滚动轴承的安装装置和包括所述装置的自行车轮毂 【技术领域】
本发明涉及滚动轴承的安装，其关系到倾斜接触或径向接触的滚动轴承。特别地，本发明涉及滚动轴承在自行车轮毂内的安装。
背景技术
在自行车领域使用滚动轴承已众所周知。通常，滚动轴承包括装配在轴上的一内圈，位于能绕轴旋转的一零件的座腔内的一外圈，以及滚动元件，所述滚动元件可以是不同形状的滚珠或柱形体。滚动轴承的安装需要不同的加工工序，从而制造出将能接收滚动环的支承面。所述不同的加工工序冗长而昂贵。另一方面，为了使滚动轴承获得精确安装，必须调节滚动轴承内部的间隙。调节滚动轴承间隙的传统方法在于使用间隙调节螺母。
为了能够使用间隙调节螺母，必须设置一在轴上车螺纹的支承面。轴体的攻螺纹操作也同样是一道精巧的工序，且以冗长而昂贵的方式实现。借助调节螺母进行的滚动轴承间隙调节具有多种缺点。首先，必须制作调节螺母，该螺母是一个加工复杂的零件。而且，借助螺母调节间隙的操作是一道复杂的工序，其需要十分多的技术，假如一名非专业的使用者太用力拧紧螺母，由此可能在滚动轴承内部造成太大的摩擦，甚至能引起滚动轴承不可逆损坏的太大的压力。另一方面，使用调节螺母并不是一种令人满意的方法，由于该螺母可能被拧松，就必须再次进行间隙调节。
【发明内容】
本发明的目的在于提供滚动轴承的安装装置，该装置能简化间隙调节。
本发明的另一目的在于提供滚动轴承的安装装置，在其中能自动进行间隙调节。
本发明的另一目的在于提供自行车车轮用的轮毂，该轮毂包括滚动轴承的间隙调节装置，所述调节装置保证对间隙的自动调节，且不需要使用者的介入。
本发明的另一目的在于减少自行车轮毂的获取成本。
达到本发明的目的，在于提供一装置，其包括一内部轴体和一外部主体，该外部主体通过至少一滚动轴承相对于所述内部轴体围绕轴线“A”旋转地安装，所述滚动轴承包括被安装在所述内部轴体上的一内圈和被安装在所述外部主体的座腔内的一外圈，所述装置包括自动补偿间隙部件，该自动补偿间隙部件包括一第一垫圈——所述第一垫圈包括一圆锥表面、和一弹性元件——其放置成与所述第一垫圈的所述圆锥表面接触，所述弹性元件产生径向恢复作用力，该径向恢复作用力通过所述圆锥表面被转化为轴向作用力，从而保证补偿所述滚动轴承的安装间隙。
在本发明的一版本中，所述第一垫圈被安装在所述内部轴体上，且所述弹性元件产生向心恢复力。
在本发明的另一版本中，所述第一垫圈被安装在所述外部主体的孔腔内，且所述弹性元件产生离心恢复力。
优选地，所述装置包括一第二垫圈，且所述弹性元件被设置在所述第一垫圈和所述第二垫圈之间。
在按照本发明的装置中，弹性元件施加的径向作用力转化为轴向作用力存在不可逆转性或几乎不可逆性。
优选地，所述圆锥表面与垂直于所述轴线“A”的平面的夹角小于12°。
达到本发明的目的，还在于提供包括含有自动补偿间隙部件的滚动轴承安装装置的自行车车轮用的轮毂，以及包括所述轮毂的自行车车轮。
【附图说明】
图1是按照已有技术的自行车轮毂的剖面图。
图2是按照本发明的自行车车轮的全视图。
图3是按照本发明地自行车轮毂的剖面图。
图4是图3的分解图。
图5、6和7是按照本发明的轮毂的细节图。
图8是示出本发明的第二实施方式的细节图。
图9是示出本发明的第三实施方式的细节图。
图10是本发明第一实施方式的卡隔件的前视图。
图11是按照本发明的一实施变型的卡隔件的透视图。
图12是按照本发明的另一实施变型的卡隔件的透视图。
图13是按照使用的另一变型的卡隔件的透视图。
图14是按照使用的另一变型的卡隔件的透视图。
【具体实施方式】
图1示出按照已有技术的自行车车轮用的轮毂的剖面图。该轮毂包括一外部主体2和一内部轴体3。外部主体2相对于两滚动轴承4被旋转安装在内部轴体3上。外部主体2包括用于固定辐条的两凸缘。在所述各凸缘处设置有一座腔，所述座腔用来接收滚动轴承4的外圈。内部轴体3在块体内被加工，例如在铝棒中加工，从而能实现滚动轴承的止挡凸肩，以及滚动轴承的支承面和用于接收调节螺母的螺纹。在块体内进行的加工以及多道加工与修补工序使获得该内部轴体变得复杂且成本高昂。而且，目前的趋势是向内部轴体直径的增加发展。通常，内部轴体直径约为10mm，而15mm或更大的内部轴体也不难见到。当然，容易理解在块体内加工的内部轴体将随直径的增大而更加昂贵。
