DE102007042566A1

DE102007042566A1 - Fettschmiervorrichtung, Lageranordnung mit der Fettschmiervorrichtung sowie Verfahren zur Schmierung der Lageranordnung mit der Fettvorrichtung

Info

Publication number: DE102007042566A1
Application number: DE200710042566
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. Stute; Daniel Dipl.-Ing.(FH) Trippel
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Fischer Praezisionsspindeln De GmbH
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2009-03-12
Also published as: WO2009033569A1

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fettschmiervorrichtung, eine Lageranordnung mit der Fettschmiervorrichtung und ein Verfahren zur Schmierung der Lageranordnung in einer neuen Ausgestaltung vorzuschlagen. Hierzu wird eine Fettschmiervorrichtung 1 zur Schmierung von Lagern und/oder Lagerstellen mit einem Fettkammermodul 3a, b, c, welches einen Fettzylinder 14a, b, c zur Aufnahme eines Schmierfettvorrats, einen Kolben 15a, b, c, welcher in dem Fettzylinder 14a, b, c in einer Schieberichtung 13 verschiebbar gelagert ist, und einen Fettauslass 21a, b, c, durch den das Schmierfett bei einer Bewegung des Kolbens 15a, b, c herausgedrückt wird, aufweist, und mit einer Aktorik 2, welche ausgebildet und/oder angeordnet ist, den Kolben 15a, b, c in der Schieberichtung 13 zu bewegen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fettschmiervorrichtung zur Schmierung von Lagern und/oder Lagerstellen mit einem Fettkammermodul, welches einen Fettzylinder zur Aufnahme eines Schmierfettvorrats, einen Kolben, welcher in dem Fettzylinder in einer Schieberichtung verschiebbar gelagert ist, und einen Fettauslass, durch den das Schmierfett bei einer Bewegung des Kolbens herausgedrückt wird, aufweist, und mit einer Aktorik, welche ausgebildet und/oder angeordnet ist, den Kolben in der Schieberichtung zu bewegen.
Zur Schmierung von Lagern, zum Beispiel von Wälzkörperlagern oder dergleichen, werden diese oftmals vor dem Einbau mit einer sogenannten Lebensdauerschmierung versehen, die eine Schmierung über die zu erwartende Lebensdauer des Lagers sicherstellt. Eine Alternative zu den Lebensdauerschmierungen stellen Fettschmiervorrichtungen dar, die dem Lager den Schmierstoff über die Lagerlebensdauer verteilt zuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fettschmiervorrichtung, eine Lageranordnung mit der Fettschmiervorrichtung und ein Verfahren zur Schmierung der Lageranordnung in einer neuen Ausgestaltung vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch eine Fettschmiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Erfindungsgemäß wird eine Fettschmiervorrichtung vorgeschlagen, die zur Schmierung von Lagern und/oder Lagerstellen geeignet und/oder ausgebildet ist. Bei dem Lager kann es sich beispielsweise um ein Wälzkörperlager, insbesondere Spindellager, handeln. Als Lagerstellen sind vorzugsweise alle Kontaktbereiche zwischen zwei sich berührenden Bauteilen definiert, die sich im Betrieb gegeneinander bewegen. Die Fettschmiervorrichtung ist zur externen Anordnung zu dem Lager bzw. der Lagerstelle ausgebildet, insbesondere wird ein Fettreservoir außerhalb oder separat zu dem Lager und/oder der Lagerstelle angeordnet, wobei das Schmierfett über eine Zuführung an bzw. in das Lager oder die Lagerstelle geführt wird.
Die Fettschmiervorrichtung weist mindestens ein Fettkammermodul auf, welches in einer bevorzugten Ausführungsform als modulare Baueinheit realisiert ist. Das Fettkammermodul umfasst einen Fettzylinder, der einen Innenraum zur Aufnahme eines Schmierfettvorrats aufweist. In dem Fettzylinder ist ein Kolben in einer Schieberichtung verschiebbar gelagert, so dass durch eine Bewegung des Kolbens in Schieberichtung das Schmierfett aus dem Innenraum durch einen Fettauslass des Fettkammermoduls herausgedrückt wird. Bevorzugt ist der Innenraum im Querschnitt senkrecht zu der Schieberichtung rund oder kreisrund gestaltet, um Verhakungen oder Verkantungen zwischen Fettzylinder und Kolben zu vermeiden.
