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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lager und insbesondere ein Fahrradlager.
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BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
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Ein Lager wird bei einem sich drehenden Teil eines Fahrrads verwendet. Zum Beispiel wird das Lager in einem eine Kurbelwelle unterstützenden Bereich des Fahrrads verwendet. Das Lager umfasst einen äußeren Ring, einen inneren Ring und Wälzelemente. Der innere Ring ist an der Kurbelwelle installiert. Der äußere Ring ist an einem Tretlager des Fahrrads installiert. Um Fremdkörper vom Eindringen zu den Wälzelementen zu stoppen, hat das Lager darin ein hermetisches Dichtungselement. Zum Beispiel ist das hermetische Dichtungselement an dem äußeren Ring angeordnet und ist in Kontakt mit einem Kontaktbereich für die hermetische Dichtung, der leicht konkav an der äußeren Fläche des inneren Rings ausgebildet ist. Der Kontaktbereich für die hermetische Dichtung ist an der radial äußeren Seite der Wälzelemente und an einer Position ausgebildet, bei der die Wälzelemente in Kontakt mit dem inneren Ring kommen (zum Beispiel wird dies in der ungeprüften
japanischen Patentpublikation Nr. 2007-286002 offenbart).
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Ein Lager umfasst ein herkömmliches hermetisches Dichtungselement. Das hermetische Dichtungselement gleitet entlang eines Kontaktbereichs für die hermetische Dichtung eines inneren Rings. Daher wird eine Gleitreibung zwischen dem hermetischen Dichtungselement und dem Kontaktbereich für die hermetische Dichtung des inneren Rings produziert. Die Gleitreibung wirkt entgegen ein Drehmoment des drehenden inneren Rings und wird daher wahrscheinlich eine Dreheffizienz des Lagers verringern.
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Ein Problem der vorliegenden Erfindung ist, wie ein Fahrradlager ohne Verschlechterung seiner Dreheffizienz hermetisch abgedichtet werden kann.
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Ein Fahrradlager der vorliegenden Erfindung umfasst: einen äußeren Ring mit einem Fixierbereich für eine hermetische Dichtung; einen inneren Ring mit einem Kontaktbereich für die hermetische Dichtung; eine Mehrzahl von Wälzelementen, die zwischen dem äußeren Ring und dem inneren Ring angeordnet sind; und ein hermetisches Dichtungselement, das an dem Fixierbereich (für die hermetische Dichtung) des äußeren Rings angeordnet ist und ausgebildet ist, an oder auf dem Kontaktbereich (für die hermetische Dichtung) des inneren Rings zu gleiten. Der Kontaktbereich (für die hermetische Dichtung) des inneren Rings ist an einer radialen inneren Seite der Wälzelemente ausgebildet.
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Das hermetische Dichtungselement des Lagers ist in Kontakt mit dem Kontaktbereich für die hermetische Dichtung. Der Kontaktbereich für die hermetische Dichtung ist an einer radialen inneren Seite der Wälzelemente ausgebildet. Wenn sich der innere Ring relativ zu dem äußeren Ring dreht und das hermetische Kontaktelement auf (oder an) dem Kontaktbereich für die hermetische Dichtung gleitet, wird ein Radius des Kontaktbereichs für die hermetische Dichtung geringer als ein Radius eines herkömmlichen Kontaktbereichs für die hermetische Dichtung. Daher wird ein Drehmoment aufgrund einer Reibung des hermetischen Dichtungselements gering. Daher kann das Lager hermetisch abgedichtet werden, ohne dass dessen Dreheffizienz abnimmt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Radius des Kontaktbereichs für die hermetische Dichtung, wenn das hermetische Dichtungselement auf (oder an) dem Kontaktbereich für die hermetische Dichtung gleitet, geringer als der Radius des herkömmlichen Kontaktbereichs für die hermetische Dichtung. Daher wird ein Gleitwiderstand aufgrund der Reibung des hermetischen Dichtungselements gering. Daher kann das Lager hermetisch abgedichtet werden, ohne dass dessen Dreheffizienz abnimmt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Querschnittsansicht einer Kurbelanordnung zur Verwendung bei einem Fahrrad gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine Querschnittsansicht eines in der Kurbelanordnung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung installlierten Lagers;
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3 ist ein Diagramm des Lagers in der auf 2 basierenden zweiten Ausführungsform;
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4 ist ein Diagramm des Lagers in der auf 2 basierenden dritten Ausführungsform; und
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5 ist ein Diagramm des Lagers in der auf 2 basierenden vierten Ausführungsform.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Bezug nehmend auf 1 ist eine Kurbelanordnung 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an einem zylindrischen Aufhängungsbereich 12 angeordnet, der im unteren Bereich eines Rahmens ausgebildet ist. In den nachfolgenden Beschreibungen beziehen sich „links“, „rechts“, „oben“ und „unten“ hiernach auf „links“, „rechts“, „oben“ und „unten“, wenn ein Fahrer ein Fahrrad von hinten betrachtet, wobei die Kurbelanordnung an dem Fahrrad installiert ist. Des Weiteren stellt 1 die Kurbelanordnung 10 aufgeteilt in eine obere Hälfte und eine untere Hälfte dar, wobei die Kurbelwelle an einer zentralen Position C1 abgetrennt ist.
