DE102008006150A1

DE102008006150A1 - Wälzkörper mit Schmiermitteldepot sowie Wälzkörperlager

Info

Publication number: DE102008006150A1
Application number: DE102008006150A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen FANDRE; Alexander Tietz
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-01-26
Filing date: 2008-01-26
Publication date: 2009-07-30
Also published as: EP2245323A1; US20110064345A1; EP2245323B1; WO2009092367A1

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Wälzkörper für ein Wälzkörperlager bzw. ein entsprechendes Wälzkörperlager vorzuschlagen, welches eine verbesserte Schmierung aufweist. Hierzu weist ein Wälzkörper 4 für ein Wälzkörperlager 1 mit einem Grundkörper, welcher eine Aufnahme 5 aufweist, und mit einem Schmiermitteldepot 8, vorgeschlagen, wobei das Schmiermitteldepot 8 in der Aufnahme 5 angeordnet ist, und mit einer Haltevorrichtung 7, die in der Aufnahme 5 angeordnet ist und eine randseitepot 8 bildet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Wälzkörper für ein Wälzkörperlager mit einem Grundkörper, welcher eine Aufnahme aufweist, und mit einem Schmiermitteldepot, wobei das Schmiermitteldepot in der Aufnahme angeordnet ist, sowie ein Wälzkörperlager mit mindestens einem derartigen Wälzkörper.
Wälzkörperlager, wie zum Beispiel Kugellager oder Rollenlager, weisen üblicherweise eine Mehrzahl von Wälzkörpern auf, welche im Betrieb zwischen zwei Laufbahnen abwälzen. Bei Axial- oder Radialwälzlagern können die Laufbahnen beispielsweise auf Scheiben oder Ringen angeordnet sein, bei Linearwälzlager sind die Laufbahnen auf einem Laufkörper angeordnet.
Es ist üblich, die Wälzkörper in den Wälzkörperlager mit Schmierstoff zu versorgen. Hierbei ist es beispielsweise bekannt, eine externe Schmierstoffzuführung zu verwenden, welche im Betrieb ständig oder intervallartig dem Wälzkörperlager Schmierstoff zuführt. Bei einer möglichen Alternativ werden vorgeschmierte bzw. lebensdauergeschmierte Wälzkörperlager eingesetzt, welche bereits bei der Fertigung mit einem Schmiermitteldepot gegebenenfalls für ihre gesamte Lebensdauer versehen sind.
Die Druckschrift JP 2004-176771 A (Publication number) offenbart ein Kegelrollenlager mit einer Mehrzahl von Kegelrollen als Wälzkörper, wobei mindestens eine Kegelrolle ein integriertes Schmierstoffdepot aufweist. Insbesondere wird eine Herstellmethode für feststoffgeschmierte Kegelrollen dargelegt, wobei die Kegelrolle eine gestufte und kegelstumpfförmige Durchgangsöffnung erhält, in die ein Formstück aus einem Festschmierstoff eingeführt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Wälzkörper für ein Wälzkörperlager bzw. ein entsprechendes Wälzkörperlager vorzuschlagen, welcher eine verbesserte Schmierung aufweist.
Diese Aufgabe wird durch einen Wälzkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 11 sowie mit einem Wälzkörperlager mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
Der Wälzkörper gemäß der Erfindung ist für ein Wälzkörperlager geeignet und/oder ausgebildet und weist einen Grundkörper auf, an dessen Außenseiten Kontakt- bzw. Wälzflächen angeordnet sind, die im Betrieb auf korrespondierenden Laufbahnen abwälzen. Der Wälzkörper kann in der allgemeinsten Ausführung der Erfindung eine beliebige Form aufweisen, insbesondere kann der Wälzkörper als eine Kugelrolle, Kegelrolle oder Zylinderrolle etc. ausgebildet sein. Das Wälzkörperlager kann als ein Axial, Radiallager oder als ein Linearlager realisiert sein. Prinzipiell ist der erfindungsgemäße Wälzkörper in jeder Bauform von Wälzkörperlagern einsetzbar. Das Material des Grundkörpers ist bevorzugt Metall, insbesondere Stahl, alternativ können auch Kunststoff, Keramik oder Buntmetall zum Einsatz kommen.
Der Grundkörper weist eine Aufnahme, also insbesondere eine Aussparung auf, welche so dimensioniert ist, dass ein Schmiermitteldepot in der Aufnahme angeordnet werden kann.
Das Schmiermitteldepot umfasst ein festes oder flüssiges Schmiermittel, insbesondere ein Öl oder ein Fett oder ein beliebiges anderes Schmiermittel. Das Schmiermitteldepot ist in dem Wälzkörper festgelegt oder integriert und wird gemeinsam mit diesem im Betrieb bewegt.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine Haltevorrichtung für das Schmiermitteldepot zu verwenden, welche in der Aufnahme angeordnet ist und zumindest abschnittsweise eine randseitige Begrenzungsfläche für das Schmiermittedepot bildet und insbesondere das Schmiermitteldepot seitlich begrenzt.