Zur Betätigung des Fettkammermoduls weist die Fettschmiervorrichtung eine Aktorik auf, die ausgebildet und/oder angeordnet ist, den Kolben in der Schieberichtung zu bewegen. Insbesondere beruht die Aktorik auf einem elektro-mechanischen Prinzip.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zu einer Realisierung eines häufigen Nachschmierens kleinster Schmierstoffmengen die Fettschmiervorrichtung derart ausgeführt, dass diese für eine intervallartige und/oder kontrollierte und/oder dosierte Abgabe von Schmierstoffmengen pro Schmierimpuls kleiner als 0,5 mm³, vorzugsweise kleiner als 0,05 mm³ ausgebildet ist und somit eine feine Auflösung der Volumendosierung erlaubt. Diese Schmierstoffmenge pro Schmierimpuls ist im Nanoliterbereich angesiedelt, so dass zur Nachlieferung von Schmierstoff in das Lager bzw. zu der Lagerstelle in adäquater Menge eine Vielzahl von Schmierimpulsen notwendig ist.
Diese häufige Zuführung von Kleinstmengen an Schmierstoff hat den Vorteil, dass das Betriebsverhalten des Lagers bzw. der Lagerstelle bei der Nachschmierung unverändert oder nahezu unverändert bleibt. Insbesondere bleiben das Niveau von Schwingungen und thermische Beeinflussungen bzw. thermische Dehnungseffekte des Lagers bzw. der Lagerstelle während der Nachschmierung nahezu unmessbar gering, so dass die Präzision des Lagers bzw. der Lagerstelle erhalten bleibt.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist die Fettschmiervorrichtung eine Steuerungsvorrichtung auf, die beispielsweise als Mikrocontroller oder dergleichen ausgebildet ist, und die programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch zur Ansteuerung der Fettschmiervorrichtung ausgebildet ist, wobei in einer bevorzugten Betriebsart die Schmierimpulse mit einem zeitlichen Impulsabstand von weniger als 30 Minuten, vorzugsweise weniger als 15 Minuten, ausgelöst werden.
Bei einer anwendungsangepassten Ausbildung der Erfindung weist der Fettzylinder ein Nutzvolumen für den Schmierfettvorrat von kleiner als 500 mm³, vorzugsweise kleiner als 300 mm³, und insbesondere kleiner als 200 mm³ auf. Betrachtet man die bevorzugten Schmierzyklen und die bevorzugte Schmierstoffmenge pro Schmierimpuls, so wird ersichtlich, dass der Schmierfettvorrat über mehrere Tausend Schmierimpulse, insbesondere über mehr als 10.000 Schmierimpulse an das Lager bzw. die Lagerstelle geführt wird.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung weist die Aktorik einen Schrittmotor auf. Derartige Schrittmotoren erlauben eine sehr gute Kontrolle über die Aktorikbewegung, so dass die Schmierstoffmengen sehr genau dosiert werden können. Beispielsweise werden pro Schmierimpuls weniger als 100 Vollschritte, vorzugsweise weniger als 50 Vollschritte und insbesondere weniger als 10 Vollschritte bzw. die entsprechende Anzahl von Halbschritten angesteuert.
Um die Dosiergenauigkeit weiter zu verbessern ist bevorzugt vorgesehen, dass die Aktorik ein Übersetzungsgetriebe, insbesondere ein Planetengetriebe umfasst, welches mit einer Übersetzung größer 10:1, vorzugsweise größer 30:1, insbesondere größer 60:1, ausgebildet ist.
Zur Umsetzung der Rotationsbewegung eines Motors oder des Schrittmotors der Aktorik bzw. des Übersetzungsgetriebes in eine Linearbewegung weist die Aktorik bevorzugt einen Spindelgewindetrieb auf, welcher zwischen dem Schrittmotor und dem Kolben angeordnet ist.
Um eine besonders platzsparende Integration der Fettschmiervorrichtung zu ermöglichen, ist es bevorzugt, dass Schrittmotor, Spindelgewindetrieb und Kolben in der Schieberichtung orientiert angeordnet sind. Insgesamt zeigt die Fettschmiervorrichtung eine stabförmige Gestalt, welche optional mit einem Flansch zur Anbindung an ein Gehäuse ausgebildet ist.
