohr, which is part of the frame of the two-wheeled vehicle, are firmly connected.
  • the outer rings are usually inserted in the steering head tube or in adapter shells and adjusted by means of bevels (usually 36 ° or 45 ° angle) on the inner and outer rings by means of an expander screw via the inner rings without play.
  • the clearance between the outer ring of the bearing and the bearing shell is often several tenths of a millimeter. Due to the high brake forces of disc brakes, front forks deform and pass on these high forces via the bearing outer rings to the frame. Due to the high game tilt the bearings and it can come to strong creaking sounds to loosen the front fork.
  • the invention now relates to the bearing shell of the Steuerkopf- camp, which usually consists of a solid disc.
  • the disadvantage of these conventional bearing shells is that they pass on deviations of the surrounding geometry directly to the bearing. This results in early bearing damage and inaccuracies in bearing positioning immediately after assembly.
  • a bearing shell for receiving a roller bearing or ball bearing with a circular cylindrical base body in which a roller bearing or ball bearing is receivable, and the body consists of a flowable material which bears under load of the bearing shell clamped against the rolling bearing, so that this is held against rotation in the body.
  • An essential point of the solution according to the invention consists in the fact that, by using a flowable material for the main body, any dimensional inaccuracies which may be present are subsequently compensated, at the same time producing a stable connection to the rolling bearing or ball bearing. The production of such a basic body is equally easier and cheaper than was previously possible in the prior art.
  • tolerance fluctuations for example of a bearing tube
  • This Sachtverhalt is due to the flow of the material and the elastic deformation.
  • the bearing ring encloses the bearing ideally complete, ensures a uniform force distribution and thus for a uniform load on a bearing outer ring.
  • the inner jacket thereof in a first preferred embodiment, provision is then made for the inner jacket thereof to form a clamping profile for the rolling bearing, which has sections of recesses formed thereon.
  • the flow behavior of the bearing shell material is significantly supported by weakening a contact surface to the recorded in or on the bearing shell bearings or ball bearings.
  • a bearing shell which is thus elastic, so to speak hollowed out, is similar in consequence to fluctuations in the resistance, e.g. a bearing tube, because it adapts to the dimensional and form deviations of a shaft tube to a certain extent.
  • the clamping profile has pockets or grooves.
  • defined alternative spaces for the material can be formed, which allow a better calcu- lierbare clamping action, depending on the specific requirements, allows.
  • a corresponding adaptability of the material is thus realized by the pockets of the bearing shell are freed at the points of contact of the adjacent material between the bearing shell and bearings or ball bearings, which lead to an elastic deformation of the webs, which bear against the roller bearing or ball bearings.
  • the pockets and / or grooves are made round and / or square. In particular, this allows easy production of these pockets and / or grooves by either mechanical post-processing or by a single original injection molding process.
  • the pockets and / or the grooves extend in the axial and / or radial direction of the base body.
  • a targeted influencing of the flow deformation of the material can be made depending on the specific requirement. It is therefore the provision of specific bearings, e.g. For steering head bearings for city bikes, trekking bikes or mountain bikes possible, which are all subject to individual requirements.
  • the pockets and / or grooves extend on an inner and / or outer shell of the base body. This also makes it possible to selectively influence the flow deformation of the material depending on the specific requirement, and in particular in connection with the corresponding orientation of the pockets and / or the grooves can be varied as desired.
  • a corresponding deformation of the pockets and / or grooves on an outer shell of the base body can while equally cause an inwardly directed deformation, as on the inner surface of the body extending pockets and / or grooves.
  • the pockets and / or the grooves extend over the entire base body. This results in particular a continuous escape space for the flow-deforming material, which allows an increased clamping effect over a larger area, and also allows a much simpler production of the bearing shell in a single injection molding process step.
  • At least one of its axial ends is formed a radially inwardly directed support surface for the rolling bearing. This creates an additional support for the rolling bearing or ball bearings in the axial direction, in addition to the radial Verklemmung in the body.
  • a correspondingly aligned support surface can also be formed selectively to achieve a corresponding weight saving, as they are e.g. just in racing is required.
  • the support surface is formed like a plate circumferentially.
  • there is a circumferential good support of the rolling bearing which is also easy to manufacture, e.g. in a single original injection molding process.
  • the inventive bearing shell it is provided that a transition between the inner shell of the base body and the support surface the Grundkör he executed reinforced. A corresponding there corresponding flow deformation of the material is thus limited at this point in order not to weaken the support for the rolling bearing on the support surface. This ensures, in particular, a consistently stable bearing of the rolling bearing, even when compensating for larger tolerance variations.
