DE102007034454A1

DE102007034454A1 - Schmierelement und Schmiereinheit

Info

Publication number: DE102007034454A1
Application number: DE102007034454A
Authority: DE
Inventors: Gerald Vierheilig; Rudolf Schlereth; Andre Ziegler; Michael Klein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2008-01-24
Also published as: DE202007010305U1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schmierelement (12) für Wälzkörperlaufbahnen, insbesondere von Linearbewegungsanordnungen mit einem Körper aus einem schmiermittelspeichernden Material, der einen mit einer Wälzkörperlauffläche zur Abgabe von Schmiermittel in Kontakt bringbaren Auftragerabschnitt (34) umfasst. Gemäß einem ersten Aspekt hat der Körper in einem an den Auftragerabschnitt (34) angrenzenden ersten Speicherbereich (22) eine langgestreckte Form, wobei ein durch Abgabe von Schmiermittel am Auftragerabschnitt (34) ausgelöster Schmiermittelstrom durch den ersten Speicherbereich (22) im Wesentlichen in dessen Längsrichtung gerichtet ist. Gemäß einem weiteren Aspekt ist der Auftragerabschnitt (34) einstückig mit dem ersten Speicherbereich (22) ausgebildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schmierelement für Wälzkörperlaufbahnen, insbesondere von Linearanordnungen, mit einem Körper aus einem schmiermittelspeichemden Material, der einen mit einer Wälzkörperlauffläche zur Abgabe von Schmiermittel in Kontakt bringbaren Auftragerabschnitt umfasst.
Linearanordnungen im Sinne der vorliegenden Anmeldung sind Wälzkörperschraubtriebe (beispielsweise Kugelspindeltriebe), aber auch Wälzkörperbüchsenführungen (beispielsweise Kugelbüchsenführungen) und wälzkörpergelagerte Profilschienenführungen, die häufig auch als Linearführungen bezeichnet werden. Allen diesen Linearanordnungen ist gemeinsam, dass ein Muttern- oder Schlittenelement entlang eines linearen Führungselements beweglich gelagert ist, wobei eine Längsverlagerung des Muttern- oder Schlittenelements durch Abrollen von Wälzkörpern (Kugeln oder Rollen) zwischen Laufbahnen erreicht wird, die an dem Muttern- oder Schlittenelement einerseits und dem Führungselement andererseits ausgebildet sind. Die Wälzkörper bewegen sich entlang eines geschlossenen Wegs in einem Wälzkörperumlauf, der einen Lastkanal, gebildet zwischen einander zugewandten Laufflächen am linearen Führungselement und am Muttern- oder Schlittenelement, und einen Rückführkanal, der die beiden Enden des Lastkanals verbindet und üblicherweise durch das Muttern- oder Schlittenelement geführt ist.
Um ein befriedigendes Abrollen der Wälzkörper zu ermöglichen, ist es erforderlich, die Laufbahnen solcher Linearanordnungen, vor allem im Bereich des Lastkanals, mit einem Schmiermittel (in der Regel einem Schmieröl) zu schmieren. Um während des Betriebs einer solchen Anordnung unvermeidlicherweise auftretende Schmiermittelverluste kompensieren zu können, ist es erwünscht, dass über die gesamte Betriebsdauer hinweg eine ständige Schmiermittelnachlieferung erfolgt, die idealerweise über die gesamte Betriebsdauer hinweg gleich bleiben und gerade so groß gewählt werden sollte, dass Schmiermittelverluste kompensiert werden.
Die US 5,492,413 offenbart eine Abdichtplatte für einen entlang einer Führungschiene beweglich gelagerten Schlitten einer Profilschienenführung. Die Abdichtplatte ist an beiden axialen Enden des Schlittens angebracht und ist mit einer zur Schmierung dienenden Lage aus einem schmiermittelgetränkten Schaumstoffmaterial verklebt. Die Innenkante dieser Schaumstofflage bildet eine an der Führungsschiene anliegende Schmiermittelabgabelippe, die aus den umgebenden Bereichen der Schaumstofflage mit Schmiermittel versorgt wird.
Die EP 0 874 172 B1 offenbart ebenfalls eine jeweils an den axialen Enden eines Schlittens angebrachte Abdichtplatte für eine Profilschienenführung mit einer integrierten Schmiereinrichtung. Bei dieser mehrteilig aufgebauten Schmiereinrichtung ist zwischen einer ersten schmiermittelspeichernden Lage, die nicht in Kontakt mit der Führungsschiene steht, und einer zweiten schmiermittelabgebenden Lage, deren Innenkante an der Führungsschiene anliegt, ein den Strömungsweg für das Schmiermittel von der ersten Lage zur zweiten Lage begrenzendes Element, z.B. ein Lochblech, angeordnet. Hierdurch soll die Schmiermittelabgaberate derart begrenzt werden, dass diese unabhängig von der mit zunehmender Betriebsdauer der Linearführung abnehmenden gespeicherten Schmiermittelmenge möglichst stabil bleibt.
Eine weitere einstückig ausgeführte Anordnung zur Schmierung der Wälzkörperlaufbahnen einer Profilschienenführung ist aus der JP 5-71443 U bekannt. Bei dieser Anordnung sind schmiermittelgetränkte Schaumstoffeinsätze in einen Aufnahmeraum einer jeweils an den axialen Enden des Schlittens angebrachten Dichtungseinheit eingesetzt. Die Innenseiten der Schaumstoffeinsätze stehen mit den Wälzkörperlaufflächen der Führungs schiene in Kontakt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schmierelement für Wälzkörperlaufbahnen bereitzustellen, welches bei möglichst einfachem Aufbau eine befriedigende Einsteilbarkeit der Schmiermittelabgaberate auch über längere Zeiträume hinweg ermöglicht.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem Schmierelement für Wälzkörperlaufbahnen, insbesondere von Linearanordnungen der genannten Art, mit einem Körper aus einem schmiermittelspeichernden Material, der einen mit einer Wälzkörperlauffläche zur Abgabe von Schmiermittel in Kontakt bringbaren Auftragerabschnitt umfasst, der Körper in einem an den Auftragerabschnitt angrenzenden ersten Speicherbereich eine langgestreckte Form hat, wobei ein durch Abgabe von Schmiermittel am Auftragerabschnitt ausgelöster Schmiermittelstrom durch den ersten Speicherbereich im Wesentlichen in dessen Längsrichtung gerichtet ist.
Unter einem schmiermittelspeichemden Material soll ein Material verstanden werden, welches mit einem Schmiermittel (d.h. einer Flüssigkeit mit geeigneter Zähigkeit) tränkbar ist und das in der Lage ist, eine bestimmte Menge dieses Schmiermittels zu speichern. Bezeichnet man mit dem Begriff „effektive Porosität" den Anteil des bei einem vorgegebenen Gesamtvolumen des Materials durch in einem Material gebildete Hohlräume oder Poren gebildeten Volumens, so bedeutet dies, dass ein schmiermittelspeicherndes Material eine effektive Porosität größer als 0 hat. Die effektive Porosität kann hierbei eine Konstante sein, häufig wird es jedoch der Fall sein, dass die effektive Porosität von der Menge eines gespeicherten Schmiermittels abhängt, weil sich die Poren mit zunehmender Menge gespeicherten Schmiermittels aufweiten können.
Die erfindungsgemäße langgestreckte Form des Körpers im ersten Speicherbereich bedeutet, dass im ersten Speicherbereich eine Vorzugsrichtung, nämlich dessen Längsrichtung, existiert, in der die Gesamterstreckung des ersten Speicherbereichs deutlich größer ist als in allen Richtungen orthogonal zur Vorzugsrichtung. Bei derart langgestreckt geformten Körpern gilt damit, dass die Quadratwurzel der orthogonal zu der Vorzugsrichtung gemessenen Querschnittsfläche deutlich kleiner ist als die Gesamterstreckung des Körpers in der Vorzugsrichtung. Bildlich gesprochen könnte man daher sagen, dass der Körper im ersten Speicherbereich eine schnurförmige oder – gerade im Hinblick auf seine Tränkbarkeit mit Schmiermittel – eine dochtartige Form hat.
