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EP-4532944-B1 - ROLLER BEARING COMPRISING A MULTI-COMPONENT PLASTICS BEARING RING

EP4532944B1EP 4532944 B1EP4532944 B1EP 4532944B1EP-4532944-B1

Inventors

  • BAUS, GERHARD
  • SEMSROTH, Marcus
  • WÖLKE-GLOMB, Lena

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20220525

Claims (17)

  1. Roller bearing, in particular ball bearing, comprising, as two bearing rings which are mounted so as to be rotatable relative to one another about an axis, an inner ring and an outer ring, each forming a guide section, which runs around the axis, of a guide provided between the bearing rings, wherein the guide section formed by the inner ring lies radially opposite the guide section formed by the outer ring, and rolling elements, in particular balls, are arranged in the guide so as to be distributed about the axis and so as to bear against both guide sections, with the result that, when the bearing rings rotate relative to one another about the axis, the rolling elements roll on both guide sections, wherein at least one of the bearing rings has a sliding ring which forms the guide section of the bearing ring, and a stabilizing ring which bears against the sliding ring so as to run around the axis, characterized in that the sliding ring is produced from a first plastics material and the stabilizing ring is produced from a second plastics material, wherein the first plastics material is softer than the second plastics material, wherein in particular the rolling elements are mounted in the guide so as to be free from lubricant, and in that the stabilizing ring and the sliding ring each comprise projections which are distributed about the axis, wherein one recess is provided between each pair of adjacent projections, wherein a respective one of the projections of the stabilizing ring is arranged in a respective one of the recesses of the sliding ring and a respective one of the projections of the sliding ring is arranged in a respective one of the recesses of the stabilizing ring.
  2. Roller bearing according to Claim 1, characterized in that each of the bearing rings has a respective sliding ring and a stabilizing ring, wherein in particular the sliding ring of the inner ring surrounds the stabilizing ring of the inner ring, and wherein the stabilizing ring of the outer ring surrounds the sliding ring of the outer ring.
  3. Roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the rolling elements bear against the sliding ring with a contact surface which is at least five times as large as against the stabilizing ring, wherein in particular the stabilizing ring is spaced apart from the rolling elements.
  4. Roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the first plastics material has a hardness with a Shore-D value of less than 75, in particular less than 70, in particular less than 65, and wherein the second plastics material has a hardness with a Shore-D value which is at least 5, in particular at least 10, in particular at least 15 greater than the Shore-D value of the first plastics material, in particular at least 65, in particular at least 70, in particular at least 75, and/or in that the first plastics material is a sliding material.
  5. Roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that a coefficient of friction between the rolling elements and the first plastics material is lower than a coefficient of friction between the rolling elements and the second plastics material, and/or in that the first plastics material contains a higher proportion of lubricants than the second plastics material.
  6. Roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the rolling elements being rotatably retained in a bearing cage extending circumferentially about the axis and being guided at a predetermined angular spacing from one another, wherein the bearing cage is arranged radially between the guide sections of the inner ring and outer ring and is produced in particular from a sliding material, wherein in particular the inner ring, the outer ring and the bearing cage are each produced from plastics material.
  7. Roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the rolling elements are produced from a material which has a greater hardness than the first plastics material and in particular than the second plastics material, wherein in particular the rolling elements are produced from glass, metal, a plastics material or a ceramic.
  8. Roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the sliding ring and the stabilizing ring bear against one another in a form-fitting manner both in a direction along the axis and perpendicularly to the axis.
  9. Roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the projections of the sliding ring extend over at least 30% of the axial extension length of the sliding ring, and the projections of the stabilizing ring extend over at least 30% of the axial extension length of the stabilizing ring.
