DE102024204392B3

DE102024204392B3 - Bicycle with a drive device having a shaft arrangement

Info

Publication number: DE102024204392B3
Application number: DE102024204392.3A
Authority: DE
Inventors: Janik Pagel; Kevin Holder
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2024-05-13
Filing date: 2024-05-13
Publication date: 2025-07-31
Anticipated expiration: 2044-05-14

Abstract

Eine Wellenanordnung weist eine Welle (1) zur Übertragung eines Drehmoments zwischen mit der Welle (1) gekoppelten Bauteilen auf, wobei die Welle (1) drehbar innerhalb eines stationären rohrförmigen Elements (2) gelagert ist. Innerhalb eines Ringspalts (3) zwischen einem Außenumfang der Welle (1) und einem Innenumfang des rohrförmigen Elements (2) ist auf mindestens einer Fläche der Welle (1) und des rohrförmigen Elements (2) zumindest eine Kontur (7, 8) vorgesehen, die so ausgestaltet ist, dass innerhalb des Ringspalts (3) vorhandenes Öl aufgrund einer Rotation der Welle (1) relativ zu dem rohrförmigen Element (2) von dem Dichtbereich (6) zu dem Öleintrittsbereich (4) getrieben wird.A shaft arrangement has a shaft (1) for transmitting a torque between components coupled to the shaft (1), wherein the shaft (1) is rotatably mounted within a stationary tubular element (2). Within an annular gap (3) between an outer circumference of the shaft (1) and an inner circumference of the tubular element (2), at least one contour (7, 8) is provided on at least one surface of the shaft (1) and the tubular element (2), which contour is designed such that oil present within the annular gap (3) is driven from the sealing region (6) to the oil inlet region (4) due to rotation of the shaft (1) relative to the tubular element (2).

Description

Im Folgenden wird ein Fahrrad mit einer Antriebseinrichtung beschrieben, die eine Wellenanordnung mit einer drehbar gelagerten Welle aufweist, die für die Übertragung eines Drehmoments vorgesehen ist.The following describes a bicycle with a drive device that has a shaft arrangement with a rotatably mounted shaft that is intended for the transmission of torque.

Wellenanordnungen mit einer drehbar gelagerten Welle werden in verschiedenen technischen Anwendungsgebieten eingesetzt. Dabei sind solche Wellenanordnungen bekannt, bei denen zur Schmierung von Lagerstellen zum drehbaren Lagern der Welle mit Schmieröl geschmiert werden. Ferner ist bekannt, dass Wellendichtanordnungen vorgesehen werden können, um einen Raum, in welchem das Schmieröl sich befindet, zu beschränken. Beispiele von bekannten Wellenanordnungen nach dem Stand der Technik sind in CN 2 01 963 751 U , CN 2 10 531 391 U , CN 2 03 262 792 U , JP S58 - 58 986 U , US 2005/0 221 940 A1 und CN 2 12 318 477 U offenbart.Shaft assemblies with a rotatably mounted shaft are used in various technical applications. Shaft assemblies are known in which lubricating oil is used to lubricate the bearings for the rotatable support of the shaft. Furthermore, it is known that shaft sealing arrangements can be provided to restrict the space in which the lubricating oil is located. Examples of known shaft assemblies according to the prior art are described in CN 2 01 963 751 U , CN 2 10 531 391 U , CN 2 03 262 792 U , JP S58 - 58 986 U , US 2005/0 221 940 A1 and CN 2 12 318 477 U revealed.

Es ist die Aufgabe, ein Fahrrad mit einer Antriebseinrichtung mit einer verbesserten Wellenanordnung zur Verfügung zu stellen, die mit einfachen Mitteln herzustellen ist und mit der ein Austreten von verwendetem Schmieröl effizienter verhindert werden kann. Die Aufgabe wird mit einem Fahrrad mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.The object is to provide a bicycle with a drive mechanism having an improved shaft arrangement that can be manufactured using simple means and with which leakage of used lubricating oil can be more effectively prevented. This object is achieved with a bicycle having the features of claim 1. Advantageous further developments are defined in the dependent claims.