Im betriebsgemäß eingebauten Zustand des Schmierelements in eine Linearanordnung liegt ein am Körper angeordneter Auftragerabschnitt des Schmierelements an einer Wälzkörperlauffläche an, sodass bei einer Relativbewegung zwischen Muttern- oder Schlittenelement und Führungselement der Auftragerabschnitt entlang der Wälzkörperlauffläche gleitet und bei dieser Gleitbewegung eine bestimmte Menge Schmiermittel an die Wälzkörperlauffläche abgibt. Wenn das Schmierelement beispielsweise dem Schlitten- oder Mutternelement zugeordnet ist, gleitet der Auftragerabschnitt entlang der am Führungselement ausgebildeten Wälzkörperlauffläche ab. Die Nachlieferung der abgegebenen Schmiermittelmenge erfolgt aus dem an den Auftragerabschnitt angrenzenden ersten Speicherbereich, was im Betrieb zu einem Schmiermittelstrom durch den ersten Speicherbereich hin zu dem Auftragerabschnitt führt. Dieser Schmiermittelstrom wird im Wesentlichen durch einen sich vom Auftragerabschnitt durch den ersten Speicherbereich hindurch einstellenden Konzentrationsgradienten von gespeichertem Schmiermittel angetrieben. Daneben können je nach Einbaulage noch weitere Effekte eine Rolle spielen, beispielsweise Schwerkrafteffekte bei näherungsweise vertikaler Einbaulage.
Geht man davon aus, dass bei Ingebrauchnahme eines Schmierelements in einer Linearanordnung der erste Speicherbereich im Wesentlichen gleichmäßig mit Schmiermittel getränkt ist, so ergibt sich mit zunehmender Betriebsdauer der Linearanordnung eine zunehmende Entleerung des Schmiermittels im ersten Speicherbereich, die von den an den Auftragerabschnitt angrenzenden Bereichen ausgehend in Längsrichtung des ersten Speicherbereichs immer mehr fortschreitet. Damit einher geht eine gleichmäßig zurückgehende Abgaberate des Schmiermittels am Auftragerabschnitt, die dadurch bedingt ist, dass der sich im ersten Speicherbereich einstellende Konzentrationsgradient des Schmiermittels mit zunehmender Entleerung des ersten Speicherbereichs immer flacher wird. Zwar ist man grundsätzlich an einer zeitlich möglichst konstanten Schmiermittelabgaberate interessiert, sodass diese Abnahme der Schmiermittelabgaberate grundsätzlich unerwünscht ist. Jedoch hat sich gezeigt, dass bei einem Schmierelement der erfindungsgemäßen Art, das in einem ersten Speicherbereich eine langgestreckte Form hat, sich der Rückgang der Schmiermittelabgaberate relativ gut einstellen und kontrollieren lässt. Dies ermöglicht es, für jeden Anwendungsfall einen Bereich zwischen einer maximal erwünschten Schmiermittelabgaberate (bei gleichmäßig getränktem ersten Speicherbereich) und minimal gewünschter Schmiermittelabgaberate (bei beinahe vollständig entleertem ersten Speicherbereich) einzuhalten. Durch die Wahl einer ausreichend großen Querschnittsfläche des Körpers im ersten Speicherbereich lässt sich darüber hinaus der Unterschied zwischen der maximalen Schmiermittelabgaberate und der minimalen Schmiermittelabgaberate auch bei längerer Betriebszeit in vertretbaren Grenzen halten.
In der Regel wird ein einziger an den Auftragerabschnitt angrenzender erster Speicherbereich genügen. Allerdings sind durchaus auch Bauformen für das Schmierelement denkbar, bei denen mehrere erste Speicherbereiche an den Auftragerabschnitt angrenzen und sich von dort aus in Form mehrerer „Schnüre" oder „Dochte" erstrecken.
Die oben genannte Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Schmierelement für Wälzkörperlaufbahnen, insbesondere von Linearanordnungen der genannten Art, mit einem Körper aus einem schmiermittelspeichernden Material, der einen mit einer Wälzkörperlauffläche zur Abgabe von Schmiermittel in Kontakt bringbaren Auftragerab schnitt umfasst, welcher einstückig mit dem ersten Speicherbereich ausgebildet ist, wobei der Körper im ersten Speicherbereich wenigstens einen Einschnitt zur Bildung des Auftragerabschnitts aufweist.
Es ist herstellungstechnisch günstig, den Auftragerabschnitt nicht als separates Bauteil, sondern einstückig mit dem ersten Speicherbereich auszubilden. Darüber hinaus ergibt sich so der Vorteil, dass der Schmiermittelstrom keine zwischen dem ersten Speicherbereich und dem Auftragerabschnitt gebildeten Grenzflächen durchströmen muss. An solchen Grenzflächen kann beim Übergang zwischen zwei unterschiedlichen Körpern, die ggf. aus unterschiedlichen Materialen gebildet sind und, z. B. wegen unterschiedlicher effektiver Porosität oder Benetzbarkeit des schmiermittelspeichernden Materials der Körper, unterschiedliche Fließeigenschaften haben, leicht eine Behinderung des Schmiermittelstroms eintreten, die erfindungsgemäß vermieden werden kann. In einer solchen einstückigen Ausbildung des Auftragerabschnitts mit dem ersten Speicherbereich, die sich durch Anbringen eines oder ggf. mehrerer Einschnitte in dem Körper im ersten Speicherbereich realisieren lässt, wird daher ein eigenständiger Aspekt der Erfindung gesehen, der insbesondere unabhängig von der Form des Körpers im ersten Speicherbereich ist und für den daher eigenständig Schutz beansprucht wird. Selbstverständlich kann in bevorzugter Ausgestaltung ein Körper, der in dem ersten Speicherbereich eine langgestreckte Form aufweist, wie er oben beschrieben wurde, einstückig mit dem Auftragerabschnitt ausgebildet sein. Zur Ausbildung des Körpers gemäß diesem Aspekt der Erfindung kommen die oben bereits erwähnten schmiermittelspeichernden Materialien mit effektiver Porosität > 0 in Betracht.
Der Auftragerabschnitt kann in einem stirnseitigen Endbereich des ersten Speicherbereichs angeordnet sein. Dann ergibt sich bei Betrieb der Linearanordnung im Wesentlichen ein in eine einzige Richtung gerichteter Schmiermittelstrom durch den ersten Speicherbereich, der zu dem stirnseitigen Endbereich hin gerichtet ist und dessen Ausgangspunkt sich immer weiter zu den gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereichen des ersten Speicherbereichs hin verlagert.
Der Körper kann beispielsweise aus einem offenzelligen Schaumstoff gebildet sein. Als geeignetes Schaumstoffmaterial haben sich beispielsweise PUR-Schäume auf Esterbasis erwiesen. Solche Schaumstoffe können geschäumt und anschließend zu Platten mit einer gewünschten Porengröße gepresst werden, wobei sich z. B. Platten als geeignet erwiesen haben, deren Raumgewicht nach dem Verpressen zwischen 60 und 250 kg/m³, insbesondere bei etwa 200 kg/m³, liegt. Schaumstoffe dieser Art sind etwa unter den Handelsnamen Inducon, Normont und Cellofoam erhältlich. Es hat sich in der Vergangenheit herausgestellt, dass diese Schaumstoffe sowohl hinsichtlich ihrer Verschleißfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit als auch hinsichtlich ihres Schmiermittelaufnahmevermögens geeignet sind.
Der Körper kann, beispielsweise mittels Wasserstrahlschneiden, aus einer Schaumstoffplatte ausgeschnitten sein und ist auf diese Weise relativ einfach herstellbar.
Um einen einstückigen Auftragerabschnitt zu bilden, kann beispielsweise der Körper im ersten Speicherbereich wenigstens einen Einschnitt aufweisen, wobei der Auftragerabschnitt zwischen dem Einschnitt und einer oder mehrerer Seitenflächen des Körpers gebildet ist, oder der Körper kann im ersten Speicherbereich mehrere Einschnitte aufweisen, wobei der Auftragerabschnitt zwischen den Einschnitten und ggf. Seitenflächen des Körpers gebildet ist. Grob gesprochen könnte man sagen, dass ein ausgeschnittenes Ende des ersten Speicherbereichs den Auftragerabschnitt bildet. Die Größe, d. h. insbesondere der Querschnitt, des Auftragerabschnitts lässt sich so an die jeweilige Wälzkörperlauffläche anpassen.
