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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein abgedichtetes Wälzlager nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, und sie insbesondere vorteilhaft an Radial-Rillenkugellagern anwendbar, die in einem Tretlager für ein Fahrrad mit elektromotorischem Unterstützungsantrieb verwendet werden.
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Hintergrund der Erfindung
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Es ist allgemein bekannt, dass das Tretlager dasjenige Lager an einem Fahrrad ist, in dem die an ihren Enden mit den Tretkurbeln verbundene Tretlagerwelle gelagert ist. Solche Tretlager bestehen in den meisten Fällen aus mindestens zwei Wälzlagern, welche die Tretlagerwelle an beiden Seiten des rohrförmigen Tretlagergehäuses stützen. Bei modernen Fahrrädern werden die Wälzlager des Tretlagers durch auswechselbare Lagereinheiten gebildet, die am häufigsten aus beidseitig abgedichteten Radial-Rillenkugellagern aufgrund ihres geringen Reibwiderstandes bestehen.
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Ein solches abgedichtetes Rillenkugellager ist beispielweise durch die Druckschrift
DE 10 2005 029 936 A1 vorbekannt. Dieses Rillenkugellager besteht in bekannter Weise aus einem inneren Lagerring mit einer an dessen äußerer Mantelfläche angeordneten Laufbahn, einem äußeren Lagerring mit einer an dessen innerer Mantelfläche angeordneten Laufbahn sowie aus einer Vielzahl zwischen den Lagerringen auf den Laufbahnen abrollender Wälzkörper, die durch einen Käfig in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden. Zusätzlich sind axial beidseitig neben der Laufbahn im äußeren Lagerring zwei umlaufende Ringnuten in die innere Mantelfläche des äußeren Lagerrings eingearbeitet, in denen zwei, jeweils aus einer kreisringförmigen Armierung und einer Elastomerummantelung bestehende Dichtungen mit ihrem Außendurchmesser befestigt sind. An ihrem zum inneren Lagerring weisenden Teil weisen die Dichtungen ein elastisches Trägerteil auf, von dem jeweils zwei Dichtlippen ausgehen, die mit einem im inneren Lagerring angeordneten Freistich zusammenwirken, wobei der Freistich derart unsymmetrisch gestaltet ist, dass eine an die Laufbahn sich anschließende erste Schulter und eine außenliegende zweite Schulter gebildet sind, die sich in ihrem Durchmesser unterscheiden. Dabei liegt an einer inneren Wandung des Freistiches eine axial nach innen gerichtete erste Dichtlippe schleifend an, während eine zweite axial nach außen gerichtete Dichtlippe mit der außenliegenden Schulter eine erste Spaltdichtung bildet. Radial beabstandet von den ersten beiden Dichtlippen ist darüber hinaus eine dritte nach innen gerichtete Dichtlippe angeordnet, die mit der ersten Schulter eine zweite Spaltdichtung bildet.
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In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, dass insbesondere beim Reinigen eines Fahrrades mit einem Hochdruckreiniger die Performance der für die Rillenkugellager des Tretlagers verwendeten Dichtungen nicht ausreicht, um ein Eindringen von Schmutzwasser in die Wälzlager sicher zu verhindern. Durch den scharfen Wasserstrahl des Hochdruckreinigers kam es zum Eintritt von Wasser durch die erste Spaltdichtung hindurch, welches im Lagerbetrieb durch das Abheben der ersten Dichtlippe von der inneren Wandung des Freistichs am inneren Lagerring in das Lagerinnere vordrang und durch Oxidation mit Lagerbauteilen lebensdauerverringernde Lagerschäden verursachte.