Ein Fahrrad, das zumindest zeitweise mit Muskelkraft betreibbar ist, ist mit einer Antriebseinrichtung versehen, die eine Wellenanordnung aufweist, die zum drehbaren Lagern einer als Kurbelwelle ausgestalteten Welle ausgebildet ist, die zum Einleiten von Muskelkraft in die Antriebseinrichtung vorgesehen ist. Die Wellenanordnung weist eine Welle zur Übertragung eines Drehmoments zwischen mit der Welle gekoppelten Bauteilen auf, wobei die Welle drehbar innerhalb eines stationären rohrförmigen Elements gelagert ist. Dabei ist zwischen einem Außenumfang der Welle und einem Innenumfang des rohrförmigen Elements ein Ringspalt gebildet. Die Wellenanordnung weist ferner einen Öleintrittsbereich, in dem Öl in den Ringspalt eintreten kann, und eine Wellendichtanordnung zwischen dem Außenumfang der Welle und dem Innenumfang des rohrförmigen Elements in einem Dichtbereich auf. Dabei sind der Öleintrittsbereich und der Dichtbereich axial voneinander beabstandet angeordnet.A bicycle that can be operated at least temporarily using muscle power is provided with a drive device having a shaft arrangement designed to rotatably support a shaft configured as a crankshaft, which is provided for introducing muscle power into the drive device. The shaft arrangement has a shaft for transmitting torque between components coupled to the shaft, wherein the shaft is rotatably mounted within a stationary tubular element. An annular gap is formed between an outer circumference of the shaft and an inner circumference of the tubular element. The shaft arrangement further has an oil inlet region, in which oil can enter the annular gap, and a shaft sealing arrangement between the outer circumference of the shaft and the inner circumference of the tubular element in a sealing region. The oil inlet region and the sealing region are arranged at an axial distance from one another.

Innerhalb des Ringspalts ist auf mindestens einer der Flächen der Welle und des rohrförmigen Elements zumindest eine Kontur vorgesehen, die so ausgestaltet ist, dass innerhalb des Ringspalts vorhandenes Öl aufgrund einer Rotation der Welle relativ zu dem rohrförmigen Element von dem Dichtbereich zu dem Öleintrittsbereich getrieben wird.Within the annular gap, at least one contour is provided on at least one of the surfaces of the shaft and the tubular element, which contour is designed such that oil present within the annular gap is driven from the sealing region to the oil inlet region due to a rotation of the shaft relative to the tubular element.

Die Welle kann als rotationssymmetrisches Element ausgebildet sein. Die Welle kann an zwei oder mehr axialen Positionen drehbar gelagert sein. Zum Lagern der Welle kann mindestens ein Wälzlager zum Einsatz kommen. Alternativ kann zum Lagern der Welle mindestens ein Gleitlager zum Einsatz kommen. Die Welle kann an mindestens einem axialen Endabschnitt aus dem rohrförmigen Element herausragen. Die mit der Welle gekoppelten Bauteile können einen Antrieb und einen Abtrieb bilden. Insbesondere kann an einer oder mehreren Positionen der Welle eine Kraft eingeleitet werden und kann die Kraft an einer oder mehreren Positionen der Welle abgeleitet werden. Hierzu können entsprechende Bauteile an der Welle vorgesehen sein. Die Bauteile können ein Rad, beispielweise ein Zahnrad oder ein Kettenrad aufweisen. Ferner können die Bauteile Kurbelarme einer Kurbeleinrichtung eines Fahrrads aufweisen.The shaft can be designed as a rotationally symmetrical element. The shaft can be rotatably mounted at two or more axial positions. At least one rolling bearing can be used to support the shaft. Alternatively, at least one plain bearing can be used to support the shaft. The shaft can protrude from the tubular element at at least one axial end section. The components coupled to the shaft can form a drive and an output. In particular, a force can be introduced at one or more positions on the shaft and the force can be dissipated at one or more positions on the shaft. For this purpose, corresponding components can be provided on the shaft. The components can comprise a wheel, for example a gear or a chain wheel. Furthermore, the components can comprise crank arms of a crank device of a bicycle.

Das rohrförmige Element kann an einem stationären Bauteil montierbar sein. Alternativ kann das rohrförmige Element Teil eines stationären Bauteils oder an diesem montiert sein. Das stationäre Bauteil kann eine Antriebseinrichtung sein, die beispielsweise für ein Fahrrad vorgesehen ist. Der Öleintrittsbereich kann als radiale Öffnung in dem rohrförmigen Element ausgebildet sein. Der Öleintrittsbereich kann mehr als eine Öffnung aufweisen. Der Öleintrittsbereich kann alternativ oder zusätzlich durch eine Anordnung zur Ölführung in der Welle ausgebildet sein. Dazu kann innerhalb der Welle ein Kanal gebildet sein. Der innerhalb der Welle gebildete Kanal kann an einem Umfang der Welle münden.The tubular element can be mountable on a stationary component. Alternatively, the tubular element can be part of a stationary component or mounted thereon. The stationary component can be a drive device, for example, for a bicycle. The oil inlet region can be formed as a radial opening in the tubular element. The oil inlet region can have more than one opening. Alternatively or additionally, the oil inlet region can be formed by an arrangement for guiding oil in the shaft. For this purpose, a channel can be formed within the shaft. The channel formed within the shaft can open at a circumference of the shaft.