Darüber hinaus kann der zur Bildung des Auftragerabschnitts vorgesehene Bereich zwischen Einschnitt und Seitenfläche oder Bereich zwischen Einschnitten umklappbar sein, sodass er gegenüber der angrenzenden Über fläche des Körpers abgewinkelt ist. Der Auftragerabschnitt steht dann, zumindest im eingebauten Zustand des Schmierelements, quer zur Längsrichtung des ersten Speicherbereichs. Vorzugsweise wird der Winkel zwischen der Erstreckungsrichtung des Auftragerabschnitts und der Längsrichtung des ersten Speicherbereichs im Wesentlichen bei 90° liegen. Diese Art der Ausbildung des Auftragerabschnitts erfordert eine gewisse Formbarkeit bzw. Elastizität des Materials, aus dem der Körper gebildet ist. Da dieses Material ohnehin eine Porosität aufweisen muss, um Schmiermittel speichern zu können (normalerweise wird ein Schaumstoff verwendet), ist davon auszugehen, dass praktisch jedes in Frage kommende Material es gestattet, den für den Auftragerabschnitt vorgesehenen Bereich umzuklappen. Um ein Beispiel dieser Ausbildung des Auftragerabschnitts zu nennen, kann der Körper an einem Stirnende im ersten Speicherbereich wenigstens einen im Wesentlichen in Längsrichtung des ersten Speicherbereichs verlaufenden Schlitz aufweisen und einer der beiden hierdurch entstehenden Teilbereiche am Stirnende umgeklappt sein, sodass dieser Teilbereich seitlich absteht und seine Längsrichtung abgewinkelt, beispielsweise im Wesentlichen orthogonal, zur Längsrichtung des oberen Speicherbereichs verläuft.
Der Querschnitt des Auftragerabschnitts kann kleiner sein als der Querschnitt des Körpers im ersten Speicherbereich. Unter dem Querschnitt des Auftragerabschnitts ist im Wesentlichen der mit der Lauffläche der Wälzkörper in Kontakt stehende Querschnitt des Auftragerabschnitts zu verstehen. Dieser Querschnitt wird in der Regel abhängig von den Dimensionen der jeweiligen Lauffläche, d. h. letztendlich den Dimensionen der Wälzkörper, gewählt werden, und zwar so, dass der Auftragerabschnitt im Wesentlichen vollständig an der Lauffläche anliegen kann. In der Praxis haben sich Ausführungsformen bewährt, bei denen der Querschnitt des Auftragers nur halb so groß bzw. nur ein Viertel so groß ist wie der Querschnitt des Körpers im ersten Speicherbereich.
Für die Schmiermittelabgaberate hat der Querschnitt des Auftragers nur einen vernachlässigbaren Einfluss, da die Länge des Auftragers im Ver gleich zur Länge in Längsrichtung des ersten Speicherbereichs vernachlässigbar klein ist, sodass sich immer ein ausreichend großer Konzentrationsgradient über den Auftragerabschnitt hinweg ausbilden wird.
Beispielsweise kann der Körper im ersten Speicherbereich einen rechteckigen Querschnitt haben. In diesem Fall ist er besonders einfach aus einem plattenförmigen Material ausschneidbar. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Querschnitte, insbesondere runde oder ovale Querschnitte, denkbar.
Um einen ersten Speicherbereich mit einer großen Länge in Längsrichtung auf einem möglichst kompakten Raum unterzubringen, kann vorgesehen sein, dass der Körper im ersten Speicherbereich zu einer Spirale oder zu einem Ring gewickelt ist. Diese Anordnung ist besonders dann günstig, wenn die Linearanordnung ein zylindrisches Führungselement besitzt, etwa eine Spindel eines Wälzkörperschraubtriebs oder Zylinderführung einer Büchsenführung ist. Im Fall eines Wälzkörperschraubtriebs kann dann beispielsweise der spiralförmig gewickelte Speicherbereich um das Führungselement herumgeführt sein, wobei ein zur Längsrichtung (= Umfangsrichtung der Spiralwicklungen) des ersten Speicherbereichs abgewinkelt angeordneter Auftragerabschnitt mit der Außenfläche des Führungselements in Kontakt steht, in der die Wälzkörperlaufbahnen ausgebildet sind.
Um bei einem Schmierelement mit im ersten Speicherbereich spiralförmig gewickeltem Körper zu verhindern, dass Schmiermittel quer zur Wicklungsrichtung zwischen einzelnen Spiralwindungen transportiert wird, kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Spiralwindungen einen Abstand voneinander haben. Damit kann Schmiermittel nur längs der Wicklungsrichtung der Spiralwindungen transportiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zwischen einzelnen Spiralwindungen eine schmiermittelundurchlässige Zwischenlage, z.B. aus Kunststoff, angeordnet ist. Für die Zwischenlage kann hierbei jedes beliebige im Wesentlichen schmiermittelundurchlässige Kunststoffmaterial gewählt werden. Beispielsweise haben sich zwischen den einzelnen Spiralwindungen eingefügte Gummiringe als geeignet erwiesen.
Bei einer geeigneten Ausführungsform kann der Körper im ersten Speicherbereich von einem Mantel aus im Wesentlichen schmiermittelundurchlässigem Material, z.B. Kunststoff, umhüllt sein, wobei der Verbund aus Körper und Mantel spiralförmig oder ringförmig gewickelt ist. Der Mantel verhindert dann auch bei Anliegen der einzelnen Spiralwindungen aneinander, dass zwischen den einzelnen Windungen Schmiermittel transportiert wird, sodass Schmiermittel im ersten Speicherbereich im Wesentlichen nur in Längsrichtung des ersten Speicherbereichs, d.h. in Richtung der Wicklungen, transportiert werden kann. Der Mantel kann beispielsweise ein Schlauch sein, der über den Körper im ersten Speicherbereich gezogen wird, nachdem dieser aus einem Plattenmaterial ausgeschnitten wurde. Als Alternative hierzu kann vorgesehen sein, dass der Körper im ersten Speicherbereich von einem Band aus im Wesentlichen schmiermittelundurchlässige Material, z. B. Kunststoff, umwickelt ist und der Verbund aus Körper und Mantel spiralförmig oder ringförmig gewickelt ist. Bei dieser Variante erspart man sich das unter Umständen mühselige Überziehen eines Schlauchs aus dem schmiermittelundurchlässigen Material über den Körper im ersten Speicherbereich. Die stattdessen vorgesehene Umwicklung des Körpers durch das Band, und zwar am besten in einer spiralförmigen Weise, wobei sich die einzelnen Lagen des Bands zum Teil überlappen, gestattet im Wesentlichen dieselbe Schmiermitteldichtigkeit.
Eine der einfachsten Möglichkeiten dafür zu sorgen, dass bei einem spiralförmig gewickelten ersten Speicherbereich aneinander anliegenden einzelnen Spiralwindungen ein Schmiermitteltransport quer zur Wicklungsrichtung der Spiralwindungen nicht stattfindet, besteht darin, den Körper aus einer Platte aus offenzelligem Schaumstoff auszuschneiden, wobei die Oberseite und Unterseite der Platte geschlossenzellig ausgeführt sind und wobei der Körper im ersten Speicherbereich derart gewickelt ist, dass sich jeweils geschlossenzellig ausgeführte Seitenflächen berühren. Die geschlossenzellig ausgeführten Seitenflächen stellen eine weitgehend undurchdringbare Barriere für das Schmiermittel dar, sodass auch hier der Schmiermitteltransport im Wesentlichen in Längsrichtung des ersten Speicherbereichs (d.h. in Wicklungsrichtung der Spiralwindungen) verläuft.
Sofern gewünscht, können die vorangehend beschriebenen Ausführungsweisen für den Schmierelementkörper nicht nur im ersten Speicherbereich, sondern für den gesamten Körper verwendet werden.