  • a stop face directed radially outwards is formed on at least one of its axial ends.
  • the base body is made of a thermoplastic and / or foam-extruded plastic material.
  • a corresponding thermoplastic material ensures an always stable connection between the bearing shell and bearings or ball bearings, which works equally safe and reliable even with temperature fluctuations.
  • a foam-extruded plastic material in particular allows for a lower weight of the bearing shell, as is usually required for components that are to be used in racing.
  • a fiber-reinforced (for example glass and / or carbon fiber) plastic is used for the production of the bearing shell.
  • a bearing for rotatably connecting two parts which comprises the bearing shell already described, wherein the bearing shell with the a part is connectable and a rolling bearing or ball bearing is received in the bearing shell, wherein the bearing shell at least partially flowed clamped against the rolling bearing or ball bearing, so that the other part via the rolling bearing or ball bearing and the bearing shell is rotatably connected to the one part.
  • An essential point of the bearing according to the invention is that tolerance fluctuations of the parts installed together are reliably and reliably compensated.
  • the deviations thus compensated often affect not only deviations of a diameter, which causes an excessive compression of the bearing, but also roundness deviations, which require the fitted bearing to be punctually excessively stressed.
  • local dimensional differences, such as Burrs compensated by the flexibility of the bearing shell and thus of the bearing.
  • the inventive bearing has a longer life and also an increased load capacity, since such a warehouse can be operated under much better conditions. In practice, this results in considerable advantages.
  • a headset and / or a wheel hub and / or a bottom bracket comprises at least one inventive bearing.
  • Fig. 1 is a perspective view obliquely from above of a bearing shell according to the invention; a side view of the bearing shell of Fig. 1; a perspective view obliquely from above on the bearing shell of Fig. 1; a top view of the bearing shell of Fig. 1; a perspective view obliquely from below on the bearing shell of Fig. 1; a partially sectioned side view of a control head of a two-wheeled vehicle with an upper and lower bearing unit, and a sectional side view of the upper bearing unit of FIG. 3rd
  • Fig. 1 shows a perspective view obliquely from above of a bearing shell 100 according to the invention, with a circular cylindrical body 101 in which a roller bearing or ball bearing (not shown here) is receivable, and the base body 101 consists of a flowable material. Under load of the bearing shell 100, this is clamped against the rolling bearing, ie on its inner shell against the outer shell, so that the rolling bearing is held against rotation in the base body 101.
  • the inner shell of the bearing shell 100 forms a clamping profile 102, which is provided with recesses 103, which are configured here only as an example as corresponding pockets 104.
  • the bearing shell 100 is provided with a stop surface 106 which rests flat against the corresponding Verbauteil.
  • the rolling bearing or ball bearing (not shown here) is protected against corresponding influences and is kept stable, as it were, with a long service life.
  • a lower edge of the bearing shell 100 projects inwards and forms a support surface 105 on which the rolling bearing or ball bearing can be reliably and securely supported, so that its stable support must not only be effected by the radial clamping with the bearing shell 100.
  • FIG. 2 a shows a side view of the bearing shell 100 of FIG. 1, from which the abutment of the abutment surface 106 and the specific shape of the transition from the main body 101 to the support surface 105 are also shown once again.
  • the bearing shell 100 has at this point an all-round chamfer to make their installation particularly simple. A corresponding stability of this transition is ensured by an internally increased material thickness as an angled extension of the webs 104 formed between the pockets 104 in FIG. 1 is visible.
  • Fig. 2b shows a perspective view obliquely from above the bearing shell 100 of FIG. 1, which again from this perspective, the recesses 103 are visible, which are formed as pockets 104.
  • the main body 101 of the bearing shell 100 is at the viewer facing the axial end of the bearing shell 100 in the abutment surface 106, and on the viewer facing away from the axial end of the bearing shell 100 in the support surface 105 for the rolling bearing or ball bearings.
  • Fig. 2c shows a top view of the bearing shell 100 of Fig. 1, which illustrates the semicircular cross-sectional profile of the pockets 104, which can be particularly easily attached mechanically or produced in an original injection molding process. From this top view it is also clear to what extent the support surface 105 and the abutment surface 106 protrude from the base 101 of the bearing shell 100.
  • FIG. 2d shows a perspective view obliquely from below onto the bearing shell of FIG. 1, in which once again the circumferential chamfer between main body 101 and support surface 105 can be seen.
  • This chamfer leaves e.g. a particularly simple self-centering of the bearing shell 100 on a pipe, which is particularly easy to assemble, in particular with the already recorded therein bearings or ball bearings.