间隙调节螺母也因它被加工而成为制造复杂的一种零件。另一方面，间隙调节操作是精细的操作，因为间隙必须被最准确地计算。太大的间隙产生轴体和外部主体之间的相对运动，而太小的间隙在将来有损坏滚动轴承的风险。
图2描述了按照本发明的自行车车轮24。其包括轮圈25和轮毂1，辐条26被拉紧在这两者之间。
图3描述了按照本发明的第一实施方式的轮毂的剖面图。轮毂包括具有轴线A的一内部轴体3和围绕内部轴体3被旋转安装的一外部主体2。外部主体2由三个子元件装配构成：左凸缘6、柱形体7和右凸缘5。两凸缘——即左凸缘6和右凸缘5——分别通过挤压和机加工方式用一种材料例如铝来实现。至于柱形体7，其可以用与凸缘相同的材料实现，但其也同样可以用复合材料例如碳来实现。当然，以三个子元件制造外部主体2并非本发明的限定性特征。还可以考虑，将外部主体实施成单一部体的形式，这如已有技术中的情况。
两凸缘6和5被紧贴在柱形体7上。所述两凸缘6和5被开有缺口(créneaux)，用来固定辐条。当然，这并非本发明的限定性特征，可以考虑用于把凸缘固定在柱形体上任何的等同方式。关于辐条在凸缘上的固定细节，我们将不再进一步描述。
在左凸缘6和右凸缘5的每一个中，座腔8和9被设置用来接收滚动轴承4的外圈16。优选地，外圈通过紧配合(ajustements serrés)被安装在座腔内。
右凸缘5通过开有槽的筒体10向右延伸，用来固定制动盘。该筒体10具有的内直径小于右座腔9的直径。因此形成有外圈16支靠其上的凸肩。为了把外圈保持就位，具有离心恢复力的弹性止挡体——也称为内卡环13——被设置抵靠在外圈16上。
设置在左座腔9内的外圈16保持抵靠在第二内卡环13上。
至于内圈15，其按允许轴向移动的自由调整的方式被安装在内部轴体3上。设置在轮毂右部分的内圈15保持抵靠在被称为外卡环14的具有向心恢复力的弹性止挡体上。
设置在轮毂左部分的内圈15同样保持抵靠在一外卡环14上，其区别在于，自动补偿间隙部件(moyens d′auto-rattrapage)被插入外卡环14和内圈15之间。
实际上，内部轴体3在外部主体内的安装以如下方式进行。第一滚动轴承抵靠凸肩，通过左侧被插入右座腔8内。随后抵靠该第一滚动轴承的外圈，设置第一内卡环13。第二内卡环13因此被安装在设置于左座腔9内的凹槽内。该内卡环13被用作第二滚动轴承的轴向止挡体，该该第二滚动轴承也通过左侧被插入左凸缘内部。在内部轴体3的右端，已安装有第一外卡环，随后，内部轴体3在轮毂内部滑动，直到该第一外卡环被挡靠在右滚动轴承的内圈上。最后，在内部轴体3的左端上滑动自动补偿间隙部件的组成件。
图4描述了按照本发明的被部分装配的轮毂的透视分解图，且特别地，在此可见自动补偿间隙部件的不同组成件的装配。该自动补偿间隙部件包括为圆锥垫圈18的第一垫圈、为扁平垫圈17的第二垫圈、以及弹性元件20。
扁平垫圈17在内部轴体上滑动，直到挡靠在左滚动轴承的内圈上。包括至少一圆锥表面19的圆锥垫圈18，同样在内部轴体上滑动，从而使圆锥表面19朝向左滚动轴承的内圈。在所描述的示例中，所述垫圈以钢材实现。弹性元件20被插入扁平垫圈17和圆锥垫圈18之间。
在本发明的第一实施方式中，弹性元件呈卡隔件30的形状，其在图10上以俯视图被示出。卡隔件以折迭的金属丝实现，该金属丝在静息状态形成一卡隔件，该卡隔件包括一分部，该分部基本呈圆形，且形成一C形体，其在静息状态的直径小于自动补偿间隙部件在正常工作过程中所据有的最小直径。因此，将在向心方向上施加一轴向弹性恢复作用力，该恢复作用力趋向于使C形体的分支靠近。在此所描述的示例中，卡隔件的直径约为20mm。