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Ein rechter weiblicher Gewindebereich 12a und ein linker weiblicher Gewindebereich 12b sind an den inneren Seiten zweier Enden des Aufhängungsbereichs 12 ausgebildet. Die Kurbelanordnung 10 umfasst eine Kurbelwelle 20 mit einem hohlen Kern; ein Tretlager 22, das drehbar die Kurbelwelle stützt, eine rechte Kurbel 24, die durch Pressen und Kleben des rechten Endes der Kurbelwelle 20 fixiert ist, und eine linke Kurbel 26, die lösbar an dem linken Ende der Kurbelwelle 20 installiert ist.
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Die Kurbelwelle 20 kann an dem Aufhängungsbereich 12 installiert sein und kann sich mittels des Tretlagers 22 frei drehen. Eine Fixierschraube 56 zum Fixieren der linken Kurbel 26 an Ort und Stelle ist an der linken Endseite der Kurbelwelle 20 angeschraubt. Das rechte Ende der Kurbelwelle 20 ist in die rechte Kurbel 24 eingefügt und daher daran fixiert.
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In den folgenden Beschreibungen bezieht sich in der axialen Richtung der Kurbelwelle 20 eine axiale innere Seite auf eine Seite nahe der Zentralposition C1, wohingegen eine axiale äußere Seite sich in der axialen Richtung der Kurbelwelle 20 auf eine Seite entfernt von der Zentralposition C1 bezieht. Darüber hinaus dient eine Achse C2 der Kurbelwelle als ein Referenzpunkt, um die radiale innere Seite und die radiale äußere Seite zu definieren.
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Das Tretlager 22 umfasst eine rechte Lagereinheit 27, eine linke Lagereinheit 28 und ein zylindrisches Verbindungselement 29. Die rechte Lagereinheit 27 ist nach innen hin von dem rechten Ende des Aufhängungsbereichs 12 verschraubt. Die linke Lagereinheit 28 ist nach innen hin von dem linken Ende des Aufhängungsbereichs 12 verschraubt und ein zylindrisches Verbindungselement 29 ist zwischen der rechten Lagereinheit 27 und der linken Lagereinheit 28 angeordnet und verbindet diese beiden Einheiten. Ein O-Ring 23 ist zwischen der rechten Lagereinheit 27 und dem Verbindungselement 29 angeordnet und ein O-Ring 23 ist zwischen der linken Lagereinheit 28 und dem Verbindungselement 29 angeordnet. Daher ist es unwahrscheinlich, dass Flüssigkeit auf die Innenseite der rechten Lagereinheit 27 und der linken Lagereinheit 28 vordringt.
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Die rechte Lagereinheit 27 und die linke Lagereinheit 28 sind jeweils mit einem an dem Aufhängungsbereich 12 fixierten äußeren Lagergehäuse 32, mit einem Kugellager 33 (oder auch als Wälzlager bezeichnet), das ein Lager ist, das in dem äußeren Lagergehäuse 32 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgenommen ist, und mit einem Schutz 34 (baffle; Prallfläche) für die hermetische Dichtung versehen. Die linke Lagereinheit 28 ist strukturell identisch mit der rechten Lagereinheit 27 und ist im Wesentlichen dazu relativ zu der dazwischen liegenden zentralen Position C1 gegenüberliegend. Daher ist die folgende Beschreibung beispielhaft nur für die rechte Lagereinheit 27 dargestellt, lässt aber die linke Lagereinheit 28 um der Kürze willen aus.
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Das äußere Lagergehäuse 32 ist eine Komponente mit einer stufenartigen und zylindrischen Form. Das äußere Lagergehäuse 32 hat einen Sicherungsbereich 32a mit einem kleinen Durchmesser und einen Lageraufnahmebereich 32c mit einem großen Durchmesser. Das Kugellager 33 ist in dem Lageraufnahmebereich 32 aufgenommen. Der Sicherungsbereich 32a hat einen männlichen Gewindebereich 32b, der auf den weiblichen Gewindebereich 12a (oder den linken weiblichen Gewindebereich 12b) des Aufhängungsbereichs 12 geschraubt ist. Das Verbindungselement 29 ist mit der inneren Seite des Sicherungsbereichs 32a eingepasst. Ein Werkzeugsbefestigungsbereich 32d ist an der äußeren Seite des Lageraufnahmebereichs 32c definiert. Ein Werkzeug zum Verschrauben des Aufhängungsbereichs 12 kann an dem Werkzeugsbefestigungsbereich 32d befestigt werden. Darüber hinaus ist ein dritter Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 32e, der mit einem dritten hermetischen Dichtungselement 51 (wird später beschrieben) in Kontakt kommen kann, an der inneren Seite einer Öffnungsseite des Lageraufnahmebereichs 32c ausgebildet. Der dritte Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 32e ist konkav zu der radial äußeren Seite der anderen Bereiche. Der dritte Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 32e ist an der axialen äußeren Seite des Kugellagers 33 ausgebildet.