  • Fig. 3 shows a partially sectioned side view of a control head of a two-wheeled vehicle with an upper and lower bearing unit 111, 112.
  • a fork 420 is rotatably connected to a shaft tube 410.
  • the shaft tube 410 is rotatably mounted in a control tube 400.
  • bearings 200 are often used HägäggeHager, but other types of bearings are possible.
  • the control tube 400 is here part of a two-wheeled vehicle frame, which is shown here only partially. The execution of the frame is insignificant for the function of the steering head bearing.
  • To build up take the upper bearing unit 111, the control tube 400 at its upper end to a bearing shell 100 according to the invention.
  • This bearing shell 100 is fitted into the control tube 400 to ensure a secure fit for the outer ring of the rolling bearing 200 and thus provide a bearing 300 for rotatably connecting the control tube 400 to the shaft tube 410.
  • a clamping part 108 ensures the back pressure on the part of the shaft tube 410.
  • FIG. 4 shows a lateral sectional view of the upper bearing unit 111 of FIG. 3, with a cover 107 sealed by means of seals 109, which protects the bearing shell 100 according to the invention with the rolling bearing or ball bearing 200 clamped therein from above.
  • a bearing 300 for rotatably connecting the control tube 400 to the shaft tube 410 is provided.
  • the clamping member 108 provides the back pressure on the part of the shaft tube 410 to ensure a stable position of the roller bearing or ball bearing 200 against the clamping forces acting between the roller bearing or ball bearing 200 and the bearing shell, when the "deformation effect" formed between the pockets 104 Footbridges enters.
  • a control head bearing for two-wheeled vehicles which has an upper and a lower bearing unit 111, 112 through which a rigidly connected to the fork 420 of the two-wheeled vehicle steerer tube 410 with a control tube 400 of the frame of the two-wheeled vehicle is rotatably connected without play, wherein the storage unit 111, 112 j is in each case arranged in bearing housings 100 fixedly connected to the control tube 400, and the bearing shell 100 has recesses 103 along its circumference having.
  • the control head bearing thereby provides recesses 103, on the circumference of the bearing shell 100 extend.
  • the bearing shells 100 may be made of a thermoplastic material or of an aluminum diecasting.
  • the bearing shells 100 may consist of a material with cavities, eg a PPE foam (extruded polypropylene) or else other plastics produced by foam extrusion.
  • the deformation of the bearing shell ring can be realized not only on the material use of KunsStoff, but also with only slightly elastically deformable materials, such as soft aluminum alloys can be effected.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagerschale zum Aufnehmen eines Wälzlagers oder eines Kugellagers, mit einem kreiszylinderförmigen Grundkörper, in dem ein Wälzlager oder Kugellager aufnehmbar ist, und der Grundkörper aus einem fließfähigen Material besteht, das unter Belastung der Lagerschale klemmend gegen das Wälzlager anliegt, so dass dieses verdrehsicher in dem Grundkörper gehalten ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Lager zum drehbeweglichen Verbinden zweier Teile, welches eine derartige Lagerschale umfasst sowie ein Zweiradfahrzeug mit wenigstens einem solchen Lager.

Description

Lagerschale für Lager
Die Erfindung betrifft eine Lagerschale zum Aufnehmen eines Wälzlagers oder Kugellagers, ein Lager zum drehbeweglichen Verbinden zweier Teile umfassend diese Lagerschale und ein Zweiradfahrzeug mit wenigstens einem solchen Lager .
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 Lagereinheit mit dem Schaftrohr der Gabel und der Außenring mit dem Steuerko frohr, 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 Schaftröhres in den Lagerring 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 Expander- schraube 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 starken 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 Steuerkopflagereinheit aufweisen.
Gerade aber hier liegt das Problem j eder industriellen Serienproduktion von Lenkkopflagereinheiten, denn es sollen günstige Verkaufspreise mit günstigen Herstellkosten realisiert werden . Dies geschieht meist durch die Vergabe von sehr großen Fertigungstoleranzen aller Passmaß relevanten Bauteile wie Lager und Lagerschalen.
Dadurch, dass in der Regel anodisierte Lagerschalen aus Aluminium verwendet werden, kommt es nach der Beschichtung (Eloxieren) zu unerwünschtem Aufsummieren 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 Steuerrohres hervorrufen kann. Diese Abweichungen werden bei den momentan gängigen Konstruktionen nicht ausgeglichen, was zu einer direkten Weitergabe dieser Fehler an die Lagerschale und somit an das Wälzlager führt . Die aufsummierte Toleranz- Schwankung führt häufig zu einem frühen Lagerschaden.