Gemäß einer Ausführungsform kann die zumindest eine Kontur so ausgestaltet sein, dass innerhalb des Ringspalts vorhandenes Öl von dem Dichtbereich zu dem Öleintrittsbereich getrieben wird, wenn die Rotation der Welle relativ zu dem rohrförmigen Element eine Vorzugsdrehrichtung ist. Die Welle kann insbesondere in beide Drehrichtungen drehbar gelagert sein. Unter Berücksichtigung der konkreten Anwendung der Wellenanordnung kann vorgesehen sein, dass die Welle sich in einem überwiegenden Zeitraum des Betriebs in einer Richtung dreht. Somit wird unter der vorstehenden Annahme die Welle in einer Vorzugsdrehrichtung gedreht. In einem Anwendungsbeispiel ist die Vorzugsdrehrichtung der Welle diejenige Drehrichtung, mit der beispielsweise eine Kurbeleinrichtung eines Fahrrads für einen Vortrieb des Fahrrads gedreht wird. Die Drehrichtung, die entgegengesetzt zu der Drehrichtung ist, mit der beispielsweise die Kurbeleinrichtung des Fahrrads für den Vortrieb des Fahrrads gedreht wird, ist dagegen keine Vorzugsdrehrichtung.According to one embodiment, the at least one contour can be designed such that oil present within the annular gap is driven from the sealing region to the oil inlet region when the rotation of the shaft relative to the tubular element is a preferred direction of rotation. The shaft can in particular be mounted so as to be rotatable in both directions of rotation. Taking into account the specific application of the shaft arrangement, it can be provided that the shaft rotates in one direction for the majority of its operation. Thus, under the above assumption, the shaft is rotated in a preferred direction of rotation. In one application example, the preferred direction of rotation of the shaft is the direction of rotation in which, for example, a crank mechanism of a bicycle is rotated to propel the bicycle. The direction of rotation that is opposite to the direction in which, for example, the crank mechanism of the bicycle is rotated to propel the bicycle is not a preferred direction of rotation.

Eine Kontur kann aus mindestens einem Element bestehen, das aus einer Außenumfangsfläche der Welle vorsteht. Ferner kann eine Kontur als Vertiefung in der Außenumfangsfläche der Welle ausgestaltet sein. Die Kontur kann aus einer Kombination aus Elementen, die aus der Außenumfangsfläche der Welle vorstehen und die als Vertiefungen in der Außenumfangsfläche der Welle ausgebildet sind, ausgestaltet sein. Die Kontur kann eine Vielzahl von vorstehend genannten Elementen aufweisen.A contour may consist of at least one element that protrudes from an outer peripheral surface of the shaft. Furthermore, a contour may be configured as a recess in the outer peripheral surface of the shaft. The contour may be configured from a combination of elements that protrude from the outer peripheral surface of the shaft and that are configured as recesses in the outer peripheral surface of the shaft. The contour may comprise a plurality of the aforementioned elements.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Kontur zumindest abschnittsweise an einem Außenumfang der Welle vorgesehen sein. Insbesondere kann die Kontur an einem axialen Abschnitt des Außenumfangs der Welle vorgesehen sein. Die Kontur kann auf dem axialen Abschnitt der Welle vorgesehen sein, der sich zwischen dem Dichtbereich und dem Öleintrittsbereich erstreckt.According to one embodiment, the contour can be provided at least in sections on an outer circumference of the shaft. In particular, the contour can be provided on an axial section of the outer circumference of the shaft. The contour can be provided on the axial section of the shaft that extends between the sealing area and the oil inlet area.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Kontur eine zumindest abschnittsweise schraubenförmige Struktur aufweisen. Insbesondere kann die Kontur als Erhebung auf der Außenumfangsfläche der Welle so angeordnet sein, dass diese sich entlang einer Schraubenlinie an der Außenumfangsfläche der Welle erstreckt. Die Erhebung kann durchgehend oder unterbrochen gestaltet sein. Alternativ kann die Kontur als schraubenförmig ausgebildete Vertiefung an der Außenumfangsfläche der Welle gestaltet sein. Insbesondere kann die Kontur als Vertiefung in der Außenumfangsfläche der Welle so angeordnet sein, dass diese sich entlang einer Schraubenlinie an der Außenumfangsfläche der Welle erstreckt. Die Vertiefung kann durchgehend oder unterbrochen gestaltet sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass einzelne aus der Außenumfangsfläche der Welle vorstehende Elemente entlang einer Linie vorgesehen sind, die eine Schraubenform hat.According to one embodiment, the contour can have a helical structure, at least in sections. In particular, the contour can be arranged as a protrusion on the outer circumferential surface of the shaft such that it extends along a helical line on the outer circumferential surface of the shaft. The protrusion can be continuous or interrupted. Alternatively, the contour can be designed as a helical depression on the outer circumferential surface of the shaft. In particular, the contour can be arranged as a depression in the outer circumferential surface of the shaft such that it extends along a helical line on the outer circumferential surface of the shaft. The depression can be continuous or interrupted. Furthermore, it can be provided that individual elements protruding from the outer circumferential surface of the shaft are provided along a line that has a helical shape.