Zur Übergabe des Schmierfetts an das Lager bzw. an die Lagerstelle weist die Fettschmiervorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform an den Fettauslass angekoppelte Mikroschläuche, zum Beispiel PTFE-Schläuche insbesondere mit einem Innendurchmesser von kleiner oder gleich 1,0 mm auf.
Bei einer besonders vielseitig einsetzbaren Ausführungsform der Erfindung zeigt die Fettschmiervorrichtung eine Mehrzahl der Fettkammermodule, welche seriell angeordnet und durch die gemeinsame Aktorik antreibbar sind. Bei dieser Ausführungsform wird über die Aktorik ein erster Kolben eines ersten Fettkammermoduls angetrieben, welcher insbesondere unmittelbar an die Unterseite eines zweiten Kolbens eines zweiten Fettkammermoduls anstößt und diesen in Schieberichtung verschiebt. Weitere Fettkammermodule sind optional in analoger Weise zu ergänzen. Anders ausgedrückt bilden die Kolben der verschiedenen Fettkammermodule eine kinematische, serielle Kette.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 10, welche eine Fettschmiervorrichtung wie sie soeben beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Derartige Lageranordnungen werden insbesondere in schnelldrehende Maschinen, wie zum Beispiel Motorspindeln für Werkzeugmaschinen, Strömungsmaschinen, Turbomaschinen und speziell ETC(Electrical Turbo Compressor)-Einheiten für die Luftversorgung von Brennstoffzellen verwendet.
Bei dem Anwendungsgebiet der ETC-Einheiten oder allgemeiner bei Turboverdichter- und/oder Expandereinheiten, insbesondere bei zur Oxidantenversorgung von Brennstoffzellen besteht ein nahezu linearer Zusammenhang zwischen der abrufbaren Leistung und der Drehzahl des Antriebs, so dass zur Erzielung von kompakten Abmessungen der Einheiten hohe Drehzahlen erforderlich sind. Diese Forderung gilt sowohl für den Elektromotor als auch für die Aerodynamikkomponenten und kann durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Lageranordnung erfüllt werden. Somit wird auch eine Turboverdichter- und/oder Expandereinheit bzw. eine Brennstoffzellenvorrichtung für den mobilen Einsatz in Fahrzeugen mit dieser Einheit offenbart, wobei die Einheit beispielsweise als Turbokompressor mit Radialverdichter ausgebildet ist und eine erfindungsgemäße Lageranordnung aufweist.
Bei dem Anwendungsgebiet der Werkzeugmaschinen werden beispielsweise Hochgeschwindigkeits-Schrägkugellager verwendet, die auch als Spindellager bezeichnet werden und insbesondere für hohe Drehzahlkennwerte n × d_m (Drehzahl × freier Durchmesser des Lagers) geeignet sind. Die maximal erreichbaren Drehzahlkennwerte werden jedoch durch den Einfluss der tribologischen Beanspruchung des Lagers begrenzt. Durch die erfindungsgemäße Lageranordnung kann die Grenze des Drehzahlkennwerts weiter nach oben verschoben werden. Insbesondere bei einer Ausbildung des Lagers in der Lageranordnung als Hochgenauigkeits-Schrägkugellager mit Keramikkugeln (Siliziumnitrid) als Wälzkörper werden beispielsweise die folgenden Betriebsparameter erreicht bzw. toleriert:
Drehzahlkennwert: > 1,8 × 10⁶
Mögliche Betriebstemperaturen: –40°C bis +150°C
Feuchte Umgebung
Vibrationen
Vertikale Einbaulage
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schmierung der Lageranordnung, wobei durchschnittlich, das heißt vorzugsweise über eine Betriebsdauer von mehr als 100, insbesondere von mehr als 1.000 Stunden, mehr als ein Schmierstoffimpuls pro Stunde zur Ausgabe einer Schmierstoffmenge erfolgt. Vorzugsweise ist die pro Schmierstoffimpuls ausgegebene Schmierstoffmenge im Nanoliterbereich, so dass das verfügbare Schmierstoffvolumen in der Fettschmiervorrichtung über mehrere Tausend, vorzugsweise mehrere 10.000 Schmierstoffimpulse ausgegeben wird.
Bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schmierstoffimpuls regelmäßig, das heißt, in jeweils gleichen zeitlichen Abständen ausgelöst. Diese Ausführungsform stellt nur geringe Anforderung an die dazugehörige Steuerungseinrichtung.