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Eine demgegenüber verbesserte Dichtungsperformance könnten die Dichtungen der in der
DE 195 03 468 C1 und in der
GB 127 7784 A offenbarten Rillenkugellager aufweisen. Auch diese Rillenkugellager bestehen jeweils aus einem inneren Lagerring mit einer Außenlaufbahn, einem äußeren Lagerring mit einer Innenlaufbahn sowie aus einer Vielzahl zwischen den Lagerringen abrollender Wälzkörper, die durch einen Käfig in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden. Ebenso sind axial beidseitig neben der Laufbahn im äußeren Lagerring zwei umlaufende Ringnuten in die innere Mantelfläche des äußeren Lagerrings eingearbeitet, in denen zwei, jeweils aus einer kreisringförmigen Armierung und einer Elastomerummantelung bestehende Dichtungen mit ihrem Außendurchmesser befestigt sind. An ihrem Innenumfang weisen die Dichtungen dabei jeweils eine innere und eine äußere Radialdichtlippe auf, die mit beidseitig neben der Laufbahn angeordneten Gegenflächen an der äußeren Mantelfläche des inneren Lagerrings in Dichtkontakt stehen.
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Nachteilig bei den bei diesen Rillenkugellagern verwendeten Dichtungen ist jedoch, dass die beiden Radialdichtlippen jeweils an eine einzige Hauptdichtlippe angeformt sind und sich dadurch gegenseitig beeinflussen können. Im statischen und dynamischen Zustand der Dichtungen kommt es dadurch zu Unstetigkeiten in den Kontakten der inneren und äußeren Radialdichtlippen am inneren Lagerring, die zum Eindringen von Schmutzwasser in das Innere der Rillenkugellager mit den genannten unerwünschten Folgen führen können.
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Aufgabe der Erfindung
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Ausgehend von den dargelegten Nachteilen der Lösungen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein abgedichtetes Wälzlager zu konzipieren, dessen Dichtungen bei unverändertem Bauraum gegenüber einem Standardlager eine verbesserte Dichtungsperformance aufweisen und einen Schmutzwassereintritt in das Lagerinnere sicher verhindern.
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Beschreibung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem abgedichteten Wälzlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass die Radialdichtlippen beider Dichtungen im Profilquerschnitt im Wesentlichen radial ausgerichtet und axial voneinander beabstandet an die Enden von jeweils die Innendurchmesserflächen ihrer Armierungen umschließenden axialen Anbindungen der Elastomerummantelungen angeformt sind, wobei die radiale Stärke jeder axialen Anbindung kleiner als die axiale Breite der Radialdichtlippen ist.
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Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten abgedichteten Wälzlagers werden in den Unteransprüchen 2 bis 4 beschrieben.
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Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten abgedichteten Wälzlager vorgesehen, dass die äußeren Radialdichtlippen und die inneren Radialdichtlippen der Dichtungen unterschiedliche Innendurchmesser aufweisen und dass die für den Dichtkontakt vorgesehenen Gegenflächen der äußeren Mantelfläche des inneren Lagerrings durch umlaufende Freistiche in der äußeren Mantelfläche gebildet werden, welche mit jeweils einer im Profilquerschnitt lagerauswärts abfallenden kegligen Kontur ausgebildet sind. Dementsprechend ist der Innendurchmesser der äußeren Radialdichtlippe stets kleiner als der Innendurchmesser der inneren Radialdichtlippen beider Dichtungen.
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Nach Anspruch 3 ist es ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten abgedichteten Wälzlagers, dass die Radialdichtlippen der Dichtungen einen rechteckigen Profilquerschnitt aufweisen und im Einbauzustand unter Bildung lagereinwärts gerichteter mittiger Krümmungen mit einer inneren Profilkante ihrer freien Enden jeweils umlaufende Dichtkanten bilden, die auf den Gegenflächen der äußeren Mantelfläche des inneren Lagerring aufliegen. Die mittigen Krümmungen der Radialdichtlippen entstehen dabei dadurch, dass deren Innendurchmesser im gestreckten Zustand jeweils geringfügig kleiner sind als die gegenüberliegenden Durchmesser der Gegenflächen der Freistiche in der äußeren Mantelfläche des inneren Lagerrings, um so einen stetigen Anpressruck auf die Dichtkanten der Radialdichtlippen zu erzeugen.