正如图10所示，卡隔件包括：一背位部31——该背位部31构成基本内弯曲的形状，和两臂32——其具有基本呈平直的形状。卡隔件的整体形状能使其与垫圈具有三个接触点。所述接触点之一——被称为背位接触点33——在卡隔件30的一中轴线“M”上位于背位部31内。另两个接触点——被称为正位接触点34——被设置在臂32处，分别位于相对于中轴线“M”彼此对称的位置。正位接触点34根据卡隔件的扩分程度可以在臂上改变位置。然而，相对于背位接触点33，其总是被设置在法向轴线(axenormal)“N”之外，法向轴线是垂直于轴线“M”的轴线，且经过轴线“A”。因此，无论其扩开程度如何，卡隔件30保持在定中心于轴线“A”的稳定位置上。
卡隔件30以直径介于0.7mm和1mm之间的金属丝实现，优选的是其直径约等于0.8mm。完全可以采用以另一种材料实现的卡隔件，例如塑料材料。另一方面，卡隔件的截面可以具有任意的轮廓。
第二外卡环14被设置在一凹槽内，所述凹槽布置在内部轴体3的表面，从而使两垫圈18、19和卡隔件抵靠着滚动轴承的内圈被保持。
在本发明的第一实施方式中，在轴体上安装自动补偿间隙部件按照以下步骤进行：在第一时间，使两垫圈穿进轴体，且把第二外卡环14安设在用于接收该卡环的凹槽内就位。在第二时间，在两垫圈之间插入卡隔件30。为此，卡隔件必须被扩开，直到其直径大于圆锥垫圈18的外直径。尤其需要注意，卡隔件30的尺寸必须使其在安装时能被扩开，从而能够从圆锥垫圈18上方通过，其所承受的变形保持在弹性变形区内而没有进入塑性区。
左盖体12被穿在轴的左端上。盖体能防止灰尘进入滚动轴承内。左盖体12包括一圆柱形凸圈29，从盖体开始，该凸圈向轮毂的内部凸出且其直径大于圆锥垫圈的外直径，且其具有的最大直径为使用时的弹性元件20所能达到的直径。圆柱形凸圈29的功能在于，当车轮的轮毂将意外承受非常大的轴向作用力时，尤其是大于正常使用的自行车车轮的轮毂所承受的作用力时，把弹性元件保持在介于两垫圈之间的位置上。
右盖体11同样被用力穿在内部轴体的右端。盖体11、12可以用塑料材料实现。
按照本发明的第一实施方式，图5、6和7以示意性方式示出自动补偿间隙部件的运作。所述附图是示意性的，例如某些细节，例如凸缘的轮廓没有保持一致。
在图5上，卡隔件30处于最大打开状态。在该情况下，存在极小的待补偿的间隙。例如，这可以是在安装轮毂时在其寿命开始时，自动补偿间隙部件的设置。卡隔件在该位置达到其将在正常工作时的最大直径。该直径约等于25mm。因此，卡隔件施加的向心恢复力最大。卡隔件施加的径向恢复力通过圆锥垫圈18的圆锥表面19被转化成轴向作用力，该轴向作用力使扁平垫圈17紧贴在内圈15上。为了避免损坏滚动轴承，重要的是最大轴向作用力不超过20daN。优选地，为了补偿间隙，选择设定组成件的尺寸，以使自动补偿间隙部件施加的最大轴向作用力小于1daN。为此，鉴于圆锥表面的斜率和间隙接触点——即弹性元件20与两垫圈的接触点——的摩擦系数，可以确定弹性元件20应提供的最大径向恢复作用力。
在此描述的示例中，圆锥表面的斜率相对于垂直于轴线A的平面为12°的角，并且，卡隔件与垫圈一样由金属材料制成。因此可以推断弹性元件应施加多少弹性径向恢复力。目前，弹性元件为一卡隔件，其已设定的尺寸能令夹紧作用力——为了扩开C形体的两分支所需的作用力——不超过0.25daN。
更好地，在按照本发明的自动补偿间隙部件内，从弹性元件20施加的径向作用力向轴向作用力的转化，存在不可逆性或几乎不可逆性。换言之，当施加轴向作用力时，例如在所述内部轴体和外部主体之间施加轴向作用力时，不应使轴向作用力本身通过促压自动补偿装置而转化为径向作用力，该径向作用力将趋向于扩开卡隔件30。然而，可以满足于一种几乎不可逆性，即仅是小于某一值的轴向作用力不可转化为卡隔件的扩开。在此描述的自行车车轮用的轮毂示例中，当车轮被安装在自行车上时，轴向作用力可以达到几十个十牛顿(déca-newton)。因此可安排成这样，当轴向作用力小于几百个十牛顿时，自动补偿间隙部件为不可逆。鉴于在该示例中所使用的材料基本上为钢，通过与轴线A垂直的平面构成12°的角的圆锥表面，可获得所希望的几乎不可逆性。