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Bezug nehmend auf 2 ist das Kugellager 33 ein Rillenkugellager. Das Kugellager 33 umfasst einen äußeren Ring 40 mit einem ersten Fixierbereich für die hermetische Dichtung 40a, einen inneren Ring 42 mit einem ersten Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42a, eine Mehrzahl von Wälzelementen 44 und ein erstes hermetisches Dichtungselement 46, das an dem ersten Fixierbereich für die hermetische Dichtung 40a angeordnet ist. Des Weiteren umfasst das Kugellager 33 ein zweites hermetisches Dichtungselement 48 und eine Halterung 50. Der erste Fixierbereich für die hermetische Dichtung 40a ist eines der Beispiele für einen Fixierbereich für die hermetische Dichtung der vorliegenden Erfindung. Das erste hermetische Dichtungselement 46 ist eines der Beispiele für ein hermetisches Dichtungselement der vorliegenden Erfindung.
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Der äußere Ring 40 ist in den Lageraufnahmebereich 32c des äußeren Lagergehäuses 32 gedrückt. Der erste Fixierbereich für die hermetische Dichtung 40a hat eine erste Fixiernut für die hermetische Dichtung 40b, die konkav und entlang des Umfangs an der inneren Seite des äußeren Rings 40 ausgebildet ist. In der ersten Ausführungsform ist die erste Fixiernut für die hermetische Dichtung 40b an der axialen äußeren Seite der Wälzelemente 44 ausgebildet. Der äußere Bereich des ersten hermetischen Dichtungselements 46 ist an der ersten Fixiernut für die hermetische Dichtung 40b angebracht. Darüber hinaus umfasst der äußere Ring 40 einen zweiten Fixierbereich für die hermetische Dichtung 40c. Der zweite Fixierbereich für die hermetische Dichtung 40c ist zu dem ersten Fixierbereich für die hermetische Dichtung 40a über die Wälzelemente 44 gegenüberliegend (das heißt, der Bereich 40c ist auf der axialen inneren Seite der Wälzelemente 44 in der ersten Ausführungsform angeordnet). Der zweite Fixierbereich für die hermetische Dichtung 40c hat eine zweite Fixiernut für die hermetische Dichtung 40d, die konkav und in der Umfangsrichtung an der inneren Seite des äußeren Rings 40 ausgebildet ist. Das zweite hermetische Dichtungselement 48 passt in die zweite Fixiernut für die hermetische Dichtung 40d und die äußere Seite des zweiten hermetischen Dichtungselements 48 passt daher in Kontakt mit der zweiten Fixiernut für das hermetische Dichtungselement 40d.
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Der innere Ring 42 ist von der inneren Krempe des äußeren Rings 40 beabstandet. Der innere Ring 42 hat einen Erstreckungsbereich 42b, der sich relativ zu dem äußeren Ring 40 in der Breitenrichtung erstreckt, das heißt in der axialen Richtung. In der ersten Ausführungsform ist der Erstreckungsbereich 42b an der axialen äußeren Seite der Wälzelemente 44 angeordnet. Der erste Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42a ist an dem Erstreckungsbereich 42b ausgebildet. Der erste Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42a ist an der radialen inneren Seite der Wälzelemente 44 ausgebildet. Der erste Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42a ist vorzugsweise durch Polieren bearbeitet (oder hergestellt oder aufbereitet). In dieser Ausführungsform ist der Endbereich der axialen inneren Seite des inneren Rings 42 an derselben Position wie der Endbereich der axialen inneren Seite des äußeren Rings 40 angeordnet. Darüber hinaus ist ein zweiter Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42c an der äußeren Seite des inneren Rings 42 definiert. Der zweite Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42c ist in Umfangsrichtung und konkav an der äußeren Seite des inneren Rings 42 ausgebildet. Die Wandfläche des zweiten Kontaktbereichs für die hermetische Dichtung 42c ist in Kontakt mit dem oberen Endbereich des zweiten hermetischen Dichtungselements 48. Ein Bereich des zweiten hermetischen Dichtungselements 48 ist in Kontakt mit dem zweiten Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42c, ein wenig an der radialen äußeren Seite der Wälzelemente 44.