Die Erfindung betrifft nun die Lagerschale des Steuerkopf- lagers , welche üblicher Weise aus einer massiven Scheibe besteht . Der Nachteil dieser herkömmlichen Lagerschalen ist es, dass sie Abweichungen der umgebenden Geometrie direkt an das Lager weitergeben. Dadurch resultieren frühe Lagerschäden und Ungenauigkeiten der Lagerpositionierung direkt nach der Montage .
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebenen Nachteile eines Steuerkopflagers zu überwinden und eine verbesserte Lagerung bereit zu stellen, welche sicher und zuverlässig funktioniert und dabei gleichzeitig einfach und kostengünstig herstellbar ist .
Diese Aufgabe wird durch eine Lagerschale zum Aufnehmen eines Wälzlagers oder Kugellagers gelöst, mit einem kreiszylinderförmigen Grundkörper, in dem ein Wälzlager oder Kugellager aufnehmbar ist, und der Grundkörper aus einem fließfähigen Material besteht, das unter Belastung der Lagerschale klemmend gegen das Wälzlager anliegt, so dass dieses verdrehsicher in dem Grundkörper gehalten ist . Ein wesent1ieher Punkt der erfindungsgemäßen Lösung besteht dabei darin, dass durch Verwendung eines fließfähigen Materials für den Grundkörper eventuell vorliegende Maßungenauigkeiten nachträglich ausgeglichen werden, wobei gleichzeitig eine stabile Verbindung zu dem Wälzlager oder Kugellager hergestellt wird. Die Herstellung eiens derartigen Grundkörpers ist dabei gleichermaßen einfacher und billiger als dies im Stand der Technik bislang möglich war . Erfindungsgemäß werden dadurch ToleranzSchwankungen z.B. eines Lagerrohrs ausgeglichen, indem sich die Lagerschale an die Maß- und Formabweichungen des Schaftrohrs anpasst . Dieser Sachtverhalt ist auf das Fließen des Werkstoffes sowie die elastische Verformung zurückzuführen. Dadurch umschließt der Lagerring das Lager idealer Weise komplett, sorgt für eine gleichmäßige Kraftverteilung und somit für eine gleichmäßige Belastung eines Lageraußenrings .
Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lagerschale sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerschale ist es danach vorgesehen, dass deren Innen- mantel ein Klemmprofil für das Wälzlager ausbildet, welches abschnittsweise daran ausgebildete Aussparungen aufweist . Dabei wird durch Schwächung einer Kontaktfläche zu dem in oder an der Lagerschale aufgenommenen Wälzlager oder Kugellager das Fließverhalten des Lagerschalenmaterials deutlich unterstützt . Eine dergestalt elastische, sozusagen ausgehöhlte Lagerschale gleicht in der Folge To1eranzschwankungen z.B. eines Lagerrohrs aus , weil sie sich an die Maß- und Formabweichungen eines Schaftrohrs in einem gewissen Rahmen anpasst .
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Lagerschale ist es vorgesehen, dass das Klemmprofil Taschen oder Rillen aufweist . Damit können definierte Ausweich- räume für das Material gebildet werden, die eine besser kalku- lierbare Klemmwirkung, abhängig von den spezifischen Anforderungen, zulässt . Eine entsprechende Anpassungsfähigkeit des Materials wird also dadurch realisiert, indem an den Berühr- punkten des anliegenden Materials zwischen Lagerschale und Wälzlager oder Kugellager z.B. Taschen an der Lagerschale freigespart sind, welche zu einem elastischen Verformen der Stege führen, welche an dem Wälzlager oder Kugellager anliegen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Lagerschale ist es vorgesehen, dass die Taschen und/oder Rillen rund und/oder kantig ausgeführt sind. Dies lässt insbesondere eine einfache Herstellung dieser Taschen und/oder Rillen durch entweder mechanische Nachbearbeitung oder durch einen einzigen originären SpritzgussVorgang zu.