TWI634271B - Bearing clearance adjusting device for coaxially rotating component and rotatably mounted device for bicycle body - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種裝置，用於調整同軸互相轉動安裝之構件之軸承間隙，那些構件經由二安裝成軸向互相保持距離之滾動軸承(4、5、14、15)互相轉動連接。該裝置以一前端側與二滾動軸承(5、15)之一作用連接，且以其另一面之前端側與一支座保持作用連接。

本發明之裝置由一螺絲環(30)及一壓力環(31)構成，該二環互相同軸設於構件之一上。其互相面對之前端側各具有至少一由前端面之平面突出之輪廓(32、33)。至少輪廓之一(32)被賦予一坡面，該至少一對立之輪廓(33)滑動於該坡面上。該螺絲環(30)以其另前端面與支座作用連接，而該壓力環(31)與滾動軸承(4、5、14、15)作用連接。在該螺絲環(30)及該壓力環(31)上設有互相徑向扭轉之方式，及在所採取之軸向位置拘束軸向運動之壓力環(31)之方式。

Description

同軸轉動安裝之構件之軸承間隙調整裝置及腳踏車轂體之可轉動安裝之設備

本發明係關於一種裝置，用於調整同軸互相轉動安裝之構件之軸承間隙，該構件例如為根據申請專利範圍第1項引文所述類屬之在輪轂中之軸(Achsen)或在機殼中之軸(Wellen)，以及關於一種根據申請專利範圍第9項引文所述類屬之同軸互相轉動安裝之構件之組合。

調整軸承間隙之裝置長久屬於習知技藝。通常其係一種經由預力路徑之單一調整。藉助於容差適應盤、中間環或間距環，可調整出所期望之預力。此種間隙調整比較麻煩，這是由於必須事先量測軸承間隙，才能選擇適用之適應盤或環。如不量測軸承間隙，則只能以不同適應盤或環試湊，這往往非常耗時，因為更換適應盤或環必須將構件連同軸承由其安裝所在之保持器或機殼中卸下。

先前技術中尚有在直接路徑上產生調整力之方法，例如經由一鎖固之調整螺母或一鎖固之錐座。其間調整螺母壓迫滾動軸承之固定環或錐座壓迫滾動軸承，並在位置 上以一鎖緊螺母固定之。為此始終都需要兩種工具。此外，在抽緊鎖緊螺母時，調整螺母或錐座又由其調整好之位置被微量旋轉出來，使間隙再度改變，造成必須追加調整。缺點亦在於，首先必須調整軸承間隙，然後才能置放構件至機殼、機架、叉架或框架中。反之亦然，要改變間隙必須事先鬆開構件之固定。

因而本發明之目的在於提出一種裝置，用以調整同軸互相轉動安裝之構件之軸承間隙，能在構件處於組裝狀態以簡單方式施加間隙調整之力量，並進行調整。

本發明及其優點

本發明之裝置，用於調整同軸互相轉動安裝之構件之軸向軸承間隙，具有專利請求項1特徵部分，相對於所述之先前技術之優點在於，能以簡單方式實現減少軸承間隙之施作與調整，並能以簡單方式施加力量於軸承上以產生預力，且一旦設定一軸向力，就能妥善保持。裝置之操作能以簡單方式只用單一工具完成。特別之優點在於，裝置可整合在一完整事先組裝之構件群中，該構件群由同軸轉動安裝之構件及其容納器，例如一機殼、一機架、一車輛叉架或一車輛框架中構成，使得不僅在一事先組裝狀態中可做間隙調整，亦且在所有構件處於等待運行狀態，亦即立即可用或立即可行走之組合中可做間隙調整。