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Zum Beispiel sind die Wälzelemente 44 aus Metall oder Keramik hergestellt und sind sphärisch. Die Wälzelemente 44 sind in Umfangsrichtung in einer Weise voneinander beabstandet, dass die Wälzelemente 44 in Kontakt mit dem äußeren Ring 40 und dem inneren Ring 42 kommen können. Die Wälzelemente 44 sind voneinander in der Umfangsrichtung mittels der Halterung 50 voneinander beabstandet.
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In der ersten Ausführungsform ist das erste hermetische Dichtungselement 46 an der axialen äußeren Seite der Wälzelemente 44 angeordnet. Das erste hermetische Dichtungselement 46 stellt eine hermetische Dichtung der Lücke zwischen dem äußeren Ring 40 und dem inneren Ring 42 an der axialen äußeren Seite bereit, um die Wälzelemente 44 gegen das Eindringen von Fremdkörpern, wie beispielsweise Staub oder Flüssigkeit, zu schützen. Das erste hermetische Dichtungselement 46 umfasst einen ersten, aus Metall hergestellten Verstärkungsring 46a und einen ersten hermetischen Dichtungsbereich 46b, der einstückig mit dem ersten Verstärkungsring 46a ausgebildet ist und aus einem synthetischen Gummi hergestellt ist. Der äußere Bereich des ersten Verstärkungsrings 46a ist an der radialen inneren Seite der ersten Fixiernut für die hermetische Dichtung 40b angeordnet. Der äußere Bereich des hermetischen Dichtungsbereichs 46b ist an der ersten Fixiernut für die hermetische Dichtung 40b angebracht. Weil der erste Verstärkungsring 46a nicht in diesem Teil angeordnet ist, kann das erste hermetische Dichtungselement 46 durch Elastizität in der ersten Fixiernut für die hermetische Dichtung 40b angeordnet sein. Das hermetische Dichtungselement 46 kann in Kontakt mit dem ersten Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42a sein und hat einen ersten Lippenbereich 46c mit einer geringeren Dicke als die anderen Bereiche des ersten hermetischen Dichtungselements 46. Der erste Lippenbereich 46c verjüngt sich in Richtung der axialen äußeren Seite. Der erste Lippenbereich 46c erstreckt sich zu der oberen Endseite des Erstreckungsbereichs 42b.
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In der ersten Ausführungsform ist das zweite hermetische Dichtungselement 48 an der axialen inneren Seite der Wälzelemente 44 angeordnet. Das zweite hermetische Dichtungselement 48 stellt eine hermetische Dichtung der Lücke zwischen dem äußeren Ring 40 und dem inneren Ring 42 an der axialen inneren Seite bereit, um die Wälzelemente 44 gegen das Eindringen von Fremdkörpern, wie beispielsweise Staub und Flüssigkeit, zu schützen. Das zweite hermetische Dichtungselement 48 umfasst einen zweiten, aus Metall hergestellten Verstärkungsring 48a und einen zweiten hermetischen Dichtungsbereich 48b, der einstückig mit dem zweiten Verstärkungsring 48a ausgebildet ist und aus einem synthetischen Gummi hergestellt ist. Der äußere Bereich des zweiten Verstärkungsrings 48a ist an der radialen inneren Seite der zweiten Fixiernut für die hermetische Dichtung 40d angeordnet. Der äußere Bereich des zweiten hermetischen Dichtungsbereichs 48b ist in der zweiten Fixiernut für die hermetische Dichtung 40d angeordnet. Weil der zweite Verstärkungsring 48a nicht in diesem Teil angeordnet ist, kann das zweite hermetische Dichtungselement durch Elastizität in der zweiten Fixiernut für die hermetische Dichtung 40d angeordnet sein. In der ersten Ausführungsform ist das zweite hermetische Dichtungselement 48 an der axialen inneren Seite der Wälzelemente 44 angeordnet. Das zweite hermetische Dichtungselement 48 kann in Kontakt mit dem zweiten Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42c sein und hat einen zweiten Lippenbereich 48c mit einer geringeren Dicke als die anderen Bereiche des zweiten hermetischen Dichtungselements 48. Der zweite Lippenbereich 48c verjüngt sich in Richtung der axialen äußeren Seite.