Es ist günstig, wenn der Körper neben dem langgestreckten ersten Speicherbereich einen an diesen angrenzenden zweiten Speicherbereich aufweist. Der zweite Speicherbereich braucht hierbei keine dem ersten Speicherbereich entsprechende langgestreckte Form zu haben. Vielmehr kann der orthogonal zur Längsrichtung des ersten Speicherbereichs gemessene Querschnitt des zweiten Speicherbereichs beliebig größer sein als der entsprechende Querschnitt des ersten Speicherbereichs. Sofern der Auftragerabschnitt an einer der Stirnflächen des ersten Speicherbereichs angeordnet ist, bietet es sich beispielsweise an, dass der zweite Speicherbereich an das dem Auftragerabschnitt gegenüberliegende Stirnende des ersten Speicherbereichs angrenzt. Die Funktion des zweiten Speicherbereichs ist die Folgende:
Bei Betrieb einer Linearbewegungsanordnung findet primär ein Schmiermitteltransport vom ersten Speicherbereich zum Auftragerabschnitt hin statt, durch den sich der erste Speicherbereich mit zunehmender Betriebsdauer immer mehr entleert. Dies würde schließlich nach einer ausreichend langen Betriebsdauer dazu führen, dass sich der erste Speicherbereich vollständig entleert. In dieser Situation müsste eigentlich das Schmierelement ausgetauscht werden oder von neuem mit Schmiermittel getränkt werden. Wenn sich jedoch an den ersten Speicherbereich ein zweiter Speicherbereich anschließt, dessen Speichervolumen für Schmiermittel vorzugsweise wesentlich größer ist als das Speichervolumen für Schmiermittel des ersten Speicherbereichs, so können Betriebspausen, in denen die Linearanord nung für mehr oder weniger lange Zeit stillsteht, zur automatischen Wiederbefüllung des im ersten Speicherbereich gespeicherten Schmiermittelvorrats ausgenutzt werden. Solange nämlich die Schmiermittelkonzentration im zweiten Speicherbereich größer ist als im ersten Speicherbereich, was in der Regel nach einer gewissen Betriebsdauer der Fall sein dürfte, weil sich ja nur die im ersten Speicherbereich gespeicherte Schmiermittelmenge verringert hat, wird bei Stillstand des Schlittens bzw. der Mutter der Linearanordnung sich ein Schmiermittelstrom vom zweiten Speicherbereich in den ersten Speicherbereich einstellen, durch den der erste Speicherbereich wieder aufgefüllt wird.
Bei erneuter Aufnahme des Betriebs der Linearanordnung ist daher die durch den Auftragerabschnitt abgegebene Schmiermittelabgaberate deutlich höher als am Ende der letzten Betriebsphase und nähert sich bei genügend langer Stillstandsdauer sogar dem Neuzustand an. Auch kürzeste Betriebspausen als Stillstandsphasen des Schlittens bzw. der Mutter lassen sich so ausnutzen.
Der erste Speicherbereich erfüllt somit die Funktion eines Zwischenspeichers, der in Betriebspausen durch eine Nachlieferung von Schmiermittel vom zweiten Speicherbereich wieder aufgefüllt wird. Dies hat zur Folge, dass die Schmiermittelabgaberate über die gesamte Lebensdauer einer Linearbewegungseinrichtung hinweg immer zwischen einem vorbestimmten Maximalwert bei vollständig aufgefülltem ersten Speicherbereich und einem in der Nähe des vorbestimmten Maximalwerts liegenden Minimalwert bei weitgehend entleertem ersten Speicherbereich gehalten werden kann. Auf diese Weise wird auf sehr einfache Weise eine Lebensdauerschmierung für Linearanordnungen realisierbar.
Sowohl der erste als auch der zweite Speicherbereich können einstückig ausgebildet sein, beispielsweise aus einer gemeinsamen Schaumstoffplatte ausgeschnitten sein.
Insbesondere bei Linearanordnungen mit zylinderförmigem Führungselement, beispielsweise Wälzkörperschraubtrieben oder Büchsenführungen, ist es günstig, wenn der zweite Speicherbereich ringförmig ausgebildet ist, sodass er von der Spindel bzw. von dem Führungszylinder durchsetzt ist. Die ringförmige Form lässt sich sehr einfach durch entsprechendes Biegen bzw. Wickeln einer geeignet ausgeschnittenen Schaumstoffplatte realisieren und führt zu einer kompakten Bauform für das Schmierelelement und eine das Schmierelement enthaltende Schmiereinheit.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Schmierelement in einer Schmiereinheit für Laufbahnen von Wälzkörpern einer Linearanordnung integriert ist, insbesondere in einem Wälzkörperschraubtrieb bzw. Kugelgewindetrieb, einer Profilschienenführung oder Büchsenführung. Die Linearanordnung weist ein entlang eines linearen Führungselements über Wälzkörper beweglich geführtes Muttern- oder Schlittenelement auf, wobei die Schmiereinheit an einem axialen Ende des Muttern- oder Schlittenelements angebracht ist. Bei einem mit je einer Schmiereinheit an seinen axialen Enden versehenen Muttern- oder Schlittenelement kann eine Schmierung der Wälzkörperlaufbahnen gerade im Lastkanal in jeder Bewegungsrichtung erfolgen, bevor die in ihrem endlosen Umlauf geführten Wälzkörper mit der Lauffläche in Kontakt gelangen. Dies führt zu einer äußerst effizienten Schmierung, die mit einer sehr geringen Schmiermittelmenge auskommt.
Das erfindungemäße Schmierelement eignet sich ganz besonders dann, wenn die Linearanordnung ein Wälzkörperschraubtrieb ist, insbesondere ein Kugelgewindetrieb ist, umfassend als Führungselement eine Spindel und als bewegliches Element einen die Spindel umschließenden Mutternkörper, wobei in die Innenumfangsfläche des Mutternkörpers mindestens eine schraubenförmig um die Achse verlaufende Wälzkörper führende Mutternut mit zwei Endbereichen eingelassen ist, welche zusammen mit der Außenumfangsfläche der Spindel einen zwischen den beiden Endbereichen verlaufenden schraubenförmigen Wälzkörperschraubweg definiert, wobei der Wälzkörperschraubweg durch einen zwischen den beiden Endbereichen verlaufenden Wälzkörperrückführweg zu einem geschlossenen Wälzkörperumlaufweg ergänzt ist, wobei der Wälzkörperumlaufweg mit einer endlosen Reihe von einerseits in der Mutternut und andererseits an einer schraubenförmigen Laufbahn der Außenumfangsfläche jeweils in Abwälzbereitschaft liegenden Wälzkörpern besetzt ist, und wobei sich an dem Mutternkörper in jedem der Endbereiche eine Wälzkörperumlenkung zum Überführen der Wälzkörper zwischen dem Wälzkörperschraubweg und dem Wälzkörperrückführweg, bzw. zwischen dem Wälzkörperrückführweg und dem Wälzkörperschraubweg befindet.
Bei der Schmiereinheit kann, beispielsweise in einem zylindrisch ausgeführten Schmierelementgehäuse, ein kreisringförmiger Aufnahmeraum für das Schmierelement ausgebildet sein, und zwar derart, dass eine Innenwand des Schmierelementgehäuses das lineare Führungselement, also beispielsweise die Spindel eines Wälzkörperschraubtriebs oder die Zylinderführung einer Büchsenführung, umgibt. In der Innenwand des Aufnahmeraums kann eine Öffnung ausgebildet sein, durch die hindurch der Auftragerabschnitt des Schmierelements zum Kontakt mit der Wälzkörperlauffläche geführt ist. Bei einem Walzkbrperschraubtrieb tritt als Beispiel der durch die Öffnung geführte Auftragerabschnitt mit einer auf der Außenfläche der Spindel ausgebildeten spiralförmigen Laufnut für die Wälzkörper in Kontakt.