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Lagerschale ist es vorgesehen, dass sich die Taschen und/oder die Rillen in axialer und/oder radialer Richtung des Grundkörpers erstrecken. In einem solchen Fall kann insbesondere eine gezielte Beeinflussung der Fließverformung des Materials je nach spezifischer Anforderung vorgenommen werden. Es ist damit also die Bereitstellung von spezifischen Lagerschalen z.B. für Steuerkopf1ager für Stadträdern, Trekking- rädern oder Mountainbikes möglich, welche alle jeweils individuellen Anforderungen unterliegen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Lagerschale ist es vorgesehen, dass sich die Taschen und/oder Rillen an einem Innen- und/oder Außenmantel des Grund- körpers erstrecken. Auch dadurch ist eine gezielte Beeinflussung der Fließverformung des Materials je nach spezifischer Anforderung möglich, und insbesondere in Verbindung mit der entsprechenden Ausrichtung der Taschen und/oder der Rillen beliebig variierbar. Eine entsprechende Verformung der Taschen und/oder Rillen an einem Außenmantel des Grundkörpers kann dabei gleichermaßen eine nach Innen gerichtete Verformung hervorrufen, wie am Innenmantel des Grundkörpers verlaufende Taschen und/oder Rillen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungs- gemnäßen Lagerschale ist es vorgesehen, dass sich die Taschen und/oder die Rillen über den gesamten Grundkörper hinweg erstrecken. Es entsteht dadurch insbesondere ein durchgängiger Ausweichraum für das sich fließverformende Material , der eine gesteigerte Klemmwirkung über eine größere Fläche hinweg ermöglicht , und zudem eine deutlich einfachere Herstellung der Lagerschale in einem einzigen Spritzgussverfahrensschritt zulässt .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Lagerschale ist es vorgesehen, dass an wenigstem einen ihrer axialen Enden eine radial nach Innen gerichtete Stützfläche für das Wälzlager ausgebildet ist . Dadurch entsteht eine zusätzliche Abstützung für das Wälzlager oder Kugellager in axialer Richtung, neben deren radialer Verk1emmung in dem Grundkörper . Eine entsprechend ausgerichtete Stützfläche kann dabei auch punktuell ausgebildet sein, um eine entsprechende Gewichtseinsparung zu erzielen, wie sie z.B. gerade im Renn- sport gefordert ist .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Lagerschale ist es vorgesehen, dass die Stützfläche tellerartig umlaufend ausgebildet ist . Damit steht insbesondere eine umlaufende gute Abstützung des Wälzlagers bereit, die zudem einfach herzustellen ist , z.B. in einem einzigen originären Spritzgussvorgang .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Lagerschale ist es vorgesehen, dass ein Übergang zwischen dem Innenmantel des Grundkörpers und der Stützfläche des Grundkör ers verstärkt ausgeführt ist . Eine entsprechend dort ebenfalls auftretende Fließverformung des Materials wird damit an dieser Stelle begrenzt, um die Abstützung für das Wälzlager über die Stützfläche nicht zu schwächen. Damit wird insbesonere eine gleichbleibend stabile Lagerung des Wälzlagers auch beim Ausgleich größerer ToleranzSchwankungen sichergestellt .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsge- mäßen Lagerschale ist es vorgesehen, dass an wenigstens einem ihrer axialen Enden eine radial nach Außen gerichtete Anschlagsfläche ausgebildet ist. Durch eine solche plane Anschlagsfläche ist es dabei möglich, eine besonders wetter- und witterungsbeständige Anbindung der Lagerschale und des darin aufgenommenen Wälzlagers oder Kugellagers an ein Verbauteil zu schaffen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Lagerschale ist es vorgesehen, dass der Grundkörper aus einem thermoplastischen und/oder schaumextrudierten Kunststoff- material hergestellt ist . Ein entsprechendes thermoplastisches Kunststoffmaterial sichert dabei eine stets stabile Verbindung zwischen Lagerschale und Wälzlager oder Kugellager, die auch bei TemperaturSchwankungen gleich sicher und zuverlässig funktioniert . Ein schaumextrudiertes Kunststoffmaterial lässt dabei insbesondere ein geringeres Gewicht der Lagerschale zu, wie es üblicherweise bei Bauteilen gefordert ist , die im Rennsport Verwendung finden sollen. Zusätzlich ist in einer weiteren Variante der Erfindung vorgesehen, dass ein faserverstärkter (z.B. Glas- und/oder Kohlefaser) Kunststoff für die Herstellung der Lagerschale zum Einsatz kommt .
Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch durch ein Lager zum drehbeweglichen Verbinden zweier Teile, das die bereits beschriebene Lagerschale umfasst , wobei die Lagerschale mit dem einen Teil verbindbar ist und ein Wälzlager oder Kugellager in der Lagerschale aufgenommen ist, wobei die Lagerschale wenigstens teilweise fließverformt klemmend gegen das Wälzlager oder Kugellager anliegt , so dass das andere Teil über das Wälzlager oder Kugellager und die Lagerschale drehbeweglich mit dem einen Teil verbindbar ist .