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Bezug nehmend auf 1 ist der Schutz 34 für die hermetische Dichtung in Kontakt mit der rechten Kurbel 24. Bezug nehmend auf 2 hat die Ablenkplatte für die hermetische Dichtung 34 einen zylindrischen Bereich 34a, der zwischen der Kurbelwelle 20 und dem inneren Ring 42 angeordnet ist, und einen ringförmigen Bereich 34b, der an dem oberen Ende des zylindrischen Bereichs 34a angeordnet ist. Eine Ausstülpung 34c, die ein Lösen verhindert, ist an dem oberen Ende (das heißt dem in 2 gezeigten linken Ende) des zylindrischen Bereichs 34a ausgebildet. Ein Verbindungsbereich des ringförmigen Bereichs 34b und des zylindrischen Bereichs 34a ist ausgebildet, indem dieser von dem äußeren Lagergehäuse 32 in Richtung der axialen äußeren Seite vorsteht. Der äußere Bereich des ringförmigen Bereichs 34b ist an der axialen inneren Seite des äußeren Lagergehäuses 32 angeordnet. Der mittlere Bereich des ringförmigen Bereichs 34b ist flach und scheibenförmig und krümmt sich leicht, wie dies in der Querschnittsansicht gezeigt ist. Ein Installationsbereich für die hermetische Dichtung 34d, der sich in Richtung des äußeren Rings 40 erstreckt, ist an der radialen äußeren Seite des ringförmigen Bereichs 34b ausgebildet. Das dritte hermetische Dichtungselement 51, das Fremdkörper, wie beispielsweise Staub und Flüssigkeit, vom Eindringen von der axialen äußeren Seite in das Kugellager 33 hindert, ist in dem Installationsbereich für die hermetische Dichtung 34d angeordnet. Das dritte hermetische Dichtungselement 51 schafft eine hermetische Dichtung der Lücke zwischen dem Schutz für die hermetische Dichtung 34 und der inneren Seite des äußeren Lagergehäuses 32.
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Nach der zuvor genannten strukturellen Ausgestaltung des Kugellagers 33 ist das erste hermetische Dichtungselement 46 in Kontakt mit dem ersten Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42a, und eine radiale Position des ersten Kontaktbereichs für die hermetische Dichtung 42a ist an der radialen inneren Seite eines herkömmlichen Kontaktbereichs für die hermetische Dichtung (wie zum Beispiel der zweite Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42c) angeordnet. Ins Detail gehend ist der erste Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42a an der radialen inneren Seite der Wälzelemente 44 ausgebildet. Obwohl der äußere Ring 40 und der innere Ring 42 sich relativ zueinander drehen und ein hermetisches Dichtungselement auf dem Kontaktbereich für die hermetische Dichtung gleitet, nimmt der reibungsinduzierte Gleitwiderstand ab. Daher kann eine Seite des Kugellagers 33 hermetisch abgedichtet werden, ohne dessen Rotationseffizienz zu verschlechtern.
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Darüber hinaus ist die Biegungsspanne des ersten hermetischen Dichtungselements 46 sicherlich angemessen, da der erste Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42a an dem Erstreckungsbereich 42b ausgebildet ist, der sich axialen relativ zu dem äußeren Ring 40 erstreckt. Sogar falls eine Deformation zwischen dem äußeren Ring 40 und dem inneren Ring 42 auftritt, ist es immer noch möglich, die Einhaltung des ersten hermetischen Dichtungselements 46 mit dem ersten Kontaktbereich 42a für die hermetische Dichtung zu verbessern.
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Darüber hinaus ist der erste Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42a glatt, wobei der erste Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42a durch Polieren bearbeitet (oder hergestellt oder aufbereitet) wurde. Daher kann der erste Lippenbereich 46c geschmeidig relativ zu dem ersten Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42a gleiten.
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Bezug nehmend auf 1 umfasst die rechte Kurbel 24 einen Kettenradinstallationsbereich 35, einen Kurbelarm 36, ein erstes Kettenrad 37 mit der größten Anzahl von Zähnen (wie beispielsweise 42 Zähne), ein zweites Kettenrad 38 mit einer mittleren Anzahl von Zähnen (wie beispielsweise 32 Zähne) und ein drittes Kettenrad 39 mit der geringsten Anzahl von Zähnen (wie beispielsweise 24 Zähne).
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Das erste Kettenrad 37 bis zu dem dritten Kettenrad 39 sind an einer Mehrzahl von Positionen fixiert, die in der Umfangsrichtung an dem Kettenradinstallationsbereich 35 angeordnet sind. Ein Pedal ist an dem Spitzenende des Kurbelarms 36 angebracht. In dieser Ausführungsform sind der Kurbelarm 36 und der Kettenradinstallationsbereich 35 einstückig ausgebildet. Alternativ sind der Kurbelarm 36 und der Kettenradinstallationsbereich 35 getrennt ausgebildet.
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Das erste Kettenrad 37 und das zweite Kettenrad 38 sind an dem Kettenradinstallationsbereich 35 mittels einer Mehrzahl von ersten Installationsschrauben 52 fixiert, die von der axialen inneren Seite eingefügt sind. Das dritte Kettenrad 39 ist an der radialen inneren Seite des ersten Kettenrads 37 mittels einer Mehrzahl von zweiten Installationsschrauben 54, die von der axialen inneren Seite eingeführt werden, an dem Kettenradinstallationsbereich 35 fixiert.