Um, gerade bei einem Wälzkörperschraubtrieb, eine möglichst große Flexibilität zu erzielen, kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass in die Innenwand des Schmierelementgehäuses eine Auftragernase einsetzbar ist, in der die Öffnung für den Autragerabschnitt ausgebildet ist. Diese Auftragernase kann beispielsweise in axialer Richtung in die Innenwand einschiebbar sein. Durch entsprechend verschiedene Positionierungen der Lage der Öffnung bei verschiedenen Auftragernasen kann ein- und dasselbe Schmierelementgehäuse für unterschiedliche Gewindesteigungen der Spindel verwendet werden. Wenn darüber hinaus in der Auftragernase Löcher mit unterschiedlich großem Querschnitt ausgebildet sind, kann ein- und dieselbe Schmiereinheit, insbesondere deren Gehäuse, auch für mehrere Kugeldurchmesser verwendet werden. Dies schafft letztendlich eine außerordentlich große Flexibilität.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass der Aufnahmeraum durch einen Deckel abgeschlossen ist. Der Deckel kann darüber hinaus noch weitere Funktionen übernehmen, er kann insbesondere zur Abdichtung des Schlittens oder der Mutter gegen Schmutz dienen. Weiterhin ist es denkbar, dass die Auftragernase durch den Deckel nicht starr, sondern mit etwas Spiel in axialer Richtung fixiert wird, sodass sich die Öffnung relativ zur Gewindesteigung automatisch einstellen bzw. nachstellen kann.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine perspektivische Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform einer Schmiereinheit mit erfindungsgemäßem Schmierelement, die zur Anbringung am axialen Ende einer Mutter eines Wälzkörperschraubtriebs ausgebildet ist,
2 die in 1 gezeigte Schmiereinheit im zusammengebauten Zustand,
3 eine Querschnittsansicht durch die in 1 und 2 gezeigte Schmiereinheit in einem am axialen Ende einer Mutter eines Kugelgewindetriebs befestigten Zustand,
4 die in 1 gezeigte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schmierelements mit kreisringförmig gebogenem ersten Speicherbereich und daran angrenzendem kreisringförmig gebogenen zweiten Speicherbereich in einer Perspektivansicht,
5 eine ausgeschnittene Schaumstoffplatte, aus der das in 4 ge zeigte Schmierelement geformt wird,
6 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schmierelements, die im Wesentlichen der in 4 gezeigten Ausführungsform entspricht, wobei jedoch der Auftragerabschnitt eine größere Querschnittsfläche besitzt,
7 eine ausgeschnittene Schaumstoffplatte, aus der das in 6 gezeigte Schmierelement geformt wird,
8 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schmierelements, welches spiralförmig gewickelt ist,
9 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schmierelements, welches spiralförmig gewickelt ist, wobei zwischen den einzelnen Spiralwicklungen ein spiralförmiges Kunststoffelement angeordnet ist, und
10 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schmierelements, die im Wesentlichen der in 4 bis 7 gezeigten Ausführungsform entspricht, wobei jedoch ein Kunststoffring zwischen den Kreisringwicklungen des ersten und zweiten Speicherbereichs angeordnet ist, um diese auf Abstand zu halten.
1 zeigt in einer perspektivischen Explosionsansicht eine dort allgemein mit 10 bezeichneten Schmiereinheit für einen Wälzkörperschraubtrieb, welche ein erfindungsgemäßes Schmierelement 12 umfasst. Die Schmiereinheit 10 ist zur Anbringung am axialen Ende einer Mutter des Wälzkörperschraubtriebs ausgebildet. Die Schmiereinheit 10 umfasst einen Hauptkörper 14, in dem ein kreisringförmiger Aufnahmeraum 16 ausgebildet ist. In den Aufnahmeraum 16 wird das Schmierelement 12 eingesetzt. Der Aufnahmeraum 16 wird durch einen Deckel 18 verschlossen, der nach Einsetzen des Schmierelements 12 auf den Hauptkörper 14 aufgesetzt wird. Im Deckel 18 ist auch eine Dichtung angeordnet, die an der Oberfläche der Spindel des Wälzkörperschraubtriebs anliegt und dafür sorgt, dass keine Fremdstoffe in den Zwischenraum zwischen dem Mutternelement und der Spindeloberfläche eindringen. Die Dichtung sorgt damit für die optimale Abdichtung des zwischen Mutternelement und Spindel gebildeten Wälzkörperlaufkanals. Die stirnseitig am Deckel 18 ausgebildete Vorsprungskante 20 weist mehrere Ausnehmungen 20a auf, in die entsprechende Fortsätze der in 1 nicht gezeigten Dichtung eingreifen können. Hierdurch kann die Dichtung gegenüber einer Verdrehung in Umfangsrichtung relativ zum Deckel fixiert werden.
Das in 1 gezeigte Schmierelement 12 ist insgesamt im Wesentlichen ringförmig ausgebildet mit einem ersten Speicherbereich 22, der ringförmig verläuft und die Form eines Strangs mit relativ geringem Querschnitt hat, sowie mit einem ebenfalls in weiten Bereichen ringförmig verlaufenden zweiten Speicherbereich 24, der konzentrisch mit dem ersten Speicherbereich 22 angeordnet ist. Der zweite Speicherbereich 24 grenzt in einem Übergangsabschnitt 26, der in axialer Richtung zwischen dem ersten Speicherbereich 22 und dem zweiten Speicherbereich 24 liegt, einstückig an den ersten Speicherbereich 22 an. Außerhalb des Übergangsabschnitts 26 sind der erste Speicherbereich 22 und der zweite Speicherbereich 24 durch einen ringförmigen Spalt 28 voneinander getrennt.
Die Ringkontur sowohl des ersten Speicherbereichs 22 als auch des zweiten Speicherbereichs 24 ist nicht vollständig geschlossen, sondern weist einen im Wesentlichen axial verlaufenden Öffnungsspalt 30, 32 auf.
An das freie Ende des ersten Speicherbereichs 22 grenzt ein zur Innenseite des Rings vorstehender Auftragerabschnitt 34 an. Der Auftragerabschnitt 34 ist einstückig aus dem den ersten Speicherbereich 22 bildenden Material ausgeschnitten und zur Ringachse hin umgeklappt. Das freie Ende 35 des Auftragerabschnitts 34 liegt im betriebsgemäß eingebauten Zustand an der spiralförmig in der Außenfläche der Spindel ausgebildeten Wälzkörperlauf bahn an. Das Schmierelement 12 ist dann mit einem Schmiermittel getränkt, welches über den Auftragerabschnitt 34 nach und nach an die Wälzkörperlaufbahn abgegeben wird.
Damit das Schmierelement 12 (vorausgesetzt, der Spindeldurchmesser bleibt gleich) für unterschiedliche Durchmesser der Wälzkörper bzw. Gewindesteigungen der Wälzkörperlaufbahnen im Lastkanal verwendbar ist, weist die Schmiereinheit 10 eine gesonderte Auftragernase 36 auf, die in axialer Richtung in die innere Umfangswand 38 des Schmierelementhauptkörpers 14 einführbar ist. In der Auftragernase 36 ist eine Öffnung 40 ausgebildet, durch die hindurch im eingebauten Zustand des Schmierelements 12 der vom ersten Speicherbereich 22 nach innen abstehende Auftragerabschnitt 34 geführt ist, sodass sein freies Ende 36 an der Wälzkörperlaufbahn anliegt. Die Auftragernase 36 ist derart eingeführt, dass sie auch bei aufgesetztem Deckel 18 in axialer Richtung noch etwas Spiel besitzt, sodass durch Verlagerung ihrer Position in axialer Richtung eine Anpassung der Lage des Auftragerabschnitts 34 an etwas unterschiedliche Gewindesteigungen erfolgen kann. Darüber hinaus ist es möglich, dass sich die Lage des Auftragerabschnitts 34 im Betrieb von selbst an unterschiedliche Gewindegänge anpasst bzw. nachstellt.
In den Aufnahmeraum 16 können verschiedene Schmierelemente 12 eingesetzt werden, solange diese nur dessen im Wesentlichen kreisringförmige Form mit Außendurchmesser und Innendurchmesser im Bereich zwischen der Außenfläche und Innenfläche des kreisringförmigen Aufnahmeraums 16 aufweisen. Die Schmierelementeinsätze 12 werden jeweils vor oder unmittelbar nach dem Einsetzen in den Aufnahmeraum 12 mit einem Schmiermittel, beispielsweise Öl, getränkt.