Gemäß einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Drehrichtung der schraubenförmigen Struktur ausgerichtet ist, dass das in dem Ringspalt vorhandene Öl bei Vorliegen der Vorzugsdrehrichtung von dem Dichtbereich zu dem Öleintrittsbereich getrieben wird. In bekannter Weise können schraubenförmige Strukturen in zwei entgegengesetzten Drehrichtungen auf einem Element bezogen auf die Axialrichtung des Elements vorgesehen sein. Die Drehrichtung der schraubenförmigen Struktur bei der Wellenanordnung kann dabei aus den zwei möglichen Drehrichtungen so ausgewählt werden, dass bei Vorliegen der Vorzugsdrehrichtung die schraubenförmige Struktur eine Pumpwirkung innerhalb des rohrförmigen Elements erzeugt, die das in dem Ringspalt vorhandene Öl bei Vorliegen der Vorzugsdrehrichtung von dem Dichtbereich zu dem Öleintrittsbereich bewegt.According to one embodiment, the direction of rotation of the helical structure can be oriented such that the oil present in the annular gap is driven from the sealing region to the oil inlet region when the preferred direction of rotation is present. In a known manner, helical structures can be provided in two opposite directions of rotation on an element relative to the axial direction of the element. The direction of rotation of the helical structure in the shaft arrangement can be selected from the two possible directions of rotation such that when the preferred direction of rotation is present, the helical structure creates a pumping effect within the tubular element, which moves the oil present in the annular gap from the sealing region to the oil inlet region when the preferred direction of rotation is present.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Kontur an dem Außenumfang der Welle angeformt sein. Insbesondere kann die Kontur ein oder mehrere Elemente aufweisen, die fest mit dem Außenumfang der Welle verbunden sind.According to one embodiment, the contour can be formed on the outer circumference of the shaft. In particular, the contour can comprise one or more elements that are firmly connected to the outer circumference of the shaft.

Gemäß einer Ausführungsform können die Welle und die Kontur einstückig ausgebildet sein. Insbesondere können die Welle und die Kontur aus demselben Werkstoff gebildet sein.According to one embodiment, the shaft and the contour can be formed as a single piece. In particular, the shaft and the contour can be formed from the same material.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Welle mit der Kontur durch Spritzgießen hergestellt sein. Insbesondere kann beim Spritzgießen eine Form vorgegeben werden, die die Welle mit der Kontur vorgibt. Insbesondere kann die Welle mit der Kontur durch Kunststoffspritzgießen hergestellt werden. Alternativ kann die Welle durch Einsatzspritzgießen hergestellt werden, bei dem zusätzlich zum Kunststoff Verstärkungswerkstoffe in der Welle eingebettet sind.According to one embodiment, the shaft with the contour can be manufactured by injection molding. In particular, a shape can be specified during injection molding that defines the shaft with the contour. In particular, the shaft with the contour can be manufactured by plastic injection molding. Alternatively, the shaft can be manufactured by insert injection molding, in which reinforcing materials are embedded in the shaft in addition to the plastic.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Kontur an dem Innenumfang des rohrförmigen Elements vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Kontur aus mindestens einem Element gebildet sein, das aus der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Elements vorsteht. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Kontur mindestens eine Vertiefung in der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Elements aufweist.According to one embodiment, the contour can be provided on the inner circumference of the tubular element. In this case, the contour can be formed from at least one element that protrudes from the inner circumferential surface of the tubular element. Furthermore, the contour can have at least one recess in the inner circumferential surface of the tubular element.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Kontur dabei zumindest abschnittsweise eine schraubenförmige Struktur aufweisen.According to one embodiment, the contour can have a helical structure at least in sections.

Gemäß einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Drehrichtung der schraubenförmigen Struktur so ausgerichtet ist, dass das in dem Ringspalt vorhandene Öl bei Vorliegen der Vorzugsdrehrichtung der Welle von dem Dichtbereich zu dem Öleintrittsbereich getrieben wird. Die Auswahl der Drehrichtung der schraubenförmigen Struktur ist dabei unter Berücksichtigung der Vorgaben vorgenommen, die vorstehend für die Drehrichtung der schraubenförmigen Struktur für die Welle angegeben sind.According to one embodiment, the direction of rotation of the helical structure can be oriented such that the oil present in the annular gap is driven from the sealing area to the oil inlet area when the preferred direction of rotation of the shaft is present. The direction of rotation of the helical structure is selected taking into account the specifications specified above for the direction of rotation of the helical structure for the shaft.