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Ein Pedal ist an dem Spitzenende der linken Kurbel 26 angeordnet. Die linke Kurbel 26 ist verzahnt (oder gezackt) (nicht gezeigt), so dass die linke Kurbel 26 mit der Kurbelwelle 20 verbunden werden kann, um zusammen mit der Kurbelwelle 20 zu drehen. Die linke Kurbel 26 ist an der Kurbelwelle 20 mittels der Fixierschraube 56 fixiert, die an die linke Endseite der Kurbelwelle 20 geschraubt ist. Ein Pedal ist an dem Spitzenende der linken Kurbel 26 angeordnet.
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Gemäß der zuvor genannten strukturellen Ausgestaltung der Kurbelanordnung 10 beginnt die Kurbelwelle 20 sich zu drehen, sobald ein Benutzer in das an dem Fahrrad installierte Pedal tritt. Sobald die Kurbelwelle 20 beginnt, sich zu drehen, werden sich die Kurbelwelle 20 und der innere Ring 42 des Kugellagers 33 zusammen drehen. Wenn sich der innere Ring 42 dreht, gleitet das erste hermetische Dichtungselement 46 auf dem ersten Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42a auf der radialen inneren Seite der Wälzelemente 44. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der reibungsinduzierte Gleitwiderstand des ersten hermetischen Dichtungselements 46 geringer als der des herkömmlichen hermetischen Dichtungselements. Daher kann eine Seite des Kugellagers 33 hermetisch abgedichtet werden, ohne dass dessen Dreheffizienz abnimmt.
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Zweite Ausführungsform
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In der ersten Ausführungsform ist der Erstreckungsbereich 42b an dem inneren Ring 42 angeordnet. Im Unterschied dazu ist bei der zweiten Ausführungsform der Erstreckungsbereich weggelassen. Bezug nehmend auf 3, die die zweite Ausführungsform zeigt, sind ein äußeres Lagergehäuse 132 einer linken Lagereinheit und einer rechten Lagereinheit 127, ein Kugellager 133 und ein Schutz 134 für die hermetische Dichtung in der zweiten Ausführungsform unterschiedlich von jenen der ersten Ausführungsform.
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Bezug nehmend auf 3 umfasst in der zweiten Ausführungsform die rechte Lagereinheit 127 und eine linke Lagereinheit jeweils das äußere Lagergehäuse 132, das an einem Aufhängungsbereich fixiert ist, ein Lager gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung (das heißt das Kugellager 133), das in dem äußeren Lagergehäuse 132 aufgenommen ist und den Schutz für die hermetische Dichtung 134.
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Der Sicherungsbereich des äußeren Lagergehäuses 132 in der zweiten Ausführungsform ist hinsichtlich der Struktur identisch mit dem der ersten Ausführungsform. Da das Kugellager 133 keinen Erstreckungsbereich hat, verkürzt ein Lageraufnahmebereich 132c die gesamte axiale Länge des Kugellagers 133. Daher ist die axiale Länge des Lageraufnahmebereichs 132c in der zweiten Ausführungsform geringer als die axiale Länge des Lageraufnahmebereichs 32c in der ersten Ausführungsform. Darüber hinaus ist ein dritter Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 132e, der in Kontakt mit einem dritten hermetischen Dichtungselement 151 kommen kann, an dem inneren Umfangsbereich des Lageraufnahmebereichs 132c ausgebildet.
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Das Kugellager 133 umfasst einen äußeren Ring 140, einen inneren Ring 142, Wälzelemente 144, ein erstes hermetisches Dichtungselement 146, ein zweites hermetisches Dichtungselement 148, und eine Halterung 150. Der äußere Ring 120, die Wälzelemente 144, das zweite hermetische Dichtungselement 148 und die Halterung 150 sind in der zweiten Ausführungsformen hinsichtlich der Struktur identisch mit jenen der ersten Ausführungsformen und sind daher um der Kürze willen hiernach nicht beschrieben. Sowohl der innere Ring 142 als auch der äußere Ring 140 haben die gleiche axiale Länge und jeder umfasst einen ersten Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 142a. Der erste Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 142a ist an der radialen inneren Seite der Wälzelemente 144 ausgebildet.