  10. Roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that at least some of the projections of the stabilizing ring and the sliding ring are formed as radial projections and some of the recesses are formed as radial recesses, wherein a respective one of the radial projections of the stabilizing ring is arranged in a respective one of the radial recesses of the sliding ring and a respective one of the radial projections of the sliding ring is arranged in a respective one of the radial recesses of the stabilizing ring, wherein in particular the radial projections of the sliding ring are wider than the radial projections of the stabilizing ring, wherein in particular at least some of the radial projections each have a width which increases along their radial extent into the respective associated radial receptacle, forming an undercut.
  11. Roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the stabilizing ring and the sliding ring each have a first group and a second group of projections, wherein the two groups of projections are provided at opposite axial ends of the stabilizing ring or sliding ring, and the rolling elements are arranged axially between the two groups of projections, and/or the projections of the first group are formed as axial projections and the projections of the second group are formed as radial projections, wherein in particular a respective projection of the first group is arranged within the same angular range about the axis as an associated projection of the second group.
  12. Roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the sliding ring has a greater extension length, averaged over a revolution about the axis, in the radial direction than the stabilizing ring.
  13. Roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the guide sections each engage behind the rolling elements on their two axial sides, wherein in particular the guide sections each have a circular-segment-shaped cross section with which they run around the axis, wherein in particular by virtue of the rolling elements engaging behind on both axial sides by means of both guide sections, the bearing rings are fixed in their axial position relative to one another, and/or in that at least one of the guide sections adjoins an insertion section with an insertion bevel at one of its axial ends, wherein in particular the bearing ring having this guide section has an outer diameter which increases over the course of the insertion section along the axis or has an inner diameter which decreases over the course of the insertion section along the axis.
  14. Roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the sliding ring and the stabilizing ring are arranged so as to be pressed together in a radial press fit and/or are produced by injection moulding methods, wherein in particular the sliding ring and the stabilizing ring are produced by multi-component injection moulding methods, and/or one of the sliding ring and the stabilizing ring is injection-moulded onto the other of the sliding ring and the stabilizing ring.
  15. Roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the bearing rings, in particular the inner ring, has a flange which extends radially along the rolling elements and which covers the rolling elements at one of their axial sides, wherein in particular the flange is formed by the stabilizing ring, and in particular the flange bears against the sliding ring of the other of the bearing rings so as to run around the axis in sliding contact, wherein in particular cutouts are provided in the flange, distributed about the axis, wherein either the flange is formed by the stabilizing ring and the sliding ring extends with a section into the cutouts, or the flange is formed by the sliding ring and the stabilizing ring extends into the cutouts.
  16. Roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the inner ring has, at its radial inner side, and/or the outer ring has, at its radial outer side, a protruding projection for non-rotatable engagement in a first part which is rotatably retained by the roller bearing to form a second part, and/or in that the inner ring has, at its radial inner side, a receptacle for receiving a shaft, wherein the receptacle has a diameter of at least 1 cm, in particular at least 5 cm, wherein the outer ring has an outer diameter which is less than 4 cm, in particular less than 3 cm, in particular at least 1 cm greater than the diameter of the receptacle of the inner ring.