Gemäß einer Ausführungsform kann an dem Innenumfang des rohrförmigen Elements eine Kontur vorgesehen sein und kann an dem Außenumfang der Welle eine Kontur vorgesehen sein, wobei die Konturen so eingerichtet sind, dass innerhalb des Ringspalts vorhandenes Öl von dem Dichtbereich zu dem Öleintrittsbereich getrieben wird, wenn die Rotation der Welle relativ zu dem rohrförmigen Element eine Vorzugsdrehrichtung ist. In dieser Ausführungsform sind Konturen an dem Innenumfang des rohrförmigen Elements und an dem Außenumfang der Welle vorgesehen, die einander in radialer Richtung gegenüberstehen. Mit dieser Ausführungsform wird die erzielte Pumpwirkung verstärkt und kann die Effizienz der Wellenanordnung verbessert werden.According to one embodiment, a contour may be provided on the inner circumference of the tubular element and a contour may be provided on the outer circumference of the shaft, wherein the contours are configured such that oil present within the annular gap is driven from the sealing region to the oil inlet region when the rotation of the shaft relative to the tubular element is a preferred direction of rotation. In this embodiment, contours are provided on the inner circumference of the tubular element and on the outer circumference of the shaft, which are opposite one another in the radial direction. With this embodiment the achieved pumping effect is increased and the efficiency of the shaft arrangement can be improved.

In einer Ausführungsform kann die schraubenförmige Kontur zumindest abschnittsweise durch Vertiefungen oder Erhebungen ausgeführt sein. Insbesondere kann die Kontur aus abwechselnd vorgesehenen Vertiefungen und Erhebungen vorgesehen werden.In one embodiment, the helical contour can be formed, at least in sections, by depressions or elevations. In particular, the contour can be provided with alternating depressions and elevations.

Gemäß einer Ausführungsform kann sich die Welle durch die Antriebseinrichtung hindurcherstrecken und an den entgegengesetzten Endabschnitten Kurbeln aufweisen. Die Antriebseinrichtung kann das rohrförmige Element aufweisen. Insbesondere kann das rohrförmige Element sich axial durch die Antriebseinrichtung erstrecken. Der Öleintrittsbereich des rohrförmigen Elements kann mit einer Ölzufuhr verbunden sein, durch die Öl in den Ringspalt zwischen dem Außenumfang der Welle und dem Innenumfang des rohrförmigen Elements eintreten kann.According to one embodiment, the shaft can extend through the drive device and have cranks at the opposite end portions. The drive device can comprise the tubular element. In particular, the tubular element can extend axially through the drive device. The oil inlet region of the tubular element can be connected to an oil supply through which oil can enter the annular gap between the outer circumference of the shaft and the inner circumference of the tubular element.

Es ist anzumerken, dass bei dem Fahrrad mit der Antriebseinrichtung in der Regel eine Vorzugsdrehrichtung für die Welle vorliegt, die mit einer Vortriebsrichtung für das Fahrrad im Zusammenhang steht. Bei einem solchen Fahrrad kann bewirkt werden, dass im Betrieb der Antriebseinrichtung mit der Vorzugsdrehrichtung der Welle Öl, das in dem Ringspalt zwischen dem Außenumfang der Welle und dem Innenumfang des rohrförmigen Elements vorhanden ist, von der Wellendichtanordnung zu dem Öleintrittsbereich getrieben wird, so dass die Wellendichtanordnung mit einem geringeren Ausmaß mit Öl beaufschlagt wird. Insofern kann die Abdichtung der Wellendichtanordnung verbessert werden und kann gleichzeitig eine vereinfachte Wellendichtanordnung zum Einsatz kommen.

1 zeigt eine Wellenanordnung in einer Ausführungsform in einer Querschnittsansicht; und
2 zeigt ein Fahrrad, auf das eine Antriebseinrichtung mit der Wellenanordnung gemäß der Ausführungsform von 1 angewendet werden kann.

It should be noted that in bicycles with drive mechanisms, there is typically a preferred direction of rotation for the shaft, which is correlated with the direction of propulsion for the bicycle. In such a bicycle, when the drive mechanism is operating in the preferred direction of rotation of the shaft, oil present in the annular gap between the outer circumference of the shaft and the inner circumference of the tubular element can be forced from the shaft sealing arrangement to the oil inlet area, so that the shaft sealing arrangement is subjected to less oil. In this respect, the sealing of the shaft sealing arrangement can be improved, and at the same time, a simplified shaft sealing arrangement can be used.

1 shows a shaft arrangement in one embodiment in a cross-sectional view; and
2 shows a bicycle to which a drive device with the shaft arrangement according to the embodiment of 1 can be applied.