其達成方式為，裝置由二同軸相鄰設置、但卻能相對扭轉之環構成，當兩環以其外前端面與經由殼體、機架、框架或叉架構成之支座互相接觸作用，而另一環之前端面與滾動軸承之一部分作用連接。兩環互相靠近之前端面具有由此前端面之平面突起之輪廓，而至少輪廓之一具有一坡面，在一環相對於另一環扭轉時，至少一對面之輪廓在坡面上滑動。為使兩環能相對扭轉，兩者皆具有適當之方法。與滾動軸承作用連接之環作用在滾動軸承之各固定組件上。為使兩環能相對徑向扭轉，其所需之方法選擇在於，其中一環具有一支座，而另一環具有一調整機構。一軸向由一環之前端面突出之擋止元件做為支座。與此對應，對面之環具有調整機構。為此後述之環具有一凹空，先述之環之擋止元件突入凹空中。凹空在環之周緣方向擴張，且一調整元件以基本切線至輕微傾斜方向突入此凹空，其可對先述之環之擋止元件活動及被拘束。

特別有利者是，本發明可用於腳踏車輪轂軸承之間隙調整。間隙調整在已經建入叉架或框架且固定之車輪上進行。此處優點亦在於，本裝置極小、精簡及輕量，適於被承載，這是由於其在軸上係安裝於叉架或框架一支臂及一外滾動軸承之間，且在直徑上不超過輪輻凸緣。

本發明亦可有利地用於在轉動軸上調整軸承間隙，例如工具機之主軸。

軸承間隙調整裝置可位於支座與兩滾動軸承之一間任何位置。經由此在整體構件群之軸承造型及設計上產生一種設計上之自由。有利者是，調整裝置設在組裝後之構件群中容易接觸之位置。

在本發明一有利實施例中，與滾動軸承作用連接之環具有軸向由其前端面突出之擋止元件。與此對應，對面之與支座作用連接之環設有一調整機構。為此後述之環具有凹空，與滾動軸承作用連接之環之擋止元件突入凹空中。凹空在環之周緣方向擴大，且該調整元件以基本切線至輕微傾斜方式進入此凹空，其可對先述之環之擋止元件活動及被拘束。經由此，具有調整機構之環距離滾動軸承更遠，使得其更容易讓一工具接觸，以調整軸承間隙。

根據本發明與此相關之一有利設計，該擋止元件為一銷而該調整元件為一調整螺絲，這達到節省空間及精簡之構造方式。

根據本發明另一有利設計，容納調整元件之環由一聚合材料製成。這使得調整裝置特別可經由射出成形以合宜成本製造。一由聚合材料製成之調整螺絲能以簡單方式具有一自鎖螺紋，可無需使用額外調整螺絲作為保險。

根據本發明另一有利設計，與滾動軸承作用連接之環在其接著於滾動軸承之前端面上在內周緣上具有一內密封而在該前端面之外周緣上具有一外密封。經由此，該 環同時成為該滾動軸承之主要密封，而內密封接著在滾動軸承之內環上且外密封接著在滾動軸承之外環上，整體確保一極優異之軸承密封。密封可置入環中或射出於其上。在對環使用聚合材料時，射出成形密封在製造上具有特別之優勢。

根據本發明一特別有利之設計，與滾動軸承作用連接之環經由一可軸向滑動之錐座作用在滾動軸承一錐形內環上。經由此，靜態軸向預力及動態出現之操作力極大部分不在軸向，而在徑向。究竟多少部分成為軸向負荷，取決於兩前後作用之錐部之角度。超過一定角度關係，該角度關係取決於二摩擦配對體之摩擦係數，則發生自鎖效應，經由此，完全無任何軸向分力作用在壓力環上，儘管內環有軸向負荷。此代表一種優點，因為軸承間隙調整裝置依據各種實施例及出現之操作力僅能以一定之量負荷在軸向壓力上。當依據各種設計無或僅有甚微小之操作力作用在軸承間隙調整裝置上，則軸承間隙調整裝置經由此亦可整體尺寸變小。若此實施例中壓力環由塑膠材料製成，則特別有利。

在本發明另一有利設計中，與滾動軸承作用連接之環直接接觸在滾動軸承之滾珠上。為此目的，面向滾動軸承之環之前端側具有一運行軌道，供滾動軸承之滾珠使用。此實施例提供無內環之滾動軸承一種特別簡單且因而成本低廉之軸承間隙調整。