An seinem an der Mutter des Wälzkörperschraubtriebs anliegenden Stirnende weist der Hauptkörper 14 in axialer Richtung vorstehende und konzentrisch um seine Innenfläche umlaufende Schnapphaken 42 auf. Mittels dieser Schnapphaken 42 sowie mittels eines als Segmentfederring ausge bildeten Spannrings 44 sowie einer Kontermutter 46 erfolgt bei der gezeigten Ausführungsform die Befestigung der Schmiereinheit 10 an der Mutter des Wälzkörperschraubtriebs. Hierfür werden die Schnapphaken 42 in Eingriff mit einer in der Innenfläche der Mutter des Wälzkörperschraubtriebs ausgebildeten Umfangsnut (56, siehe 3) gebracht. Diese Umfangsnut 56 dient normalerweise der Aufnahme der Dichtung der Mutter gegenüber Eindringen vom Fremdstoffen von außen, die sich bei aufgesetzter Schmiereinheit 10 nunmehr in dem Deckel 18 befindet. Um einen besseren Halt der Schmiereinheit 10 in der Umfangsnut 56 zu gewährleisten, erfolgt der Eingriff der Schnapphaken 42 in der Umfangsnut 56 nicht direkt, sondern über den Hilfsspannring 44. Der Spannring 44 weist nämlich an seiner inneren Umfangskante einen in Umfangsrichtung verlaufenden Fortsatz 48 auf, der wesentlich weiter nach innen vorsteht als die nur sehr geringe Tiefe der Umfangsnut 56. Dies erlaubt es, größere Schnapphaken 42 zu verwenden, mit entsprechend verbesserter Stabilität. Zur endgültigen axialen Fixierung der Schmiereinheit 10 an der Mutter dient die Kontermutter 46, die in ein am Außenumfang des Hauptkörpers 14 der Schmiereinheit 10 eingeschnittenes Gewinde eingreift und nach erfolgtem Eingriff der Schnapphaken 42 an dem Fortsatz 48 festgezogen und zur Anlage mit einer Stirnfläche der Mutter gebracht wird.
Zur Verdeutlichung der oben beschriebenen Verhältnisse zeigt 2 die in 1 gezeigte Schmiereinheit 10 im zusammengebauten Zustand, jedoch noch als separates Bauteil und nicht an der Mutter eines Kugelgewindetriebs angebracht.
Die Anbringung der Schmiereinheit 10 am Mutternkörper 54 eines aus Mutter 50 und Spindel 52 gebildeten Kugelgewindetriebs ist in der Querschnittsansicht gemäß 3 zu sehen. Der Hilfsspannring 44 ist in die an der Innenfläche des Mutternkörpers 54 ausgebildete Umfangsnut 56 eingesetzt und liegt unter der Wirkung seiner Vorspannung fest an ihrem Grund an. Die Spannhaken 42 liegen wiederum an dem radial nach innen vorstehenden in Umfangsrichtung verlaufenden Vorsprung 48 des Spannrings an und sichern die Schmiereinheit 10 gegenüber einer Bewegung in axialer Richtung weg vom Mutternhauptkörper 54. Der Abstand zwischen der in radialer Richtung inneren Fläche der Spannhaken 42 und der in radialer Richtung äußeren Fläche der Spindel 52 ist dabei so klein gewählt, dass die Spannhaken bei eingeführter Spindel 52 nicht außer Eingriff mit dem Vorsprungsabschnitt 48 des Hilfsspannrings 44 gelangen können. Die Schmiereinheit 10 kann somit nur nach Abziehen der aus Mutter 50 und Schmiereinheit 10 gebildeten Mutterneinheit von der Spindel 52 gelöst werden. Da die Spannhaken 42 im Eingriffszustand mit dem Hilfsspannring 44 auch eine gewisse Vorspannung in radialer Richtung nach Außen aufweisen, bedarf es auch dann noch einer äußeren Kraft, die die Spannringe nach innen drückt, um die Spannringe 42 außer Eingriff mit dem Hilfsspannring 44 zu bringen. Die endgültige Fixierung der Schmiereinheit 10 am Mutternhauptkörper 54 in axialer Richtung erfolgt durch Festziehen der Kontermutter 46 gegenüber dem Mutternhauptkörper 54.
In 3 erkennt man, dass der in radialer Richtung vom ersten Speicherbereich nach innen vorstehende Auftragerabschnitt 34 in die spiralförmig in der Außenfläche der Spindel 52 ausgebildete Wälzkörperlaufnut 58 eingreift, so dass sein freies Ende mit dem Grund der Wälzkörperlaufnut in Kontakt steht. Die Elastizität des aus einem Schaumstoff hergestellten Auftragerabschnitts 34 sorgt hierbei dafür, dass das freie Ende des Auftragerabschnitts 34 bei Betrieb des Kugelgewindetriebs immer mit der Wälzkörperlauffläche in Kontakt steht und Schmiermittel an diese abgeben kann.
4 zeigt das bereits in 2 gezeigte Schmierelement 12 einzeln und in vergrößerter Darstellung. In Ergänzung zu den bereits mit Bezug auf 2 dargelegten Erläuterungen erkennt man in 4 deutlich den einstückigen Aufbau des Schmierelements 12 mit dem strangförmig als Schnur oder Docht ausgebildeten und kreisringförmig gebogenen ersten Speicherbereich 22, an den sich in axialer Richtung des Kreisrings über einen Übergangsabschnitt 26 ein als Flachring ausgebildeter zweiter Speicherbereich 24 anschließt. Sowohl der erste Speicherbereich 22 als auch der zweite Speicher bereich 24 sind nicht zu einem vollen Ring geschlossen, sondern weisen je einen in axialer Richtung laufenden Spalt 30 bzw. 32 auf. An das dem Übergangsabschnitt 26 gegenüberliegende Ende des einen ringförmigen Strang bildenden ersten Speicherbereichs 22 grenzt der nach innen in radialer Richtung vorstehende Auftragerabschnitt 34 an. Der Auftragerabschnitt 34 ist durch Ausschneiden und Umbiegen eines an der Innenkante befindlichen Stirnbereichs des Materials des ersten Speicherbereichs gebildet. Der ringförmige erste Speicherbereich 22 hat einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt, wobei die Strömungsrichtung des Schmiermittelstroms durch den ersten Speicherbereich im Betrieb des Schmierelements (d. h. wenn über die am der Wälzkörperlauffläche anliegende Stirnfläche 35 des Auftragerabschnitts 34 Schmiermittel an die Wälzkörperlauffläche abgegeben wird) im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Kreisrings, d. h. senkrecht zu dessen quadratischer Querschnittsfläche, erfolgt. Auch der zweite Speicherbereich 24 ist ringförmig, besitzt jedoch einen Querschnitt in Form eines länglichen Rechtecks.
In 5 ist eine Schaumstoffplatte 70 abgebildet, aus der das in 4 gezeigte Schmierelement 12 hergestellt wird. Die Schaumstoffplatte 70 ist ursprünglich rechteckig ausgeschnitten, mit einer Längsseite und einer im Vergleich deutlich kürzeren Schmalseite. Von einer Schmalseite her ist ein länglicher Einschnitt parallel zur Längsseite ausgebildet, der bis fast an das gegenüberliegende Stirnende der Platte heranreicht. Dieser Ausschnitt dient zur Bildung der Aussparung 28 in axialer Richtung zwischen dem den ersten Speicherbereich 22 bildenden schmalen Streifen mit etwa rechteckigem Querschnitt und dem den zweiten Speicherbereich 24 bildenden breiteren Streifen mit Querschnitt in Form eines länglichen Rechtecks. An dem Stirnende des schmalen Rechteckstreifens, der den ersten Speicherbereich 22 bildet, ist das Material einmal parallel zur Flachseite des Rechtecks eingeschnitten und ein weiteres Mal senkrecht zur Flachseite des Rechtecks eingeschnitten, wobei der letztere Einschnitt nur durch die Hälfte der Stärke des Materials geführt ist. Durch diese beiden Schnittflächen sind zwei Bereiche mit etwa quadratischem Querschnitt am Stirnende gebildet, von denen der eine vollständig abgeschnitten wurde und der andere später den Auftragerabschnitt 34 bildet.
Als Material zur Herstellung des Schmierelements 12 dient ein offenzelliger Schaumstoff, bei dem ein Kunststoff aufgeschäumt und anschließend zu Platten mit dem gewünschten Raumgewicht, beispielsweise etwa 200 kg/m³, gepresst wird. Aus diesen Platten werden die das Schmierelement 12 bildenden Schaumstoffeinsätze mittels Wasserstrahlschneiden ausgeschnitten. Die Einsätze werden mit einem Schmiermittel, beispielsweise einem Schmieröl getränkt, und dann in den in 1 gezeigten Aufnahmeraum 16 der Schmiereinheit 10 eingesetzt. Anstatt eines rein offenzelligen Schaumstoffmaterials kann beispielsweise auch ein Schaumstoffmaterial verwendet werden, bei dem an der oberen und unteren Flachseite das offenzellige Schaumstoffmaterial geschlossenzellig ausgeführt ist. Dies bietet den Vorteil, dass das Schmiermittel durch die geschlossenzellig ausgeführten Randbereiche nicht austreten kann und somit im Wesentlichen nur parallel zu den Flachseiten strömen kann. Als Material für das Schmierelement 12 kommen hauptsächlich Kunststoffschaumstoffe in Frage, die durch Schäumen, Gelieren und nachfolgende Vulkanisation des Schaumes hergestellt sind. Die Dicke der so hergestellten Schaumstoffplatten kann zwischen 1,0 und 15,0 mm liegen. Beispielsweise haben sich Polyurethanschäume als geeignet erwiesen, die auf Basis von Ester hergestellt sind und etwa unter dem Handelsnamen Inducon, Normont und Cellofoam erhältlich sind.