Ein wesentlicher Punkt des erfindungsgemäßen Lagers besteht dabei darin, dass Toleranzschwankungen der miteinander verbauten Teile sicher und zuverlässig ausgeglichen werden. Die dadurch ausgeglichenen Abweichungen betreffen häufig nicht nur Abweichungen eines Durchmessers , wodurch ein übermäßiges Stauchen des Lagers verursacht wird, sondern auch Rundheits- abweichungen, welche das eingepasste Lager punktuell übermäßig beanspruchen. Es werden zudem auch lokale Maßunterschiede, wie z.B. Grate, durch die Nachgiebigkeit der Lagerschale und damit des Lagers ausgeglichen. In der Folge besitzt das erfindungs- gemäße Lager eine höhere Lebensdauer und auch eine gesteigerte Belastbarkeit , da ein solches Lager unter deutlich besseren Bedingungen betrieben werden kann. In der Praxis ergeben sich dadurch erhebliche Vorteile .
Die vorstehend genannte Aufgabe wird zudem durch ein Zweiradfahrzeug gelöst, bei dem ein Steuersatz und/oder eine Radnabe und/oder ein Tretlager wenigstens ein erfindungsgemäßes Lager umfasst .
In den beiliegenden Zeichnungen ist die Erfindung insbesondere in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen;
Fig . 1 eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf eine erfindungs- gemäße Lagerschale; eine seitliche Ansicht der Lagerschale der Fig. 1; eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf die Lagerschale der Fig. 1 ; eine Ansicht von oben auf die Lagerschale der Fig. 1; eine perspektivische Ansicht von schräg unten auf die Lagerschale der Fig. 1 ; eine teilweise geschnittene seitliche Ansicht eines Steuerkopfs eines Zweiradfahrzeugs mit einer oberen und unteren Lagereinheit , und eine seitliche Schnittansicht der oberen Lagereinheit der Fig. 3.
In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente j eweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf eine erfindungsgemäße Lagerschale 100 , mit einem kreiszylinderförmigen Grundkörper 101 , in dem ein Wälzlager oder Kugellager (hier nicht dargestellt) aufnehmbar ist, und der Grundkörper 101 aus einem fließfähigen Material besteht. Unter Belastung der Lagerschale 100 liegt diese klemmend gegen das Wälzlager, also an ihrem Innenmantel gegen dessen Außenmantel an, so dass das Wälzlager verdrehsicher in dem Grundkörper 101 gehalten ist. Der Innenmantel der Lagerschale 100 bildet dabei ein Klemmprofil 102 aus, das mit Ausnehmungen 103 versehen ist, die hier nur beispielhaft als entsprechende Taschen 104 ausgestaltet sind. Verklemmt sich nun diese Lagerschale 100 mit dem darin gehaltenen Wälzlager oder Kugellager, weitet sich das zwischen den Taschen 104 liegende Stegmaterial in diese Taschen 104 hinein aus und sorgt damit für einen sichereren und zuverlässigen Ausgleich aller Arten von Toleranzschwankungen, die ein mit dieser Lagerschale 100 aufgebauter Steuerköpf aus unterschiedlichsten Gründen aufweisen kann. Zur wetter- und witterungsfesten Anbindung an ein entsprechendes Verbauteil ist die Lagerschale 100 mit einer Anschlag fläche 106 versehen, die plan an dem korrespondierenden Verbauteil anliegt . Dadurch wird das (hier nicht dargestellte) Wälzlager oder Kugellager vor entsprechenden Einflüssen geschützt und ist gleichsam stabil gehalten wie mit einer langen Lebensdauer versehen. Ein unterer Rand der Lagerschale 100 kragt dabei nach Innen und bildet eine Stützfläche 105 , auf der sich das Wälzlager oder Kugellager zuverlässig und sicher abstützen kann, so dass seine stabile Halterung nicht nur durch die radiale Klemmung mit der Lagerschale 100 bewirkt werden muss .
Fig. 2a zeigt eine seitliche Ansicht der Lagerschale 100 der Fig. 1, aus der auch noch einmal das Abkragen der Anschlags- fläche 106 und die spezifische Form des Übergangs von dem Grundkörper 101 zu der Stützfläche 105 dargestellt ist . Die Lagerschale 100 weist an dieser Stelle eine rundum laufende Fase auf, um deren Verbau besonders einfach zu gestalten. Eine entsprechende Stabilität dieses Übergangs wird durch eine innen liegend erhöhte Materialstärke sichergestellt wie sie als winkliger Fortsatz der zwischen den Taschen 104 gebildeten Stege in Fig . 1 sichtbar ist .