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Schließlich wird es als vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäß ausgebildeten abgedichteten Wälzlagers durch Anspruch 4 noch vorgeschlagen, dass die Armierungen der Dichtungen im Profilquerschnitt jeweils von einem radialen Mittelteil lagereinwärts rechtwinklig abgewinkelte äußere Endbereiche sowie von dem Mittelteil lagereinwärts schräg abgewinkelte innere Endbereiche aufweisen. Die Innendurchmesserflächen der Armierungen sind dabei axial parallel zu den Anbindungen der Radialdichtlippen ausgebildet, um die Anbindungen der Radialdichtlippen der Dichtungen mit einer einheitlichen Elastomerstärke ausbilden zu können.
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Das erfindungsgemäß ausgebildete abgedichtete Wälzlager weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten abgedichteten Wälzlagern den Vorteil auf, dass es durch eine im Wesentlichen radiale Ausrichtung und axiale Beabstandung der Radialdichtlippen beider Dichtungen sowie durch deren Anformung an jeweils den Innendurchmesserbereich ihrer Armierungen umschließende axiale Anbindungen der Elastomerummantelungen, deren radiale Stärke kleiner als die axiale Breite der Radialdichtlippen ist, nicht mehr zu einer gegenseitigen Beeinflussung der Dichtlippen kommen kann, die im statischen und dynamischen Zustand der Dichtungen zu Unstetigkeiten in den Kontakten der inneren und äußeren Dichtlippen führt, so dass ein Eindringen von Schmutzwasser in das Lagerinnere ausgeschlossen ist.
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Figurenliste
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten abgedichteten Wälzlagers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine vergrößerte Teilansicht eines Querschnitts durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes abgedichtetes Wälzlager;
- 2 eine Querschnittsansicht einer Dichtung des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagers gemäß Einzelheit X in 1 ;
- 3 eine vergrößerte Darstellung der Dichtlippen der Dichtung gemäß Einzelheit Z in 1.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Aus 1 geht deutlich ein als Radial-Rillenkugellager ausgebildetes Wälzlager 1 hervor, welches aus einem inneren Lagerring 2 mit einer an dessen äußerer Mantelfläche 3 angeordneten Laufbahn 4, einem äußeren Lagerring 5 mit einer an dessen innerer Mantelfläche 6 angeordneten Laufbahn 7 sowie aus einer Vielzahl zwischen den Lagerringen 2, 5 auf den Laufbahnen 4, 7 abrollender Wälzkörper 8 besteht, die durch einen nicht näher bezeichneten Käfig in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden.
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Ebenso ist in 1 zu sehen, dass axial beidseitig neben der Laufbahn 7 im äußeren Lagerring 5 zwei umlaufende Ringnuten 9, 10 in die innere Mantelfläche 6 des äußeren Lagerrings 5 eingearbeitet sind, in denen zwei, jeweils aus einer kreisringförmigen Armierung 13, 14 und einer Elastomerummantelung 15, 16 bestehende Dichtungen 11, 12 befestigt sind, welche an ihrem Innenumfang jeweils eine innere und eine äußere, mit beidseitig neben der Laufbahn 4 angeordneten Gegenflächen der äußeren Mantelfläche 3 des inneren Lagerrings 2 in Dichtkontakt stehende Radialdichtlippe 17, 19 und 18, 20 aufweisen.
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Aus den 2 und 3 wird des Weiteren deutlich, dass die Radialdichtlippen 17, 18, 19, 20 beider Dichtungen 11, 12 im Profilquerschnitt im Wesentlichen radial ausgerichtet und axial voneinander beabstandet an die Enden von jeweils die Innendurchmesserflächen ihrer Armierungen 13, 14 umschließenden axialen Anbindungen 21, 22 der Elastomerummantelungen 15, 16 angeformt sind. Deutlich sichtbar ist dabei die radiale Stärke SA jeder axialen Anbindung 21, 22 kleiner als die axiale Breite BR der Radialdichtlippen 17, 18, 19, 20, um somit eine gegenseitige Beeinflussung der Radialdichtlippen 17, 18 und 19, 20, die im statischen und dynamischen Zustand der Dichtungen 11, 12 zu Unstetigkeiten in den Kontakten der Radialdichtlippen 17, 18, 19, 20 führt, zu vermeiden.