Die 6 und 7 zeigen jeweils Ansichten einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schmierelements 120, die den Ansichten gemäß 4 und 5 entsprechen. Bei dem in 4 und 5 gezeigten Schmierelement sind solche Komponenten, die Komponenten des Schmierelements 12 gemäß den vorangehenden Figuren entsprechen, jeweils mit denselben Bezugszeichen, jedoch vermehrt um 100, bezeichnet. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird im Folgenden nur auf Unterschiede der Ausführungsform gemäß 6 und 7 gegenüber der vorangehend beschriebenen Ausführungsform näher eingegangen und zur Erläuterung der übrigen Aspekte auf die Beschreibung der vorangehenden Figuren verwiesen.
Bei der Ausführungsform gemäß 6 ist der Auftragerabschnitt 134 nur durch Anbringen eines im Wesentlichen parallel zur Flachseite der Schaumstoffplatte 170 verlaufenden Schlitzes und Umklappen des radial inneren Teilabschnitts nach innen gebildet. Die Querschnittsfläche des Auftragerabschnitts 134 ist also halb so groß wie diejenige des ersten Speicherbereichs 122, im Gegensatz zur in den vorangehenden Figuren gezeigten Ausführungsform, bei denen der Auftragerabschnitt im Wesentlichen ein Viertel der Querschnittsfläche des ersten Speicherbereichs hat. Der übrige Aufbau des Schmierelements 122 gemäß 6 und 7 ist identisch zu dem Schmierelement der vorangehenden Figuren.
In 8 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schmierelements 212 in Form eines spiralförmig gewickelten Strangs aus Schaumstoffmaterial abgebildet. Auch bei dieser Ausführungsform sind denjenigen Komponenten, die den bereits mit Bezug auf die vorangehenden Figuren gezeigten Ausführungsformen beschriebenen Komponenten entsprechen oder dieselbe Funktion haben, dieselben Bezugszeichen, jedoch vermehrt um 200 gegenüber der in 4 und 5 gezeigten Ausführungsform, zugeordnet. Auch bezüglich der in 8 gezeigten Ausführungsform wird auf die Beschreibung identischer Aspekte verzichtet und stattdessen auf die Beschreibung der vorangehenden Ausführungsformen verwiesen.
Das Schmierelement 212 gemäß 8 umfasst lediglich einen ersten Speicherbereich 222 mit daran angrenzendem Auftragerabschnitt 234, nicht jedoch einen zweiten Speicherbereich. Stattdessen ist der erste Speicherbereich 222 aus einem sehr langen strangförmigen Schaumstoffmaterial gebildet, welches derart spiralförmig aufgewickelt ist, dass sich ein Schmierelement 212 mit insgesamt im Wesentlichen ringförmiger Gestalt ergibt, welches ebenso wie die vorangehend beschriebenen Speicherelemente in den Aufnahmeraum 16 der Schmiereinheit 10 eingesetzt werden kann. Die ein zelnen Wicklungen des strangförmigen und spiralförmig aufgewickelten ersten Speicherbereichs 222 liegen dabei aneinander an. Um einen Schmiermitteltransport quer zur Längsrichtung des ersten Speicherbereichs 222, d.h. quer zur Umfangsrichtung des Schmierelements 212 durch einen „Windungskurzschluss" des Schmiermittelstroms zu verhindern, kann das Schmierelement 212 aus einem plattenförmigen und offenporigen Kunststoffschaum hergestellt sein, bei dem zwei einander gegenüberliegende Längsseitenflächen geschlossenzellig ausgeführt sind, so dass durch diese Seitenflächen hindurch kein Schmiermitteltransport stattfinden kann. Das Schmierelement 212 ist dann im ersten Speicherbereich 222 derart aufgewickelt, dass jeweils zwei der geschlossenzellig ausgeführten Seitenflächen aneinander anliegen.
Bei dem in 9 gezeigten Schmierelement 312, das wie das in 8 gezeigte Schmierelement 212 ebenfalls nur einen spiralförmig aufgewickelten und im Wesentlichen strangförmigen ersten Speicherbereich 322 mit daran angrenzendem Auftragerabschnitt 334 aufweist, ist zur Vermeidung eines „Windungskurzschlusses" eine ebenfalls spiralförmig aufgewickelte Lage 360 aus einem plattenförmigen, schmiermittelundurchlässigen Material (beispielsweise aus Kunststoff) zwischen den einzelnen Spiralwindungen des ersten Speicherbereichs 322 angeordnet. Durch diese Zwischenlage 360 werden die einzelnen Spiralwindungen des ersten Speicherbereichs 322 auf Abstand voneinander gehalten und bezüglich eines Transports von Schmiermittel quer zur Umfangsrichtung der Spiralwindungen voneinander isoliert.
Hinsichtlich der übrigen Aspekte entspricht die in 9 gezeigte Ausführungsform der in 8 gezeigten Ausführungsform. Auf die Beschreibung weiterer Aspekte wird daher verzichtet und stattdessen auf die Beschreibung der Ausführungsform gemäß 8 sowie der in den vorangehenden Figuren gezeigten Ausführungsformen verwiesen, wobei darauf hingewiesen wird, dass auch in 9 solche Komponenten, die bereits mit Bezugnahme auf die vorangehenden Ausführungsformen beschriebenen Komponenten entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen sind, jedoch gegenüber der Ausführungsform von 4 und 5 vermehrt um 300.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei den Ausführungsformen mit spiralförmig gewickeltem ersten Speicherbereich ein Windungskurzschluss auch dadurch verhindert werden kann, dass der strangförmige erste Speicherbereich in einen Schlauch aus Kunststofffolie eingesetzt wird und der Verbund aus Schaumstoff und Schlauch zur Spirale aufgewickelt wird, oder dadurch dass der strangförmige erste Speicherbereich mit einem Band aus Kunststofffolie spiralförmig umwickelt wird und dann der Verbund aus Schaumstoff und Band zur Spirale aufgewickelt wird.
Bei allen Ausführungsformen lässt sich durch geeignete Wahl der Breite des strangförmigen ersten Speicherbereichs und der Anzahl der Windungen das spiralförmig gewickelte Schmierelement an die Größe des Aufnahmeraums 16 im Hauptkörper 14 der Schmiereinheit 10 anpassen. Zum anderen lässt sich hierdurch auch die gewünschte maximale bzw. minimale Schmiermittelabgaberate beeinflussen. Der Querschnitt des Auftragerabschnitts wird im Allgemeinen immer so gewählt sein, dass er zu einem möglichst guten Kontakt mit der Laufbahnoberfläche führt.
Schließlich zeigt 10 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Schmierelements 412, das vor allem dem in den 4 und 5 gezeigten Schmierelement 12 sehr ähnlich ist. Komponenten, die solchen Komponenten entsprechen, die bereits unter Bezugnahme auf die in 4 und 5 gezeigte Ausführungsform beschrieben wurden, sind mit denselben Bezugszeichen, jeweils vermehrt um 400, versehen. Soweit die Funktion dieser Komponenten identisch ist, wird auf ihre Beschreibung verzichtet und stattdessen auf die Beschreibung bezüglich 4 und 5 verwiesen.