本發明其餘有利設計與其餘優點見於以下說 明、專利請求項、及所附圖式。

1‧‧‧前輪轂體

2‧‧‧右側輪輻凸緣

3‧‧‧左側輪輻凸緣

4‧‧‧右側滾珠軸承

5‧‧‧左側滾珠軸承

6‧‧‧空心軸

7‧‧‧右側端蓋

8‧‧‧左側端蓋

9‧‧‧軸承間隙調整 前輪轂

11‧‧‧後輪轂體

12‧‧‧右側輪輻凸緣

13‧‧‧左側輪輻凸緣

14‧‧‧右側滾珠軸承

15‧‧‧左側滾珠軸承

16‧‧‧空心軸

17‧‧‧自由動體

18‧‧‧齒盤

19‧‧‧右側自由動體軸承

20‧‧‧左側自由動體軸承

21‧‧‧內間隔套筒

22‧‧‧外間隔套筒

23‧‧‧間隔套筒

24‧‧‧夾緊環

25‧‧‧右側端蓋

26‧‧‧左側端蓋

27‧‧‧軸承間隙調整後輪轂

28‧‧‧力量流

30‧‧‧螺絲環

31‧‧‧壓力環

32‧‧‧輪廓

33‧‧‧輪廓

34‧‧‧凹空

35‧‧‧孔

36‧‧‧調整螺絲

37‧‧‧銷

38‧‧‧內密封

39‧‧‧唇部密封

本發明之用於調整軸向間隙之裝置在圖式中係以一腳踏車之前輪轂及後輪轂為例顯示，並在其後詳細說明。圖中顯示：圖1：一腳踏車之前輪轂在空間中之半截面圖，具有建入之本發明之裝置，用以調整軸向軸承間隙，圖2：一腳踏車之後輪轂在空間中之半截面圖，具有建入之本發明之裝置，用以調整軸向軸承間隙，圖3：用於調整軸向軸承間隙之裝置之立體分解圖，視線落在接著於支座之螺絲環，圖4 裝置之組裝圖，以在空間中之半截面圖顯示，及圖5 裝置之立體分解圖，視線落在接著於滾動軸承之壓力環。

圖1顯示一腳踏車之前輪轂，由一轂體及一空心軸構成，轂體1具有一由行進方向觀之右側及一左側之輪輻凸緣2、3，空心軸6藉由一右側及一左側滾珠軸承4、5安裝於轂體1中。滾珠軸承4以其外環壓入在轂體1中右側輪輻凸緣2區域，左側滾珠軸承5以其外環壓入一軸向經由左側輪輻凸緣3導向外之區域，而空心軸6經由一滑座與各滾珠軸承4、5之內環連接。空心軸6兩側具有一端蓋7、8，而右側端 蓋7螺合在空心軸6上，左側端蓋8壓在或黏在空心軸6上。介於左側端蓋8與左側滾珠軸承5間之本發明之軸承間隙調整9裝置係被推入空心軸6。

圖2顯示一腳踏車後輪轂，由一轂體及一空心軸構成，轂體11具有一由行進方向觀之右側及一左側之輪輻凸緣12、13，而空心軸16藉由一右側及一左側滾珠軸承14、15安裝於轂體11中。右側滾珠軸承14以其外環壓入在轂體11中右側輪輻凸緣12區域，左側滾珠軸承15以其外環壓入一軸向經由左側輪輻凸緣13導向外之區域，而空心軸16經由一滑座與各滾珠軸承14、15之內環連接。

轂體11之驅動側，亦即在其右側，以軸向延伸在一方向上以抗轉方式與一自由動體17連接，而在兩者互向對立之前端側設有一齒盤18。自由動體17經由一右側及一左側自由動體軸承19、20安裝在空心軸16上，而空心軸在此處以滑座方式容納二內環。基於此，二自由動體軸承19、20被一內及一外間隔套筒21、22軸向相互保險，且在左側自由動體軸承20與轂體11之右側滾珠軸承14之間被另一間隔套筒23軸向保險在轂體11中。右側自由動體軸承19被一夾緊環24軸向保險。空心軸16兩側被賦予一右側及一左側端蓋25、26，此處右側端蓋25亦螺合在空心軸16上，左側則係壓入或黏上。