Fig . 2b zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf die Lagerschale 100 der Fig. 1, womit auch aus dieser Perspektive noch einmal die Ausnehmungen 103 sichtbar werden, die als Taschen 104 ausgebildet sind. Der Grundkörper 101 der Lagerschale 100 gibt dabei an dem dem Betrachter zugewandten axialen Ende der Lagerschale 100 in die Anschlagsfläche 106, und an dem dem Betrachter abgewandten axialen Ende der Lagerschale 100 in die Abstützfläche 105 für das Wälzlager oder Kugellager über .
Fig. 2c zeigt eine Ansicht von oben auf die Lagerschale 100 der Fig. 1, welche das halbrunde Querschnittsprofil der Taschen 104 verdeutlicht , die besonders einfach mechanisch angebracht oder aber in einem originären Spritzgussverfahren erzeugt werden können. Aus dieser Draufsicht geht auch hervor, in wieweit die Abstützfläche 105 und die Anschlagsfläche 106 von dem Grund- körper 101 der Lagerschale 100 abkragen.
Fig. 2d zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg unten auf die Lagerschale der Fig . 1 , bei der noch einmal die umlaufende Fase zwischen Grundkörper 101 und Stützfläche 105 erkennbar ist. Diese Fase lässt z.B. ein besonders einfaches Selbstzentrieren der Lagerschale 100 an einem Rohr zu, wobei diese besonders einfach, insbesondere mit dem darin bereits aufgenommenen Wälzlager oder Kugellager zu montieren ist .
Fig. 3 zeigt eine teilweise geschnittene seitliche Ansicht eines Steuerkopfes eines Zweiradfahrzeugs mit einer oberen und unteren Lagereinheit 111 , 112. Eine Gabel 420 ist dabei mit einem Schaftrohr 410 drehfest verbunden. Über die obere Lagereinheit 111 und die untere Lagereinheit 112 wird das Schaftrohr 410 in einem Steuerrohr 400 drehbeweglich gelagert . Als Wälzlager 200 werden häufig SehrägkugeHager verwendet , allerdings sind auch andere Lagertypen möglich. Das Steuerrohr 400 ist hier Bestandteil eines Zweiradfahrzeugrahmens , welcher hier nur teilweise dargestellt ist . Die Ausführung des Rahmens ist dabei für die Funktion des Steuerkopflagers unerheblich. Zum Auf- nehmen der oberen Lagereinheit 111 weist das Steuerrohr 400 an seinem oberen Ende eine erfindungsgemäße Lagerschale 100 auf. Diese Lagerschale 100 wird in das Steuerrohr 400 eingepasst , um einen sicheren Halt für den Außenring des Wälzlagers 200 zu gewährleisten und damit ein Lager 300 zum drehbeweglichen Verbinden des Steuerrohrs 400 mit dem Schaftrohr 410 bereitzustellen. Dabei sorgt ein Spannteil 108 für den Gegendruck seitens des Schaftrohrs 410. Nach der Montage der oberen Lagereinheit 111 wird ein Deckel 107 aufgeschoben. Der Aufbau der unteren Lagereinheit 112 ist prinzipiell gleich, bis auf einen Laufring 110 , welcher für die Aufnahme der axialen Kräfte, die durch Stöße der Gabel 420 und den Kräften des Steuerrohrs 400 entstehen, zuständig ist .
Fig. 4 zeigt eine seitliche Schnittansieht der oberen Lagereinheit 111 der Fig. 3, mit einem über Dichtungen 109 abgedichteten Deckel 107 , welcher die erfindungsgemäße Lagerschale 100 mit dem darin verklemmten Wälzlager oder Kugellager 200 von oben her schützt . Damit wird ein Lager 300 zum drehbeweglichen Verbinden des Steuerrohrs 400 mit dem Schaftrohr 410 zur Verfügung gestellt . Das Spannteil 108 sorgt dabei für den Gegendruck seitens des Schaftrohrs 410 , um eine stabile Lage des Wälzlagers oder Kugellagers 200 entgegen den Klemmkräften sicherzustellen, die zwischen dem Wälzlager oder Kugellager 200 und der Lagerschale wirken, wenn der "Verformungseffekt" der zwischen den Taschen 104 ausgebildeten Stege eintritt .