Bei dem in 10 gezeigten Schmierelement 412 ist in dem Spalt 428, der axial zwischen dem schmalen ringförmigen ersten Speicherbereich 422 mit etwa quadratischem Querschnitt und dem breiten ringförmigen zweiten Speicherbereich 424 ausgebildet ist, ein auf einer Seite offener Kunst stoffring 462 eingesetzt. Dieser Kunststoffring 462 hält den ersten Speicherbereich 422 auf Abstand vom zweiten Speicherbereich 424 und verhindert somit, dass der erste Speicherbereich außerhalb des Verbindungsabschnitts 426 mit dem zweiten Speicherbereich in Kontakt gelangt. Auf diese Weise wird ebenfalls verhindert, dass Schmiermittel vom zweiten Speicherbereich 424 in den ersten Speicherbereich 422 unter Umgehung des Verbindungsabschnitts 426 transportiert werden kann. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Schmiermittel auf jeden Fall den ersten Speicherbereich 422 entlang dessen kompletter Längserstreckung, d.h. in Umfangsrichtung des Rings durchströmen muss, bevor es zum Auftragerabschnitt 434 gelangt.
Für alle gezeigten Ausführungsformen haben sich als Schmiermittel Schmieröle mit einer Viskosität zwischen 70 und 90 mm²/Sek. bei 100°C und 900 bis 1000 mm²/Sek. bei 40°C als geeignet erwiesen, beispielsweise das unter dem Handelsnamen Mobil SHC600 Reihe 639 erhältliche Schmieröl, dessen Viskosität bei 100°C 79,5 mm²/Sek. beträgt und bei 40°C 933 mm²/Sek. beträgt.

Claims

Schmierelement (12; 112; 212; 312; 412) für Wälzkörperlaufbahnen, insbesondere von Linearanordnungen, mit einem Körper aus einem schmiermittelspeichernden Material, der einen mit einer Wälzkörperlauffläche (58) zur Abgabe von Schmiermittel in Kontakt bringbaren Auftragerabschnitt (34; 134; 234; 334; 434) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper in einem an den Auftragerabschnitt (34; 134; 234; 334; 434) angrenzenden ersten Speicherbereich (22; 122; 222; 322; 422) eine langgestreckte Form hat, wobei ein durch Abgabe von Schmiermittel am Auftragerabschnitt (34; 134; 234; 334; 434) ausgelöster Schmiermittelstrom durch den ersten Speicherbereich (22; 122; 222; 322; 422) im Wesentlichen in dessen Längsrichtung gerichtet ist.
Schmierelement (12; 112; 212; 312; 412) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftragerabschnitt (34; 134; 234; 334; 434) einstückig mit dem ersten Speicherbereich (22; 122; 222; 322; 422) ausgebildet ist.
Schmierelement (12; 112; 212; 312; 412) für Wälzkörperlaufbahnen, insbesondere von Linearanordnungen, mit einem Körper aus einem schmiermittelspeichernden Material, der einen mit einer Wälzkörperlauffläche (58) zur Abgabe von Schmiermittel in Kontakt bringbaren Auftragerabschnitt (34; 134; 234; 334; 434) umfasst, welcher einstückig mit dem ersten Speicherbereich (22; 122; 222; 322; 422) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper im ersten Speicherbereich (22; 122; 222; 322; 422) wenigstens einen Einschnitt zur Bildung des Auftragerabschnitts (34; 134; 234; 334; 434) aufweist.
Schmierelement (12; 112; 212; 312; 412) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper in einem an den Auftragerabschnitt (34; 134; 234; 334; 434) angrenzenden ersten Speicherbereich (22; 122; 222; 322; 422) eine langgestreckte Form hat, wobei ein durch Abgabe von Schmiermittel am Auftragerabschnitt (34; 134; 234; 334; 434) ausgelöster Schmiermittelstrom durch den ersten Speicherbereich (22; 122; 222; 322; 422) im Wesentlichen in dessen Längsrichtung gerichtet ist.
Schmierelement (12; 112; 212; 312; 412) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftragerabschnitt (34; 134; 234; 334; 434) in einem stirnseitigen Endbereich des ersten Speicherbereichs (22; 122; 222; 322; 422) angeordnet ist.
Schmierelement (12; 112; 212; 312; 412) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus einem offenzelligen Schaumstoff gebildet ist.
Schmierelement (12; 112; 212; 312; 412) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus einer Schaumstoffplatte (70; 170) ausgeschnitten ist.
Schmierelement (12; 112; 212; 312; 412) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper im ersten Speicherbereich (22; 122; 222; 322; 422) wenigstens einen Einschnitt aufweist, wobei. der Auftragerabschnitt (34; 134; 234; 334; 434) zwischen dem Einschnitt und Seitenflächen des Körpers oder zwischen den Einschnitten gebildet ist.
Schmierelement (12; 112; 212; 312; 412) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Bildung des Auftragerabschnitts (34; 134; 234; 334; 434) vorgesehene Bereich zwischen Einschnitt und Seitenfläche oder zwischen Einschnitten umklappbar ist, so dass er gegenüber der angrenzenden Oberfläche des Körpers abgewinkelt ist.
Schmierelement (12; 112; 212; 312; 412) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Auftragerabschnitts (34; 134; 234; 334; 434) kleiner ist als der Querschnitt des Körpers im ersten Speicherbereich (22; 122; 222; 322; 422).
Schmierelement (12; 112; 212; 312; 412) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper im ersten Speicherbereich (22; 122; 222; 322; 422) einen rechteckigen Querschnitt hat.
Schmierelement (12; 112; 212; 312; 412) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper wenigstens im ersten Speicherbereich (22; 122; 222; 322; 422) zu einer Spirale oder zu einem Ring gewickelt ist.
Schmierelement (12; 112; 212; 312; 412) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Spiralwindungen Abstand voneinander haben.
Schmierelement (312; 412) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einzelnen Spiralwindungen eine schmiermittelundurchlässige Zwischenlage (360, 462) angeordnet ist.
Schmierelement nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper im ersten Speicherbereich von einem Mantel aus im Wesentlichen schmiermittelundurchlässigem Material umhüllt ist, wobei der Verbund aus Körper und Mantel spiralförmig oder ringförmig gewickelt ist.
Schmierelement nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper im ersten Speicherbereich von einem Band aus im Wesentlichen schmiermittelundurchlässigem Material umwickelt ist und der Verbund aus Körper und Mantel spiralförmig oder ringförmig gewickelt ist.
Schmierelement (212) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus einer Platte aus offenzelligem Schaumstoff ausgeschnitten ist, wobei die Oberseite und Unterseite der Platte geschlossenzellig ausgeführt sind und wobei der Körper im ersten Speicherbereich (222) derart gewickelt ist, dass sich jeweils geschlossenzellig ausgeführte Seitenflächen berühren.
Schmierelement (12; 112; 412) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper einen an den langgestreckten ersten Speicherbereich (22; 122; 422) angrenzenden zweiten Speicherbereich (24; 124; 424) aufweist.
Schmierelement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Speicherbereich (24; 112; 424) ringförmig ausgebildet ist.
Schmiereinheit (10) für Laufbahnen von Wälzkörpern einer Linearanordnung, insbesondere eines Wälzkörperschraubtriebs, einer Profilschienenführung oder einer Büchsenführung, mit einem entlang eines linearen Führungselements (52) durch Wälzkörper beweglich geführten Muttern- oder Schlittenelement (50), umfassend ein Schmierelement (12; 112; 212; 312; 412) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schmiereinheit (10) an einem axialen Ende des Muttern- oder Schlittenelements (50) angebracht ist.
Schmiereinheit (10) nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch ein zylindrisch ausgebildetes Schmierelementgehäuse (14), in dem ein kreisringförmiger Aufnahmeraum (16) für das Schmierelement (12; 112; 212; 312; 412) ausgebildet ist, wobei eine Innenwand (38) des Schmierelementgehäuses (14) das lineare Führungselement (52), z. B. die Spindel eines Wälzkörperschraubtriebs oder die Zylinderführung einer Büchsenführung, umgibt.
Schmiereinheit nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Öffnung (40) in der Innenwand (38) des Schmierelementgehäuses (14) ausgebildet ist, durch die hindurch der Auftragerabschnitt (34; 134; 234; 334; 434) des Schmierelements (12; 112; 212; 312; 412) zum Kontakt mit der Wälzkörperlauffläche (58) geführt ist.
Schmiereinheit nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass in die Innenwand (38) des Schmierelementgehäuses (14) eine Auftragernase (36) einsetzbar ist, in der die Öffnung (40) für den Auftragerabschnitt (34; 134; 234; 334; 434) ausgebildet ist.
Schmiereinheit nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Aufnahmeraum (16) abschließender Deckel (18) vorgesehen ist.