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Ähnlich ist das erste hermetische Dichtungselement 146 in der zweiten Ausführungsform an der axialen äußeren Seite der Wälzelemente 144 angeordnet, so wie in der ersten Ausführungsform. Das erste hermetische Dichtungselement 146 stellt eine hermetische Abdichtung der Lücke zwischen dem äußern Ring 140 und dem inneren Ring 142 an der axialen äußeren Seite bereit, um Fremdkörper, wie beispielsweise Staub und Flüssigkeit, vom Eindringen in die Wälzelemente 144 zu hindern. Das erste hermetische Dichtungselement 146 umfasst einen ersten, aus einem Metall hergestellten Verstärkungsring 146a und einen hermetischen Dichtungsbereich 146b, der einstückig mit dem ersten Verstärkungsring 146a ausgebildet ist und aus einem synthetischen Gummi hergestellt ist. Der erste Verstärkungsring 146a in der zweiten Ausführungsform ist hinsichtlich der Struktur identisch mit jenem der ersten Ausführungsform. Der äußere Umfangsbereich des ersten hermetischen Dichtungsbereichs 146b ist in einer ersten Fixiernut für die hermetische Dichtung 140b eines ersten Fixierbereichs für die hermetische Dichtung 140a angeordnet. Da der erste Verstärkungsring 146a nicht in diesem Teil angeordnet ist, kann das erste hermetische Dichtungselement 146 in der ersten Fixiernut für die hermetische Dichtung 140 angeordnet sein. Das erste hermetische Dichtungselement 146 kann in Kontakt mit dem ersten Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 142a sein und umfasst den ersten Lippenbereich 146c mit einer geringeren Dicke als die anderen Bereiche des ersten hermetischen Dichtungselements 146. Der erste Lippenbereich 146c verjüngt sich in Richtung der axialen äußeren Seite. Die axiale Länge des ersten Lippenbereichs 146c ist geringer als jene des ersten Lippenbereich 46c in der ersten Ausführungsform.
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Bezug nehmend auf 3 umfasst der Schutz für die hermetische Dichtung 134 einen zylindrischen Bereich 134a, der zwischen der Kurbelwelle 20 und dem inneren Ring 142 angeordnet ist, und einen ringförmigen Bereich 134b, der an dem oberen Ende des zylindrischen Bereichs 134a angeordnet ist. Eine Ausstülpung 134c, die ein Lösen verhindert, ist an dem oberen Ende (des heißt dem in 3 gezeigten linken Ende) des zylindrischen Bereichs 134 ausgebildet. Der ringförmige Bereich 134b ist ringförmig. Ein Installationsbereich für die hermetische Dichtung 134d, der sich erstreckt, um den äußeren Ring 140 in der axialenen Richtung zu überlappen, ist zylindrisch an der radialen äußeren Seite des ringförmigen Bereichs 134b ausgebildet. Das dritte hermetische Dichtungselement 151, das Fremdkörper, wie beispielsweise Staub oder Flüssigkeit, vom Eindringen in das Kugellager 133 von der axialen äußeren Seite hindert, ist an dem Installationsbereich für die hermetische Dichtung 134d angeordnet. Das dritte hermetische Dichtungselement 151 stellt eine hermetische Abdichtung der Lücke zwischen dem Schutz für die hermetische Dichtung 134 und der inneren Seite des äußeren Lagergehäuses 132 bereit. Die anderen strukturellen, technischen Merkmale der zweiten Ausführungsform sind dieselben wie jene der ersten Ausführungsform.
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Hinsichtlich des Kugellagers 133 der zuvor genannten Struktur gemäß der zweiten Ausführungsform ist der erste Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 142a auch an der radialen inneren Seite der Wälzelemente 144 ausgebildet und hat daher die gleiche Wirkung wie jener von der ersten Ausführungsform. Darüber hinaus ist das Gewicht des Kugellagers 133 bei einem weggelassenen Erstreckungsbereich reduziert. Darüber hinaus nimmt die axiale Länge des äußeren Lagergehäuses 132 bei einem weggelassenen Erstreckungsbereich ab und daher reduziert sich das Gewicht des äußeren Lagergehäuses 132.
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Dritte Ausführungsform
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Bezug nehmend auf 4, die die dritte Ausführungsform zeigt, umfasst ein Kugellager 233 einen inneren Ring 242, ein erstes hermetisches Dichtungselement 246 und Wälzelemente 244, wobei ein Erstreckungsbereich 242b des inneren Rings 242 und das erste hermetische Dichtungselement 246 eher an der axialen inneren Seite der Wälzelemente 244 angeordnet sind als auf der axialen äußeren Seite der Wälzelemente 244. Das Kugellager 233 in der dritten Ausführungsform ist strukturell identisch mit dem Kugellager 33 in der ersten Ausführungsform, außer dass das Kugellager 233 das Spiegelbild des Kugellagers 33 ist. Daher ist ein zweites hermetisches Dichtungselement 248 an der axialen äußeren Seite der Wälzelemente 244 angeordnet. Da der Erstreckungsbereich 242b und das erste hermetische Dichtungselement 246 an der axialen inneren Seite der Wälzelemente 244 angeordnet sind, ist ein Lageraufnahmebereich 232c eines äußeren Lagergehäuses 232 in der dritten Ausführungsform strukturell identisch mit dem Lageraufnahmebereich 132c in der zweiten Ausführungsform. Dementsprechend ist die axiale Länge des äußeren Lagergehäuses 232 in der dritten Ausführungsform geringer als jene des äußeren Lagergehäuses 32 in der ersten Ausführungsform.