Bei einer anderen Ausführungsalternative wird der Schmierstoffimpuls in Abhängigkeit von Betriebsparametern bedarfsgerecht ausgelöst. Hierzu werden eine oder mehrere der nachfolgenden Betriebsparameter messtechnisch aufgenommen:
Drehfrequenz des gelagerten Teils,
Temperatur des Lagers oder des gelagerten Teils,
abgegebene Leistung und/oder
Schwingungsamplitude.
Eine, einige oder alle dieser Betriebsparameter werden in einer Regelung dazu verwendet, bedarfsgerecht Schmierstoffimpulse auszulösen. Hierzu können als Kontrollstrategien beliebige bekannte Verfahren, wie zum Beispiel Regelkreise, Steuerkreise, adaptive und nicht adaptive Regler, fuzzy logic, neuronale Netze, etc. eingesetzt werden.
Bei einer bevorzugten Implementierung der Erfindung wird die Fettschmiervorrichtung derart mit dem Lager oder der Lagerstelle verbunden, so dass der Druck in dem Fettzylinder nach Ausgabe einer Schmierstoffmenge drucklos ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass einer Entmischung zwischen Grundöl und Verdicker des Schmierstoffs, wie sie bei einer ständigen Druckbeaufschlagung entstehen könnte, entgegengewirkt wird. Bei der bevorzugten Implementierung wird das Schmierfett nur kurzzeitig während des Schmierimpulses unter Druck von beispielsweise 3 bar bis 6 bar gesetzt, welcher sich durch Ausgabe der Schmiermenge zeitnah abbaut.
Neben den Vorteilen der minimalen relevanten Abweichung in der Präzision der Lagerung durch Temperaturanstieg bzw. Änderung des Vibrationsniveaus ergeben sich weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Fettschmiervorrichtung durch ein leicht integrierbares Design, welches über eine Flanschanbindung und kompakte Bauweise realisiert ist, und durch eine modulare Ausbildung, da in Abhängigkeit der zu schmierenden Lagerstellen eine entsprechende Anzahl von Fettkammermodulen auf die Aktorik aufgesetzt wird.
Die Fettkammermodule sind nach der Entleerung wieder befüllbar und sind bevorzugt verschleißarm oder verschleißfrei ausgelegt. Auch die Aktorik kann nach Erreichen eines Endpunktes in einfacher Weise mittels des Schrittmotors wieder in die Ausgangslage gebracht werden und ist daher ebenso nahezu verschleißfrei.
Letztlich sind sämtliche Komponenten der Fettschmiervorrichtung günstig zu beschaffen, so dass die Umsetzung der Erfindung auch in einer Serienfertigung in Hinblick auf die Kosten vorteilhaft realisierbar ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dabei zeigt:
1 eine schematische dreidimensionale Darstellung einer Fettschmiervorrichtung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Längsschnittdarstellung der Fettschmiervorrichtung in 1 in einer Schnittebene parallel zur Längsachse;
3 eine schematische Schnittdarstellung der Fettschmiervorrichtung in 1 in einer Schnittebene senkrecht zur Längsachse im Bereich einer Fettkammer;
4 qualitative Vergleichsmessung zwischen einer konventionell geschmierten Lagerstelle und einer erfindungsgemäß geschmierten Lagerstelle zur Illustration der Erfindung.
Die 1 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung eine Fettschmiervorrichtung 1, die beispielsweise zur Schmierung von schnelldrehenden Spindellagern in Werkzeugmaschinen oder auch zur Schmierung von Lageranordnungen in Strömungsmaschinen zur Kompression, Beschleunigung oder Entspannung von Oxidanten in Brennstoffzellenanordnungen, insbesondere im mobilen Bereich, zum Beispiel bei Fahrzeugen, einsetzbar ist.
Die Fettschmiervorrichtung 1 weist einen Aktor 2 auf, auf dem eine Mehrzahl, in dem in 1 gezeigten Beispiel drei Fettkammermodule 3a, b, c aufgesetzt sind. Aktor 2 und Fettkammermodule 3a, b, c sind seriell zueinander angeordnet, so dass sich die Fettschmiervorrichtung 1 in einer stabförmigen Ausprägung zeigt.