在後輪軸上本發明之軸承間隙調整27裝置亦係 設於轂體11之左側滾珠軸承15及左側端蓋26之間。兩滾珠軸承14、15間之力量流在圖2中以黑色手繪線標示並賦予元件符號28。可看出，要發揮軸承間隙調整27之功能，需要設於右側滾珠軸承14與左側自由動體軸承20間之間隔套筒23以及設於右側與左側自由動體軸承19、20間之內及外間隔套筒21、22，將由軸承間隙調整27施加在左側滾珠軸承15上之壓力傳導至右側端蓋25，使得在右側滾珠軸承14內之軸承間隙亦被消除。

由於二軸承間隙調整9、27之構造及運作方式相同，將根據圖3至圖5共同說明。其作用在於簡單手動調整前輪轂右側與左側各滾珠軸承4、5間，及後輪轂右側與左側各滾珠軸承14、15間製造及/或裝配產生之軸向軸承間隙。

由圖3至圖5可看出，本發明之軸承間隙調整9、27由一螺絲環30及一壓力環31構成，兩者同軸安裝且具有之內徑使其容易滑套在空心軸6及16上。其互相靠近之前端面各具有二由其環面突出之輪廓32、33，其在本例中係形成為楔形凸起，壓力環31之二輪廓33對互補之螺絲環30之輪廓32差排設置，使得螺絲環30之輪廓32被互補之壓力環31之深凹容納，反之亦然，壓力環31之輪廓33被互補之螺絲環30之深凹容納。在此位置，軸承間隙調整9、27具有其最小軸向尺寸(厚度)，如圖1及圖2在前輪轂及後輪轂中組建狀態所示。同時值得注意，螺絲環30以其腰圍面完全包圍壓力環31，一 直包圍至其外前端側，使得在螺絲環30與壓力環31間之一相對運動中互相滑動之輪廓32、33面受到保護，不致污損(圖4)。

由圖5可看出，螺絲環30之環空間具有一弧形延伸之凹空34，一由螺絲環外周緣起之孔35以切線方式通至此凹空中。在此孔35中可螺入一調整螺絲36。若前例之螺絲環30由一塑膠製成，則孔35無需有螺紋。調整螺絲36具有一自切螺紋，其另外具有自鎖能力，使調整螺絲36不會自行鬆脫。若使用較硬材料製造螺絲環30，例如使用金屬或陶瓷，則孔35必須設計成螺紋孔，或具有其他調整方式，容許作軸向行程進入凹空34。在實施例中調整螺絲36之保險係由習知方式，例如一自鎖螺紋或一鎖固螺母。

由圖3及圖5另可看出，壓力環31具有一由前端面在軸向延伸之銷37，在壓力環31與螺絲環30之組裝狀態，該銷伸入螺絲環之凹空34。

由圖5所示之視圖可看出，壓力環31接著在前輪轂及後輪轂之各左側滾珠軸承5、15上之前端側，以及在圖4所示之組裝狀態之軸承間隙調整9、27之半截面圖可看出射出之在壓力環31之內徑上之內密封38，其在軸承間隙調整9、27之建入狀態(圖1及圖2)各接著在左側滾珠軸承5、15之內環上。一射出在此壓力環31前端側且向其外周緣延伸之唇部密封39各將左側滾珠軸承5、15之外環密封起來。兩密 封件38、39已經阻擋由外而來污染物之大部分，使之無法侵入左側滾珠軸承5、15，因而滾珠軸承5、15之密封僅需隔絕更小之污染顆粒，使之無法侵入軸承內部。

以下將進一步說明本發明之用於調整軸向軸承間隙之裝置之組裝與功能。

如由圖1及圖2可看出，且以上已提過，軸承間隙調整9、27各安裝於左側端蓋8、26與位於同側之左側滾珠軸承5、15之間，壓力環31各接著在滾珠軸承5、15之內環上。在使用無內環之滾珠軸承之場合，壓力環31直接接著在滾珠上。為此目的，其前端面具有一運行軌道，例如形式為靠緊錐座。顯而易見，軸承間隙調整9亦可各設於輪轂右側，但在後輪轂上由於構建空間有限，其困難度高於在前輪轂上。在此情況，左側端蓋8螺合在空心軸6上，而右側端蓋7裝上或黏上作為壓座。然而以下之組裝及作用之說明僅係針對如圖1及圖2實施例所示之組合，設於車輛行進方向之左側。