  17. Device comprising an outer part, in particular a frame part or transmission part, an inner part, in particular a shaft or a further transmission part, and a roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the inner ring is connected to the inner part and the outer ring is connected to the outer part in a rotationally fixed manner, in particular in a press fit, and the parts are rotatably connected to one another by the roller bearing, wherein in particular the device is a bicycle and the outer part is a bicycle frame, in particular a wheel fork of the bicycle frame, or a transmission part of a bicycle transmission of the bicycle, and the inner part is a wheel axle, a bottom bracket axle or a further transmission part of the bicycle transmission.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung, die ein solches Wälzlager sowie ein äußeres und ein inneres Bauteil aufweist, wobei die beiden Bauteile durch das Wälzlager drehbar zueinander gelagert und miteinander verbunden sind. Gattungsgemäße Wälzlager sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Solche Wälzlager weisen zwei Lagerringe auf, nämlich einen Innenring und einen Außenring. Der Innenring ist zumindest abschnittsweise von dem Außenring umgeben und zumindest abschnittsweise radial von diesem beabstandet, wobei zwischen Innenring und Außenring Wälzkörper vorgesehen sind, die dazu ausgebildet sind, an beiden Lagerringen abzurollen, während sie an den beiden Lagerringen anliegen. Hierdurch sind die Lagerringe um eine Achse des Wälzlagers zueinander drehbar gelagert, wobei aufgrund des Vorsehens der Wälzkörper solche Wälzlager eine nicht unerhebliche radiale Kraft aufnehmen können. In weit verbreiteten Ausführungsformen sind solche Wälzlager als Kugellager ausgebildet, bei denen Kugeln als Wälzkörper vorgesehen sind. Ein solches Wälzlager, bei dem die Lagerringe jeweils aus zwei verschiedene Kunststoffringen bestehen, ist z.B. aus dem Dokument US4892421A bekannt. Die Erfindung bezieht sich im Besonderen auf solche Kugellager. Ferner sind in bevorzugten Ausführungsformen Wälzlager als Rillenkugellager ausgebildet, bei denen der Innenring und der Außenring gemeinsam eine rillenartige Führung für die Kugeln ausbilden, in denen die Kugeln zwischen den Lagerringen geführt sind, wodurch diese Rillenkugellager auch eine gewisse axiale Kraft aufnehmen können. Die Erfindung bezieht sich im Besonderen auf solche Rillenkugellager. Allgemein sei darauf hingewiesen, dass bei der Eignung eines Wälzlagers zur Aufnahme einer Kraft ausgegangen wird von einer Kraft, die relativ zwischen Innenring und Außenring des Wälzlagers wirkt. Ferner sei allgemein darauf hingewiesen, dass sich der Begriff "axial" auf eine Richtung entlang der Achse des Wälzlagers bezieht, um die die Lagerringe zueinander drehbar gelagert sind, und dass sich der Begriff "radial" auf eine senkrecht auf dieser Achse stehende Richtung bezieht. Bei gattungsgemäßen Wälzlagern weisen die Lagerringe somit jeweils einen Führungsabschnitt der Führung auf, die zwischen den Lagerringen ausgebildet ist und in der die Wälzkörper zwischen den Lagerringen gelagert sind. Die Führungsabschnitte der Lagerringe liegen sich somit radial gegenüber, und radial zwischen ihnen sind die Wälzkörper angeordnet. Die Führungsabschnitte sind jeweils um die Achse geschlossen umlaufend ausgebildet. Die Kugeln sind in der Führung um die Achse verteilt, insbesondere gleichmäßig verteilt, und an beiden Führungsabschnitten anliegend in der Führung angeordnet, sodass bei einer Drehung der Lagerringe zueinander um die Achse die Wälzkörper an beiden Führungsabschnitten abrollen. Grundsätzlich kann mit einem solchen Wälzlager eine reibungsarme um die Achse drehbare Lagerung der beiden Lagerringe zueinander zuverlässig gewährleistet sein, wobei die Lagerringe sowohl axial als auch radial zuverlässig zueinander positioniert sind. Allerdings treten bei solchen Wälzlagern verschiedene Schwierigkeiten auf. So ist bei üblichen Wälzlagern zum Ermöglichen einer dauerhaft zuverlässigen Funktion eine erhebliche Schmierung der Wälzkörper in der Führung erforderlich, und bei einer zu starken Presspassung der Wälzlager zwischen den Lagerringen ist die Reibung zu stark erhöht, was mit Verschleiß und bei erheblicher Drehzahl mit Erwärmung einhergeht, und bei zu geringer Presspassung besteht die Gefahr eines Spiels zwischen den Lagerringen. Darüber hinaus ist die Materialwahl zur Herstellung solcher Wälzlager schwierig. Denn zum einen muss eine hinreichende Stabilität der Lagerringe gewährleistet sein, zum anderen soll eine möglichst geringe Reibung zwischen Wälzkörpern und Lagerringen realisiert sein und darüber hinaus sollen die Wälzlager idealerweise sowohl für niedrige als auch für hohe Drehgeschwindigkeiten der Lagerringe zueinander um die Achse geeignet sein, und da solche Wälzlager im großen Umfang zur Lagerung verschiedenster Bauteile zueinander eingesetzt werden, sollen darüber hinaus die Lagerringe sowie das Wälzlager insgesamt möglichst kostengünstig realisierbar sein. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager bzw. eine Vorrichtung mit einem Wälzlager bereit zu stellen, das bzw. die zumindest einen Nachteil bzw. ein Problem, der bzw. das bei gattungsgemäßen Wälzlagern bzw. Vorrichtungen auftritt, zumindest teilweise behebt. Als eine Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe schlägt die Erfindung ein Wälzlager mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 vor. Das Wälzlager umfasst einen Innenring und einen Außenring als zwei um eine Achse zueinander drehbar gelagerte Lagerringe des Wälzlagers. Innenring und Außenring bilden jeweils einen um die Achse umlaufenden, insbesondere ununterbrochen geschlossen umlaufende