Im Bereich der Aktorik 2 weist die Fettschmiervorrichtung 1 einen Flansch 4 auf, mit dem diese an einem Gehäuse oder dergleichen befestigt werden kann. Zur Spannungsversorgung und zur Übergabe von Steuerungssignalen zeigt der Aktor 2 eine Buchse 5, welche an dem den Fettkammermodulen 3a, b, c entgegengesetzten, freien Ende der Fettschmiervorrichtung 1 angeordnet ist.
Die drei Fettkammermodule 3a, b, c weisen jeweils einen Schmiernippel 6a, b, c auf, welcher ausgebildet ist, einen Schlauch, insbesondere einen Mikroschlauch, mit einem Außendurchmesser von zum Beispiel 1,8 mm und einem Innendurchmesser von 1,0 mm aufzunehmen. Die nicht dargestellten Mikroschläuche dienen dazu, das aus den Schmierkammermodulen 3a, b, c bzw. der Fettschmiervorrichtung 1 austretende Schmierfett zu den zu schmierenden Lagern zu führen.
Die 2 zeigt die Fettschmiervorrichtung 1 1 in einem schematischen Längsschnitt. Der Aktor 2 weist eine Motorhülse 7 auf, welche in Form eines Zylinders ausgebildet ist. Auf der der Buchse 5 zugewandten Seite der Motorhülse 7 ist diese mit einem Steckeradapter 8 abgeschlossen, welcher die Buchse 5 trägt. In der Motorhülse 7 ist ein Schrittmotor 9 integriert, welcher in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von 10 mm hat. Der Schrittmotor 10 kann in bekannter Weise durch Vollschritte oder Halbschritte angesteuert werden. In dem Schrittmotor 9 integriert und in der 2 nicht dargestellt ist ein Planetengetriebe angeordnet, welches die Drehbewegung des Schrittmotors 9 mit einer Übersetzung von 64:1 übersetzt.
Auf die Ausgangswelle 10 des nicht dargestellten Planetengetriebes ist ein Sechskantwellenadapter 11 aufgesetzt, welcher die Ausgangswelle 10 formschlüssig umgreift und mit dieser drehfest verbunden ist. Radial außenseitig greift der Wellenadapter 11 in eine drehfest gelagerte Gewindespindel 12 der Größe M5 ein, so dass bei einer Drehung der Ausgangswelle 10 und somit des Wellenadapters 11 die Gewindespindel 12 in eine Schieberichtung 13 verschoben wird.
An den Gewindespindelbereich angrenzend ist das erste Fettkammermodul 3a angeordnet, welches einen Fettzylinder 14a und einen in dem Fettzylinder 14a in Schieberichtung 13 verschiebbar gelagerten Kolben 15a aufweist. Der Fettzylinder 14a ist als Hohlzylinder ausgebildet und umfasst einen Kammerbereich 16a, welcher im Querschnitt senkrecht zu der in der 2 gezeigten Darstellung kreisrund ausgebildet ist und endseitig durch einen Boden 17a begrenzt ist. Der Kolben 15a schließt den Kammerbereich 16a durch einen kreisrunden Scheibenabschnitt 18a in Richtung des Aktors 2 ab, wobei der Scheibenabschnitt 18a gegenüber dem Fettzylinder 14a mittels eines ersten O-Rings abgedichtet ist. Weiterhin weist der Kolben 15a einen Stempelfortsatz 19a auf, welcher sich durch eine Durchgangsöffnung 20a durch den Boden 17a des Fettzylinders 14a erstreckt. Der Stempelfortsatz 19a ist gegenüber dem Fettzylinder 14a im Bereich des Bodens 17a mit einem zweiten O-Ring abgedichtet. Zur Abgabe des Schmierfetts aus dem Kammerbereich 16a weist der Fettzylinder 14 eine Auslassöffnung 21a auf. Die weiteren Fettkammermodule 3b und 3c sind in analoger Weise aufgebaut.