首先將左側端蓋8、26黏在空心軸6、16上，之後將軸承間隙調整9、27推上空心軸，接著將此預組裝之構件組推入裝妥滾珠軸承4、5、14、15之轂體1、11。最後螺上右側端蓋7、25。之後如此完成之前輪或後輪被置入叉架或框架，並以快速夾或其他習知之固定方式固定在叉架或框架中。在如此完成安裝之輪子狀態下，腳踏車叉架及框架之支臂經由左側端蓋8、26壓在螺絲環30上，使得此支臂成為 螺絲環30之支座。最後僅剩將調整螺絲36旋在螺絲環30上，盡量進入凹空34，直至調整螺絲抵觸在壓力環之銷37上。若繼續螺入調整螺絲36，則壓力環31對空心軸6、16運動，造成輪廓32、33相互滑動，因而壓力環在軸向壓迫左側滾珠軸承5、15之內環。經由此，滾珠軸承5、15軸向受負荷，且在內環、滾珠及外環之運行軌道間產生一力量流。

位於右側之滾珠軸承4、14之滾珠以相同方式經由穿過轂體1、11之力量流至固定與空心軸6、16螺合之右側端蓋7、25壓緊右側滾珠軸承4、14之外環之運行軌道，使得在各滾珠軸承4、5、14、15之間隙趨向於零。在調整螺絲36之繼續轉動下，滾珠軸承4、5、14、15之內部產生一確定之預力，亦稱為負間隙。

螺絲環30與壓力環31之組合亦可互換，亦即，調整螺絲36位於接著在滾珠軸承4、5、14、15之環上，而接著在支座上之環具有突入螺絲環30之凹空34之銷37。

所有此處說明之特徵可個別或互相任意做具有發明性質之結合。

Claims (16)