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Darüber hinaus ist – mit der Anordnung des Erstreckungsbereichs 242b in dem inneren Ring 242 – die axiale Länge eines zylindrischen Bereichs 234a eines Schutzes für die hermetische Dichtung 234 in der dritten Ausführungsform größer als jene des zylindrischen Bereichs 134a der zweiten Ausführungsform. Die anderen strukturellen Merkmale der Abdeckplatte für die hermetische Dichtung 234 in der dritten Ausführungsform sind identisch mit jenen des Schutzes für die hermetische Dichtung 134 in der zweiten Ausführungsform.
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Gemäß der strukturellen Ausgestaltung des Kugellagers 233 in der dritten Ausführungsform ist ein erster Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 242a auch an der radialen inneren Seite der Wälzelemente 244 gebildet und hat dadurch die gleiche Wirkung wie in der ersten Ausführungsform. Bei dem an der axialen inneren Seite angeordneten Erstreckungsbereich 242b nimmt die axiale Länge des äußeren Lagergehäuses 232 ab und daher reduziert sich das Gewicht des äußeren Lagergehäuses 232.
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Vierte Ausführungsform
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Obwohl die Erstreckungsbereiche in der ersten Ausführungsform und in der dritten Ausführungsform auf einer axialen Seite angeordnet sind, sind die Erstreckungsbereiche in der in 5 gezeigten vierten Ausführungsform jeweils auf der axialen inneren Seite und auf der axialen äußeren Seite der Wälzelemente 344 angeordnet. Daher ist ein erstes hermetisches Dichtungselement 346 an beiden axialen Seiten der Wälzelemente 344 angeordnet. Daher sind außer einem äußeren Ring 340, einem inneren Ring 342 und einem ersten hermetische Dichtungselement 346 eines Kugellagers 333 die anderen Komponenten der vierten Ausführungsform hinsichtlich ihrer Struktur identisch mit jenen der ersten Ausführungsform. Der äußere Ring 340 umfasst ein Paar von ersten Fixierbereichen für die hermetische Dichtung 340a, die liniensymmetrisch relativ zu einer zentralen Achse C3, die durch die Mitte der Wälzelemente 344 verläuft, und die strukturell identisch mit dem ersten Fixierbereich für die hermetische Dichtung 40a in der ersten Ausführungsform sind. Der innere Ring 342 umfasst ein Paar von Erstreckungsbereichen 342b, die liniensymmetrisch relativ zu der zentralen Achse C3 angeordnet sind und strukturell identisch mit dem Erstreckungsbereich 42b in der ersten Ausführungsform sind. Daher umfasst der innere Ring 342 ein Paar von ersten Kontaktbereichen für die hermetische Dichtung 342a, die liniensymmetrisch relativ zu der zentralen Achse C3 angeordnet sind und strukturell identisch mit dem ersten Kontaktbereich für die hermetische Dichtung 42a in der ersten Ausführungsform sind. In der vierten Ausführungsform sind das Paar von ersten Kontaktbereichen für die hermetische Dichtung 342a und das Paar von ersten Dichtungselementen 346 an einer radialen inneren Seite der Wälzelemente 344 und über die Wälzelemente 344 angeordnet. Daher nimmt reibungsinduzierter Gleitwiderstand weiter ab. Dementsprechend kann das Kugellager 333 zweiseitig hermetisch abgedichtet werden, ohne dass dessen Rotationseffizienz abnimmt.
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Andere Ausführungsformen
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Obwohl die vier Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, ist die Offenbarung der vorliegenden Erfindung nicht auf die vier obigen Ausführungsformen begrenzt. Daher können verschiedenste Änderungen an den vier obigen Ausführungsformen vorgenommen werden, vorausgesetzt, dass die Änderungen nicht vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen.
- (a) Die Lager der vier Ausführungsformen sind als ein Rillenkugellager dargestellt, sind in der vorliegenden Erfindung aber nicht darauf begrenzt. Zum Beispiel sind andere Kugellager, wie beispielsweise Radialschräglager (oder Schrägkugellager), auch für die vorliegende Erfindung anwendbar. Darüber hinaus sind Kugellager auch für die vorliegende Erfindung anwendbar.
- (b) Die obigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden beispielhaft durch das Kugellager 33, das in einer Kurbelanordnung angeordnet ist, dargestellt, allerdings sollte die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt sein. Zum Beispiel ist die vorliegende Erfindung auch auf in einer Vordernabe, einer Hinternabe, einer Motornabe oder einer eingebauten Getriebenabe eines Fahrrads angeordnete Lager anwendbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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