1 zeigt eine Wellenanordnung in einer schematischen Querschnittsansicht. Wie in 1 gezeigt ist, weist die Wellenanordnung eine Welle 1 auf, die radial innerhalb eines rohrförmigen Elements 2 angeordnet ist. Die in 1 gezeigte Welle 1 ist drehbar durch entsprechende Lager gestützt, die in 1 nicht dargestellt sind. Die Wellenanordnung weist ferner einen Ringspalt 3 auf, der sich zwischen dem Außenumfang der Welle 1 und dem Innenumfang des rohrförmigen Elements 2 befindet. Die Wellenanordnung weist an der rechten Seite in 1 einen Öleintrittsbereich 4 auf, in dem Öffnungen vorgesehen sind, die das rohrförmige Element 2 radial durchdringen. Die Öffnungen des Öleintrittsbereichs 4 sind mit einer Ölzufuhr verbunden, von der Öl zu dem Öleintrittsbereich 4 gefördert wird. Das zu dem Öleintrittsbereich 4 geförderte Öl kann durch die Öffnungen am Öleintrittsbereich 4 in den Ringspalt 3 eintreten. 1 shows a shaft arrangement in a schematic cross-sectional view. As in 1 As shown, the shaft assembly comprises a shaft 1 arranged radially inside a tubular element 2. The 1 The shaft 1 shown is rotatably supported by corresponding bearings which are 1 are not shown. The shaft assembly further comprises an annular gap 3 located between the outer circumference of the shaft 1 and the inner circumference of the tubular element 2. The shaft assembly comprises on the right side in 1 an oil inlet region 4 in which openings are provided that radially penetrate the tubular element 2. The openings of the oil inlet region 4 are connected to an oil supply, from which oil is conveyed to the oil inlet region 4. The oil conveyed to the oil inlet region 4 can enter the annular gap 3 through the openings in the oil inlet region 4.

An der linken Seite der 1 weist die Wellenanordnung eine Wellendichtanordnung 5 auf. Die Wellendichtanordnung 5 weist in der vorliegenden Ausführungsform einen Wellendichtring auf, der drehfest an dem rohrförmigen Element 3 angebracht ist und mithilfe von mindestens einer Dichtlippe gegenüber der Außenumfangsfläche der Welle 1 abdichtet. In einer abgewandelten Ausführungsform weist die Wellendichtanordnung 5 einen Wellendichtring auf, der drehfest auf der Welle 1 angebracht ist und mithilfe von mindestens einer Dichtlippe gegenüber gegenüber der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Elements 3 abdichtet. Mithilfe der Wellendichtanordnung 5 wird verhindert, dass Öl, das sich in dem Ringspalt 3 befindet, an der Schnittstelle zwischen der Welle 1 und dem rohrförmigen Element 2 austreten kann. Die Wellendichtanordnung 5 befindet sich in einem Dichtbereich 6. Der Dichtbereich 6 ist axial beabstandet von dem Öleintrittsbereich 4.On the left side of the 1 The shaft arrangement comprises a shaft sealing arrangement 5. In the present embodiment, the shaft sealing arrangement 5 comprises a shaft sealing ring that is mounted in a rotationally fixed manner on the tubular element 3 and seals against the outer circumferential surface of the shaft 1 by means of at least one sealing lip. In a modified embodiment, the shaft sealing arrangement 5 comprises a shaft sealing ring that is mounted in a rotationally fixed manner on the shaft 1 and seals against the inner circumferential surface of the tubular element 3 by means of at least one sealing lip. The shaft sealing arrangement 5 prevents oil located in the annular gap 3 from escaping at the interface between the shaft 1 and the tubular element 2. The shaft sealing arrangement 5 is located in a sealing region 6. The sealing region 6 is axially spaced from the oil inlet region 4.

Auf der Außenumfangsfläche der Welle 1 ist eine Kontur 7 vorgesehen. Die Kontur 7 ist als schraubenförmige Erhebung auf der Außenumfangsfläche der Welle 1 ausgestaltet. Die Kontur 7 weist eine durchgehende Erhebung entlang einer Schraubenlinie auf, die um den Außenumfang der Welle 1 verläuft. Die Ausrichtung bzw. Schraubenrichtung der Kontur 7 ist in der Ausführungsform von 1 so gewählt, dass das in dem Ringspalt 3 vorhandene Öl von dem Dichtbereich 6 zu dem Öleintrittsbereich 4 getrieben wird. Bei Betrachtung in der Richtung des Pfeils A in 1 wird im Folgenden angenommen, dass die Vorzugsrichtung die Uhrzeigerrichtung der Welle 1 ist. In diesem Fall ist die Kontur 7 mit der schraubenförmigen Struktur so ausgestaltet, dass sich ein Linksgewinde ergibt. Auf diesem Weg wird das Öl in dem Ringspalt 3 durch die Rotation der Welle 1 in der Vorzugsrichtung von dem Dichtbereich 6 zu dem Öleintrittsbereich 4 getrieben. Für den Fall, dass die Vorzugsdrehrichtung bei Betrachtung entlang der Richtung des Pfeils A die Gegenuhrzeigerrichtung ist, wird die schraubenförmige Struktur der Kontur 7 als Rechtsgewinde ausgestaltet, um die entsprechende Wirkung zu erzielen.A contour 7 is provided on the outer circumferential surface of the shaft 1. The contour 7 is designed as a helical elevation on the outer circumferential surface of the shaft 1. The contour 7 has a continuous elevation along a helical line that runs around the outer circumference of the shaft 1. The orientation or helical direction of the contour 7 is in the embodiment of 1 selected so that the oil present in the annular gap 3 is driven from the sealing area 6 to the oil inlet area 4. When viewed in the direction of arrow A in 1 In the following, it is assumed that the preferred direction is the clockwise direction of the shaft 1. In this case, the contour 7 with the helical structure is designed to produce a left-hand thread. In this way, the oil in the annular gap 3 is driven by the rotation of the shaft 1 in the preferred direction from the sealing area 6 to the oil inlet area 4. In the event that the preferred direction of rotation is counterclockwise when viewed along the direction of arrow A, the helical structure of the contour 7 is designed as a right-hand thread to achieve the corresponding effect.

Mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird bewirkt, dass sich das Öl in dem Ringspalt 3 nicht in dem Dichtbereich 6 sammelt und somit der Druck des Öls gegen die Wellendichtanordnung 5 erhöht wird. Vielmehr wird bewirkt, dass das Öl in Richtung des Öleintrittsbereichs 4 zurückgetrieben wird, so dass eine geringere Menge Öl im Dichtbereich 6 vorliegt. Mit dieser Maßnahme kann das Austreten von Öl aus der Wellendichtanordnung 5 minimiert werden. Insbesondere kann bei Einsatz der vorstehend beschriebenen Wellenanordnung eine vereinfachte Wellendichtanordnung 5 eingesetzt werden, bei der beispielsweise eine geringe Oberflächengüte des Außenumfangs der Welle 1, die in Kontakt mit einer Dichtlippe der Wellendichtanordnung 5 gelangt, in Kauf genommen werden kann. Ferner kann mit der vorstehend beschriebenen Wellenanordnung eine Welle 1 verwendet werden, die auf Kunststoff hergestellt ist und gegenüber einer aus Metall gefertigten und geschliffenen Welle eine verringerte Oberflächengüte aufweist. Ferner ist es bei Verwendung der Welle 1, die mit einem Kunststoffspritzgießverfahren hergestellt ist, mit einfachen Mitteln möglich, die Kontur 7 auf dem Außenumfang der Welle 1 vorzusehen.The above-described embodiment ensures that the oil in the annular gap 3 does not collect in the sealing area 6, thus increasing the pressure of the oil against the shaft sealing arrangement 5. Rather, the oil is driven back towards the oil inlet area 4, so that a smaller amount of oil is present in the sealing area 6. This measure can prevent oil from escaping from the shaft sealing arrangement. 5 can be minimized. In particular, when using the shaft arrangement described above, a simplified shaft sealing arrangement 5 can be used, in which, for example, a low surface quality of the outer circumference of the shaft 1, which comes into contact with a sealing lip of the shaft sealing arrangement 5, can be accepted. Furthermore, with the shaft arrangement described above, a shaft 1 can be used which is made of plastic and has a reduced surface quality compared to a shaft made of metal and ground. Furthermore, when using the shaft 1 which is manufactured using a plastic injection molding process, it is possible to provide the contour 7 on the outer circumference of the shaft 1 using simple means.

Die Wellenanordnung gemäß der Ausführungsform von 1 wird in einer Antriebseinrichtung 9 für ein Fahrrad 10 angewendet, das in 2 schematisch dargestellt ist. Die Wellenanordnung ist dabei in der Antriebseinrichtung 9 integriert und die Welle 1 der Wellenanordnung dient als Kurbelwelle des Fahrrads 10 zum Einleiten der Muskelkraft durch einen Fahrer. Dabei ist die Wellenanordnung in der Antriebseinrichtung 9 integriert und stehen die entgegengesetzten Enden der Welle 1 aus den entgegengesetzten Seiten der Antriebseinrichtung 9 vor und sind mit den entsprechenden Kurbeln verbunden.The shaft arrangement according to the embodiment of 1 is used in a drive device 9 for a bicycle 10, which is in 2 is shown schematically. The shaft assembly is integrated into the drive mechanism 9, and the shaft 1 of the shaft assembly serves as the crankshaft of the bicycle 10 for transmitting muscle power by a rider. The shaft assembly is integrated into the drive mechanism 9, and the opposite ends of the shaft 1 protrude from the opposite sides of the drive mechanism 9 and are connected to the corresponding cranks.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform von 1 ist die Kontur 7 an der Außenumfangsfläche der Welle 1 vorgesehen. In einer abgewandelten Ausführungsform ist eine Kontur 8 auf der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Elements vorgesehen. Die Ausgestaltung der Kontur 8 auf der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Elements 2 kann äquivalent zu der Kontur 7 ausgestaltet sein, die auf der Außenumfangsfläche der Welle 1 vorgesehen ist. In einer weiteren Ausführungsform weist die Welle 1 an der Außenumfangsfläche die Kontur 7 auf und weist die Innenumfangsfläche des rohrförmigen Elements 2 ebenso die Kontur 8 auf. Die Konturen 7 und 8 können so aneinander angepasst sein, dass die Funktion, mit der innerhalb des Ringspalts 3 vorhandenes Öl aufgrund einer Rotation der Welle 1 relativ zu dem rohrförmigen Element 2 von dem Dichtbereich 6 zu dem Öleintrittsbereich 4 getrieben werden kann, verstärkt werden.In the above-described embodiment of 1 Contour 7 is provided on the outer circumferential surface of shaft 1. In a modified embodiment, a contour 8 is provided on the inner circumferential surface of the tubular element. The design of contour 8 on the inner circumferential surface of tubular element 2 can be equivalent to contour 7 provided on the outer circumferential surface of shaft 1. In a further embodiment, shaft 1 has contour 7 on its outer circumferential surface, and the inner circumferential surface of tubular element 2 also has contour 8. Contours 7 and 8 can be adapted to one another in such a way that the function by which oil present within annular gap 3 can be driven from sealing region 6 to oil inlet region 4 due to rotation of shaft 1 relative to tubular element 2 is enhanced.