1. 一種用於同軸互相轉動安裝之構件之軸承間隙調整裝置，該些構件經由二安裝成軸向互相保持距離之滾動軸承(4、5、14、15)互相轉動連接，其中，一構件被一容納器，例如被一殼體、框架、車輛框架或一車輛叉架容納，且其中，該裝置以一前端側同軸與二滾動軸承(5、15)之一作用連接，並施加一軸向壓力在滾動軸承(4、5、14、15)之一上，其中，該裝置由一螺絲環(30)及一壓力環(31)構成，該二環互相同軸設於與容納器連接之構件上，其互相面對之前端面各至少具有由前端面之平面突出之一輪廓(32、33)，及至少輪廓(32)之一具有一坡面，該至少一對立之輪廓(33)滑動於該坡面上，且在該螺絲環(30)及該壓力環(31)上設有方法相對徑向扭轉，可使每次該壓力環(31)軸向在滾動軸承(4、5、14、15)方向運動，且設有方法在所採取之軸向位置拘束軸向運動之該壓力環(31)，其中作為扭轉之方法，該螺絲環(30)或該壓力環(31)具有一軸向由其前端面突出之銷(37)，而該壓力環(31)或該螺絲環(30)具有一凹空(34)，該銷(37)突入該凹空，其中，凹空(34)在該螺絲環(30)或該壓力環(31)之周緣方向變大，且一調整螺絲(36)基本以切線至輕微傾斜方式伸入 凹空(34)，該調整螺絲對銷(37)可活動及可被拘束，其特徵為，遠離滾動軸承(4、5、14、15)之螺絲環(30)在組裝狀態以可軸向運動之方式裝設於與容納器連接之構件上，且以其另外之前端面接著在該構件之容納器上，而此螺絲環(30)之容納器構成一支座。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之裝置，其特徵為，該支座係由一殼體、一框架、一車輛叉架或一車輛框架構成，滾動軸承(4、5、14、15)之固定組件與支座連接。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之裝置，其特徵為，該支座係由一固定設置於腳踏車軸(6、16)上之端蓋(7、8、25、26)構成，滾動軸承(4、5、14、15)之固定組件與支座連接。
4. 根據申請專利範圍第1項、第2項或第3項所述之裝置，其特徵為，該與滾動軸承(4、5、14、15)作用連接之壓力環(31)具有由其前端面突出之銷(37)，而對立之、與容納器作用連接之螺絲環(30)具有凹空(34)與調整螺絲(36)。
5. 根據申請專利範圍第4項所述之裝置， 其特徵為，該擋止元件係一銷(37)且該調整元件係一調整螺絲(36)。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之裝置，其特徵為，該容納調整螺絲之螺絲環(30)由一聚合材料製成。
7. 根據申請專利範圍第5項所述之裝置，其特徵為，該調整螺絲(36)具有一自鎖螺紋。
8. 根據申請專利範圍第1項所述之裝置，其特徵為，該與滾動軸承(4、5、14、15)作用連接之壓力環(31)在其接著於滾動軸承(4、5、14、15)之前端面之內周緣上，具有一內密封(38)而在其前端面之外周緣上具有一外密封(39)。
9. 根據申請專利範圍第8項所述之裝置，其特徵為，該內密封(38)及外密封(39)係置入或射出。
10. 根據申請專利範圍第1項所述之裝置，其特徵為，該與滾動軸承(5、15)作用連接之壓力環(31)經由一可軸向滑動之錐座作用在滾動軸承(5、15)之內環上。
11. 根據申請專利範圍第1項所述之裝置， 其特徵為，該壓力環(31)面向滾動軸承(5、15)之前端側具有一運行軌道，供滾動軸承(5、15)之滾珠使用，且以該運行軌道接著在滾珠上。
12. 一種在一軸(6、16)上之一腳踏車之一轂體(1、11)之可轉動安裝之設備，其係藉由二安裝成在轂體(1、11)中軸向互相保持距離之滾動軸承(4、5、14、15)，其中，該軸(6、16)可穩固夾持於腳踏車之一叉架或一框架中，且在二滾動軸承(4、5、14、15)之一和叉架及/或框架與之靠近之支臂之間設有一設施，用以調整該滾動軸承(4、5、14、15)之軸向軸承間隙，以下稱為軸承間隙調整，其施加一軸向壓力在該滾動軸承(4、5、14、15)上，其特徵為，該軸承間隙調整(9、27)由一螺絲環(30)及一壓力環(31)構成，其係相鄰同軸設於軸(6、16)上且可軸向運動，其互相接近之前端面各至少具有由前端面之平面突出之一輪廓(32、33)及至少輪廓(32)之一具有一坡面，該至少一對立之輪廓(33)在該坡面上滑動，其中該螺絲環(30)以其另外之前端面與腳踏車叉架或框架作用接觸，而該壓力環(31)與該滾動軸承(4、5、14、15)作用接觸，且 在該螺絲環(30)及該壓力環(31)上設有方法相對徑向扭轉，使得該壓力環(31)軸向在滾動軸承(4、5、14、15)方向運動，且設有方法在所採取之軸向位置拘束軸向運動之壓力環(31)。
13. 根據申請專利範圍第12項所述之設備，其特徵為，作為扭轉之方法，該壓力環(31)具有軸向由其前端面突出之一銷(37)，而該螺絲環(30)具有一凹空(34)，該銷(37)突入該凹空，其中該凹空(34)在該螺絲環(30)之周緣方向變大，且一調整螺絲(36)基本以切線至輕微傾斜方式伸入該凹空(34)，該調整螺絲對該銷(37)可活動及可被拘束。
14. 根據申請專利範圍第12項或第13項所述之設備，其特徵為，該螺絲環(30)以其另外之前端面藉由固定設置於軸(6、16)之端蓋(7、8、25、26)與腳踏車之叉架或框架作用連接。
15. 根據申請專利範圍第12項或第13項所述之設備，其特徵為，該軸承間隙調整(9、27)以其與滾動軸承(4、5、14、15)作用接觸之壓力環(31)，經由一可軸向滑動之錐座，作用在滾動軸承(4、5、14、15)之內環上。
16. 根據申請專利範圍第12項或第13項所述之設備，其特徵為，該與滾動軸承(4、5、14、15)作用接觸之壓力環(31)，在其接著在滾動軸承(4、5、14、15)上之前端面之內周緣上，具有一內密封(38)，而在該前端面之外周緣上，具有一外密封(39)。