Insgesamt steht damit ein Steuerkopflager für Zweiradfahrzeuge bereit , das eine obere und eine untere Lagereinheit 111 , 112 aufweist, durch die ein mit der Gabel 420 des Zweiradfahrzeuges starr verbundenes Schaftrohr 410 mit einem Steuerrohr 400 des Rahmens des Zweiradfahrzeuges spielfrei drehbeweglich verbindbar ist , wobei die Lagereinheit 111 , 112 j eweils in fest mit dem Steuerrohr 400 verbundenen Lagerschalen 100 angeordnet ist, und die Lagerschale 100 entlang ihres Umfangs Aussparungen 103 aufweist. Das Steuerkopflager sieht dabei Aussparungen 103 vor, am Umfang der Lagerschale 100 erstrecken. Diese Aussparungen 103 sind hier als Taschen 104 ausgebildet, und können an einer Innenseite oder einer Außenseite der Lager- schale 100 oder Innen und Außen angeordnet sein. Darüber hinaus können die Taschen 104 trapezförmig oder auch in anderen geometrischen Formen ausgeführt sein. In jedem Fall können die Lagerschalen 100 aus einem thermoplastischen Kunststoff oder auch aus einem Aluminiumdruckguss bestehen. Insbesondere können die Lagerschalen 100 aus einem Material mit Hohlräumen, z.B. einem PPE-Schaum (Polypropylen extrudiert) oder auch anderen durch Schaumextrusion hergestellten Kunststoffen bestehen. Das Verformen des Lagerschalenrings kann dabei nicht nur über den Materialeinsatz von KunsStoff realisiert, sondern auch mit nur geringfügig elastisch verformbaren Werkstoffen, wie z.B. weichen Aluminiumlegierungen bewirkt werden.
Die j etzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes .
Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, dass das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist . Auch eine solche Unterkombination ist von der Offenbarung dieser Anmeldung abgedeckt .
Es ist weiter zu beachten, dass die in den verschiedenen Aus- führungsformen beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar. Diese Merkmalskombinationen sind ebenso mit offenbart . Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten RückbeZiehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hau t- anspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit als von erfindungswesentlicher Bedeutung zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den oder die unabhängigen Anspruch/Ansprüche übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.

Claims

Patentansprüche :
1. Lagerschale (100) zum Aufnehmen eines Wälzlagers oder Kugellagers (200) , mit einem kreiszylinderförmigen Grund- körper (101) , in dem ein Wälzlager oder Kugellager (200) aufnehmbar ist, und der Grundkörper (101) aus einem fließfähigen Material besteht, das unter Belastung der Lagerschale (100) klemmend gegen das Wälzlager (200) anliegt, so dass dieses verdrehsicher in dem Grundkörper (101) gehalten ist .
2. Lagerschale nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass deren Innenmantel ein Klemmprofil (102) für das Wälzlager (200) ausbildet, welches abschnittsweise daran ausgebildete Aussparungen (103 ) aufweist .
3. Lagerschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Klemmprofil (102) Taschen und/oder Rillen (104) aufweist.
4. Lagerschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen und/oder Rillen
(104) rund und/oder kantig ausgeführt sind.
5. Lagerschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass sich die Taschen und/oder die Rillen (104) in axialer und/oder radialer Richtung des Grundkörpers (101) trecken.
6. Lagerschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Taschen und/oder die Rillen (104) an einem Innen- und/oder Außenmantel des Grundkörpers (101) erstrecken.
7. Lagerschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Taschen und/oder die Rillen (104) über den gesamten Grundkörper (101) hinweg erstrecken.
8. Lagerschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass an wenigstens einem ihrer axialen Enden eine radial nach innen gerichtete Stützfläche (105) für das Wälzlager (200) ausgebildet ist .
9. Lagerschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass die Stützfläche (105) tellerartig umlaufend ausgebildet ist .
10. Lagerschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass ein Übergang zwischen dem Innenmantel des Grundkörpers (101) und der Stützfläche
(105) des Grundkörpers (101) verstärkt ausgeführt ist .
11. Lagerschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem ihrer axialen Enden eine radial nach außen gerichtete Anschlagsfläche (106) ausgebildet ist.
12. Lagerschale nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (101) aus einem thermoplastischen und/oder schaumextrudierten Kunststoffmaterial hergestellt ist .
13. Lager (300) zum drehbeweglichen Verbinden zweier Teile , umfassend eine Lagerschale (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei die Lagerschale (100) mit dem einen Teil verbindbar ist, und ein Wälzlager oder Kugellager (200) in der Lagerschale (100) aufgenommen ist, wobei die Lagerschale (100) wenigstens teilweise fließ- verformt klemmend gegen das Wälzlager oder Kugellager (200 ) anliegt, so dass das andere Teil über das Wälzlager oder Kugellager (200) und die Lagerschale (100) drehbe- weglich mit dem einen Teil verbindbar ist .
14. Fahrrad, bei dem ein Steuersatz und/oder eine Radnabe und/oder ein Tretlager wenigstens ein Lager nach Anspruch 13 umfasst .
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