Im Betrieb wird der Schrittmotor 9 derart angesteuert, dass die Gewindespindel 12 in Schieberichtung 13 herausgeschoben wird. Diese drückt unmittelbar auf den Scheibenabschnitt 18a des Kolbens 15a, so dass dieser ebenfalls in Schieberichtung 13 bewegt wird und ein Axialhub erzeugt wird. Als Folge davon wird das Volumen in dem Kammerbereich 16a verringert und Schmierfett durch die Auslassöffnung 21a herausgedrückt. Ferner wird der Stempelfortsatz 19a durch die Durchgangsöffnung 20a im Boden 17a geschoben, so dass diese auf einen weiteren Kolben 15b in einem weiteren Fettzylinder 14b des zweiten Fettkammermoduls 3b drückt. Als Folge der Verschiebung des Kolbens 15a wird auch der Kolben 15b verschoben, so dass auch in dem zweiten Fettkammermodul 3b das Schmierfett durch die Auslassöffnung 21b gedrückt wird. Das dritte Fettkammermodul 3c ist in analoger Weise an das zweite Fettkammermodul 3b angesetzt. Prinzipiell kann je nach Bedarf eine beliebige Anzahl von Fettkammermodulen 3 an den Aktor 2 angesetzt werden.
Die 3 zeigt das Fettkammermodul 3a in einer schematischen Querschnittdarstellung senkrecht zur Längserstreckung entlang der Schnittlinie C in der 2 wobei zu erkennen ist, dass der Kammerbereich 16a durchflussoffen zu einer Schmierbohrung 22a ausgebildet ist, in die der Schmiernippel 6a eingeschraubt ist.
Im Betrieb wird die Fettschmiervorrichtung durch eine nicht dargestellte Steuerungsvorrichtung so angesteuert, dass diese für das Beispiel der ETC-Einheiten über eine Betriebsdauer von 3.000 Stunden ca. 12.000 Schmierimpulse bereitstellt. Bei jedem Schmierimpuls wird der Schrittmotor derart angesteuert, dass dieser sich um eine bestimmte Anzahl von Voll- bzw. Halbschritten bewegt wird, und zwar derart, dass eine Fördermenge je Schmierimpuls von weniger als 0,5 mm³ pro Schmierkammermodul 3a, b, c ausgegeben wird. Durch die sehr geringe Menge zudosiertem Schmierstoff an die Lagerstelle ergeben sich keine praktisch relevanten Abweichungen in der Präzision der Lagerstelle. Insbesondere ist kein Temperaturanstieg oder eine Änderung des Vibrationsniveaus der Lagerstelle zu erwarten. Das Schmierstoffvolumen in dem Kammerbereich 16a ist bevorzugt als die fünffache Menge der Erstbefüllung des jeweiligen zu schmierenden Lagers ausgebildet und beträgt beispielsweise 500 mm³.
Wie sich aus den Darstellungen ergibt, ist die Fettschmiervorrichtung 1 an verschiedene Lagerungen durch die von der Aktorik 2 unabhängigen Fettkammermodule 3a, b, c anpassbar, so dass beispielsweise auch Fettkammermodule 3 mit verschiedenen Kammerbereichsvolumen eingesetzt werden können. Auch die Anzahl der Fettkammermodule 3a, b, c ist beliebig wählbar, und insbesondere an die Anzahl der Lagerstellen anpassbar. Die Fettkammermodule 3a, b, c sind nach der Entleerung wieder befüllbar, der Aktor 2 selbst ist nahezu verschleißfrei. Ein weiterer Vorteil der Fettschmiervorrichtung ist darin zu sehen, dass das Schmierfett nur kurzzeitig beim Schmierimpuls unter Druck gesetzt wird und in der übrigen Zeit drucklos ist, so dass keine Trennung von Grundöl und Verdicker des Schmierfetts zu erwarten ist.
Die 4 zeigt eine qualitative Vergleichsmessung mit einer Messkurve 23 einer ersten Lagerstelle, welche über eine Fettschmiervorrichtung – in üblicher Weise – mit einer großen Schmierstoffmenge pro Schmierimpuls in großen zeitlichen Abständen und einer Messkurve 24 einer zweiten Lagerstelle, welche – der Erfindung folgend – in deutlich kleineren Intervallen mit kleinsten Schmierstoffmengen versorgt wird. Die X-Achse ist als Zeitachse ausgebildet, auf der Y-Achse ist qualitativ die Temperatur und das Schwingungsniveau der der Lagerstellen aufgetragen. Wie sich aus der Darstellung ergibt, führt die Strategie des häufigen Nachschmierens kleinster Schmierstoffmengen zu deutlich geringeren Belastungen der Lagerstelle als die übliche Methode. Die Schmierstoffmengen sind bei der erfindungsgemäßen Strategie in der Größenordnung von Nanolitern angesiedelt, die zeitlichen Abstände zwischen den Schmierimpulsen betragen im Betrieb der Lagerstelle im Durchschnitt weniger als 1 Stunde. Alternativ hierzu kann der Schmierstoff auch kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich zugeführt werden.