BezugszeichenReference symbol

11: WelleWave
22: Rohrförmiges ElementTubular element
33: RingspaltAnnular gap
44: ÖleintrittsbereichOil inlet area
55: WellendichtanordnungShaft seal arrangement
66: DichtbereichSealing area
77: Konturcontour
88: Konturcontour
99: Antriebseinrichtungdrive device
1010: FahrradBicycle

Claims

Bicycle (10) which can be operated at least temporarily using muscle power, comprising a drive device (9) which has a shaft arrangement which is designed to rotatably support a shaft (1) designed as a crankshaft, which is provided for introducing muscle power into the drive device, wherein the shaft (1) is designed to transmit a torque between components coupled to the shaft (1), wherein the shaft (1) is rotatably mounted within a stationary tubular element (2), wherein an annular gap (3) is formed between an outer circumference of the shaft (1) and an inner circumference of the tubular element (2), further comprising an oil inlet region (4) in which oil can enter the annular gap (3), and a shaft sealing arrangement (5) between the outer circumference of the shaft (1) and the inner circumference of the tubular element (2) in a sealing region (6), wherein the oil inlet region (4) and the sealing region (6) are arranged axially spaced from one another, characterized in that within the annular gap (3) at least at least one contour (7, 8) is provided between a surface of the shaft (1) and a surface of the tubular element (2), which contour is designed such that oil present within the annular gap (3) is driven from the sealing region (6) to the oil inlet region (4) due to a rotation of the shaft (1) relative to the tubular element (2).

Bicycle (10) to Claim 1 , characterized in that the at least one contour is designed such that oil present within the annular gap (3) is driven from the sealing area (6) to the oil inlet area (4) when the rotation of the shaft (1) relative to the tubular element (2) is a preferred direction of rotation for propulsion of the bicycle (10).

Bicycle (10) to Claim 1 or 2 , characterized in that the contour (7) is provided at least in sections on an outer circumference of the shaft (1).

Bicycle (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the contour (7) has a helical structure at least in sections.

Bicycle (10) to Claim 4 that the direction of rotation of the helical structure is aligned such that the oil present in the annular gap (3) is driven from the sealing area (6) to the oil inlet area (4) when the preferred direction of rotation for propulsion of the bicycle (10) is present.

Bicycle (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the contour (7) is formed on the outer circumference of the shaft (1).

Bicycle (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft (1) and the contour (7) are formed in one piece.

Bicycle (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft (1) with the contour (7) is produced by injection molding.

Bicycle (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the contour (8) is provided on the inner circumference of the tubular element (2).

Bicycle (10) to Claim 9 , characterized in that the contour (8) has a helical structure at least in sections.

Bicycle (10) to Claim 10 , characterized in that the direction of rotation of the helical structure is aligned such that the oil present in the annular gap (3) is driven from the sealing area (6) to the oil inlet area (4) when the preferred direction of rotation for propulsion of the bicycle (10) is present.

Bicycle (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a contour (8) is provided on the inner circumference of the tubular element (2) and a contour (7) is provided on the outer circumference of the shaft (1), wherein the contours (7, 8) are arranged such that oil present within the annular gap (3) is driven from the sealing region (6) to the oil inlet region (4) when the rotation of the shaft (1) relative to the tubular element (2) is a preferred direction of rotation for propulsion of the bicycle (10).

Bicycle (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the helical contour is formed at least in sections by depressions and/or elevations.