在图6上，滚动轴承具有少量间隙，但该间隙通过卡隔件收紧至小于25mm的直径而自动补偿。
在图7上，滚动轴承还是具有间隙，该间隙总是通过卡隔件20的收紧而自动补偿。还是在该设置中，卡隔件的直径保持大于当其处于静息状态的直径，从而使其继续施加径向作用力。因此，扁平垫圈以令人满意的最小轴向作用力继续贴靠着内圈。可估计，该最小轴向作用力不应小于0.05daN。为此，当卡隔件处于其最小延伸位置时，必须使恢复力至少大于0.01daN。
对图6和7的描述，考虑到其示出了在一定时间内的不同时刻的图5所描述的轮毂且示出滚动轴承间隙的发展变化。还可以考虑到，图6以及相应地图7，描述了在同一批次的制造中与图5的物品不同的一物品。事实上，在一系列制造中，同样标号的任意零件并不具有严格相同的尺寸。这就是为什么在同一批次的制造中，可以存在轮毂，其中的自动补偿间隙部件处于图5所示的位置，或者存在另一些轮毂，其中的自动补偿间隙部件分别处于图6和图7的位置。
更好地，按照本发明的自动补偿间隙部件，能保证通过由金属丝制成的直径介于0.7mm和1mm之间，优选地为0.8mm的卡隔件，在0.5mm的范围内自动地补偿滚动轴承的间隙。
当然，仅以说明性方式给出数值，其关系到在此以示例方式描述的自行车轮毂的尺寸。尤其，直径的值需要结合考虑内部轴体3的外部直径。在此描述的示例中，该直径等于20mm。另一方面，出于简化的原因，已经在上述描述中道出卡隔件的直径，而该卡隔件并不严格为圆形。因此需理解，卡隔件的直径对应于虚拟的圆形直径，该虚拟的圆形经过卡隔件的与垫圈接触的点。
图8局部地描述了本发明的第二实施方式，其中，自动补偿间隙部件由唯一的垫圈18和一卡隔件20构成。垫圈18包括一圆锥表面19，该圆锥表面与卡隔件相互作用，从而将该卡隔件的向心径向恢复作用力转化为轴向作用力。卡隔件20直接与滚动轴承的内圈接触。滚动轴承的内圈还包括延伸内圈的一唇体29，由此，无论扩展角度如何，该唇保证其与卡隔件相接触。
在一未示出的供选择的实施方式中，圆锥表面被直接实现在卡环上，从而无需再使用垫圈。
图9局部地描述了本发明的第三实施方式，其中，自动补偿间隙部件不再贴靠在滚动轴承的内圈15上，而是贴靠在滚动轴承的外圈16上。自动定中心装置因此包括具有圆锥表面19的第一垫圈18，该圆锥表面被插入接收滚动轴承的外圈16的座腔9内。扁平状的第二垫圈17同样被插入座腔9内。
弹性卡隔件20位于两垫圈17和18之间。弹性卡隔件20由折迭金属丝制成，该金属丝在静息状态界定出形成C形体的一卡隔件，其平放直径大于自动补偿间隙部件在正常运转过程中可以达到的最大直径。因此，径向弹性恢复作用力被施加在离心方向上，且趋于令C形体的分支被扩开。
图11示出按照本发明的实施变型的卡隔件。正如图10所示的卡隔件一样，卡隔件30可以由金属丝制成，但同样也可以使用其它材料按照不同的工艺被制成。卡隔件包括构成基本内曲形状的一背位部31，以及基本呈平直状的两臂32。卡隔件的整体形状能使其与垫圈具有三个接触点。该卡隔件的特征在于，背位部31包括一弹性互补分部(portioncomplémentaire d′élasticité)35。后者由位于卡隔件30的平面内的丝线环结构成。
图12还示出卡隔件30的一实施变型，该卡隔件与图11所示的卡隔件相同，其区别在于，弹性互补分部由在与卡隔件平面相垂直的平面内——即由在与含有卡隔件与垫圈相接触的接触点的平面相垂直的平面内——延伸的丝线环结(boucle)构成。
图13示出卡隔件30的另一实施方式。该卡隔件由按照圆形设置的螺旋弹簧制成。
图14示出卡隔件30的另一实施方式，其特征在于，其变形幅度大于图10所示的卡隔件变形幅度，并能保持减小容积的占位。事实上，在该变型中，不再需要设置弹性互补分部。
已经在此以示例方式描述了各实施方式及变型，且本发明旨在对任何等同的实施方式进行保护。