Die Schmierstoffmenge und der zeitliche Abstand zwischen den Schmierimpulsen können zum einen konstant eingestellt sein. Bei einem komplexeren Ausführungsbeispiel können diese Schmierstoffparameter auch bedarfsgerecht adaptiert werden, wobei die Anpassung der Schmierstoffparameter auf Basis einer oder mehrerer der folgenden Betriebsparameter erfolgt: Drehfrequenz der Lagerstelle, Lagerstellentemperatur, Leistung und/oder Schwingung der Lagerstelle. Bei einem Anstieg der Werte der genannten Betriebsparameter wird tendenziell die Schmiergebrauchsdauer verkürzt. Über eine intelligente Schmierstrategie kann insbesondere die Impulszeit, also die Zeit zwischen zwei Schmierimpulsen, an die gegebenen Einsatzbedingungen angepasst werden. Beispielsweise wird die Impulszeit bei einem Betrieb der Lagerstelle im unteren oder mittleren Drehzahlbereich gegenüber einer Impulszeit bei einem Betrieb im hohen Drehzahlbereich verkürzt.

Claims

Fettschmiervorrichtung (1) zur Schmierung von Lagern und/oder Lagerstellen mit einem Fettkammermodul (3a, b, c), welches einen Fettzylinder (14a, b, c) zur Aufnahme eines Schmierfettvorrats, einen Kolben (15a, b, c), welcher in dem Fettzylinder (14a, b, c) in einer Schieberichtung (13) verschiebbar gelagert ist, und einen Fettauslass (21a, b, c), durch den das Schmierfett bei einer Bewegung des Kolbens (15a, b, c) herausgedrückt wird, aufweist, und mit einer Aktorik (2), welche ausgebildet und/oder angeordnet ist, den Kolben (15a, b, c) in der Schieberichtung (13) zu bewegen.
Fettschmiervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Fettschmiervorrichtung zur intervallartigen und/oder kontrollierten Abgabe von Schmierstoffmengen kleiner als 0,5 mm³ pro Schmierimpuls ausgebildet ist.
Fettschmiervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Steuerungsvorrichtung, wobei die Steuerungsvorrichtung programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch zur Ansteuerung der Fettschmiervorrichtung ausgebildet ist, so dass diese Schmierimpulse mit einem Impulsabstand von weniger als 30 Minuten umsetzt.
Fettschmiervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fettzylinder (14a, b, c) ein Nutzvolumen für den Schmierfettvorrat kleiner als 500 mm³, vorzugsweise kleiner als 300 mm³ und insbesondere kleiner als 200 mm³ aufweist.
Fettschmiervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorik (2) einen Schrittmotor (9) umfasst.
Fettschmiervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorik (2) ein Übersetzungsgetriebe, insbesondere ein Planetengetriebe umfasst.
Fettschmiervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorik (2) einen Spindelgewindetrieb (12) umfasst, welcher vorzugsweise operativ zwischen dem Schrittmotor (9) und dem Kolben (15a, b, c) gekoppelt ist.
Fettschmiervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Schrittmotor, Spindelgewindetrieb und Kolben in der Schieberichtung (13) orientiert angeordnet sind.
Fettschmiervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Fettkammermodulen (3a, b, c), die seriell angeordnet und durch die gemeinsame Aktorik (2) antreibbar sind.
Lageranordnung, vorzugsweise in einer Werkzeugmaschine, einer Strömungsmaschine oder in einer Kompressorvorrichtung, insbesondere in Automobilen, gekennzeichnet durch eine Fettschmiervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Schmierung der Lageranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass durchschnittlich mehr als 1 Schmierstoffimpuls pro Stunde zur Ausgabe einer Schmierstoffmenge erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das verfügbare Nutzvolumen für den Schmierstoff über mehrere tausend Schmierstoffimpulse ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierstoffimpuls regelmäßig ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierstoffimpuls in Abhängigkeit von Betriebsparametern bedarfsgerecht ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die bedarfsgerechte Auslösung auf Basis einer, einiger oder aller der nachfolgenden Parameter erfolgt: Drehfrequenz des gelagerten Teils, Temperatur, insbesondere Lagertemperatur, Leistung, Schwingung.