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Die Darstellung gemäß 3 zeigt weiterhin, dass die äußeren Radialdichtlippen 17, 19 der Dichtungen 11, 12 einen kleineren Innendurchmesser DA als der Innendurchmesser DI der inneren Radialdichtlippen 18, 20 der Dichtungen 11 aufweisen und dass die für den Dichtkontakt vorgesehenen Gegenflächen der äußeren Mantelfläche 3 des inneren Lagerrings 2 durch umlaufende Freistiche 23, 24 in der äußeren Mantelfläche 3 gebildet werden, welche mit jeweils einer im Profilquerschnitt lagerauswärts abfallenden kegligen Kontur ausgebildet sind.
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Ebenso ist in 3 zu sehen, dass die Radialdichtlippen 17, 18, 19, 20 der Dichtungen 11, 12 einen rechteckigen Profilquerschnitt aufweisen und im Einbauzustand unter Bildung lagereinwärts gerichteter Krümmungen 25, 26, 27, 28 mit einer inneren Profilkante ihrer freien Enden jeweils umlaufende Dichtkanten 29, 30, 31, 32 bilden, die auf den Gegenflächen der äußeren Mantelfläche 3 des inneren Lagerring 2 aufliegen.
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In den 1 und 2 ist schließlich noch zu sehen, dass die Armierungen 13, 14 der Dichtungen 11, 12 im Profilquerschnitt jeweils von einem radialen Mittelteil 33, 34 lagereinwärts rechtwinklig abgewinkelte äußere Endbereiche 35, 36 sowie von dem Mittelteil 33, 34 lagereinwärts schräg abgewinkelte innere Endbereiche 37, 38 aufweisen. Die Innendurchmesserflächen der Armierungen 13, 14 sind dabei axial parallel zu den Anbindungen 21, 22 der Radialdichtlippen 17, 18, 19, 20 ausgebildet, um diese Anbindungen 21, 22 der Radialdichtlippen 17, 18, 19, 20 mit einer einheitlichen Elastomerstärke ausbilden zu können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlager
- 2
- innerer Lagerring von 1
- 3
- äußere Mantelfläche von 2
- 4
- Laufbahn in 3
- 5
- äußerer Lagerring von 1
- 6
- innere Mantelfläche von 5
- 7
- Laufbahn in 6
- 8
- Wälzkörper von 1
- 9
- Ringnut in 6
- 10
- Ringnut in 6
- 11
- Dichtung
- 12
- Dichtung
- 13
- Armierung von 11
- 14
- Armierung von 12
- 15
- Elastomerummantelung von 13
- 16
- Elastomerummantelung von 14
- 17
- äußere Radialdichtlippe an 11
- 18
- innere Radialdichtlippe an 11
- 19
- äußere Radialdichtlippe an 12
- 20
- innere Radialdichtlippe an 12
- 21
- axiale Anbindung an 11
- 22
- axiale Anbindung an 12
- 23
- Freistich in 3
- 24
- Freistich in 3
- 25
- Krümmung an 17
- 26
- Krümmung an 18
- 27
- Krümmung an 19
- 28
- Krümmung an 20
- 29
- Dichtkante an 17
- 30
- Dichtkante an 18
- 31
- Dichtkante an 19
- 32
- Dichtkante an 20
- 33
- Mittelteil von 13
- 34
- Mittelteil von 14
- 35
- äußerer Endbereich von 13
- 36
- äußerer Endbereich von 14
- 37
- innerer Endbereich von 13
- 38
- innerer Endbereich von 14
- SA
- radiale Stärke von 21/22
- BR
- axiale Breite von 17/18/19/20
- DA
- Innendurchmesser von 17/19
- DI
- Innendurchmesser von 18/20
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005029936 A1 [0003]
- DE 19503468 C1 [0005]
- GB 1277784 A [0005]