Eine Überlegung der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Festlegung des Schmiermitteldepots, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, anfällig gegenüber Verletzungen des Schmiermitteldepots bei oder nach der Montage ist, da das Formstück sehr empfindlich ist. Im schlechtesten Fall, kann eine Verletzung des Formstücks zu einer ungenügenden Füllung des Wälzkörpers mit Schmierstoff führen.
Demgegenüber wird in der Erfindung vorgeschlagen, eine ergänzende Haltevorrichtung zu verwenden, welche eine randseitige Begrenzungsfläche für das Schmiermitteldepot bildet und dieses in der Aufnahme fixiert. Insbesondere dient die Begrenzungsfläche zur formschlüssigen Aufnahme oder Anlage des Schmiermitteldepots. Mit der erfindungsgemäßen Weiterbildung wird das Schmiermitteldepot zumindest im Bereich der Begrenzungsfläche gegenüber Verletzungen geschützt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Aufnahme als eine Durchgangsöffnung, insbesondere durch ein Rotationszentrum oder längs einer Rotationsachse des Wälzkörpers realisiert. Bei dieser Ausführungsform kann das Schmiermittel des Schmiermitteldepots an zwei Ausgangsseiten der Aufnahme in das Wälzkörperlager ausgebracht werden.
Bei einer weiteren Alternative der Erfindung ist die Aufnahme als ein Sackloch ausgebildet, weist somit nur eine Ausgangsseite für das Schmiermittel auf.
Bei einer fertigungstechnisch günstig herstellbaren Variante zeigt die Aufnahme über deren Tiefenerstreckung durch den Wälzkörper einen konstanten Querschnitt. Besonders bevorzugt ist die Aufnahme als eine Bohrung ausgebildet. Der freie Durchmesser der Bohrung beträgt beispielsweise weniger als die Hälfte des Durchmessers des Wälzkörpers, um eine ausreichende Stabilität des Wälzkörpers zu gewährleisten.
Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung weist die Aufnahme über deren Tiefenerstreckung einen variablen Querschnitt auf. Insbesondere kann die Aufnahme an die Form des Wälzkörpers angepasst sein (z. B. konisch für Kegelrollen). Eine mögliche Ausführungsform liegt darin, dass der Querschnitt zumindest abschnittsweise parallel zu der Wälzfläche des Wälzkörpers oder zumindest annähernd parallel dazu verläuft. Beispielsweise kann eine Kegelrolle eine konusförmige Aufnahme aufweisen. Bei einer anderen Ausführungsform zeigt die Aufnahme an einer oder beiden Ausgangsseiten eine trichterförmige Verbreiterung, um das Schmiermittel besser aus der Aufnahme auszubringen zu können. Kombinationen dieser Ausführungsformen sind ebenfalls möglich.
Es ist bevorzugt, dass die Begrenzungsfläche eine Halte- und/oder eine Dosierfunktion für das Schmiermittel umsetzen.
Bei einer konstruktiven Realisierung der Erfindung bildet die Haltevorrichtung an einer oder an beiden Ausgangsseiten der Aufnahme eine vorzugsweise senkrecht zu der Tiefenerstreckung der Aufnahme ausgerichtete Begrenzungsfläche bzw. -flächen für das Schmiermitteldepot, welche die Ausgangsseiten abdecken.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Begrenzungsfläche als Teil eines Deckelabschnitts ausgebildet, wobei der Deckelabschnitt bevorzugt eine oder mehrere Löcher aufweist, durch die das Schmiermittel austreten kann, so dass die Begrenzungsfläche die Dosierfunktion umsetzt. Optional kann der Deckelabschnitt in einen Hülsenabschnitt übergehen, welcher sich radial außenseitig an der Aufnahme abstützt, wobei der Deckelabschnitt dann verstärkt die Haltefunktion realisiert.
Bei einer möglichen Umsetzung der Erfindung ist die Haltevorrichtung als eine Kapsel ausgebildet. Diese Kapsel kann bei der Montage des Wälzkörpers bzw. des Wälzkörperlagers als schmiermittelgefüllte Einheit in die Aufnahme beispielsweise eingesteckt, eingeschoben und/oder eingepresst werden.
Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die Kapsel einteilig ausgebildet ist und das Schmiermitteldepot bis auf Austrittslöcher vollständig umschließt. Diese Kapsel kann besonders einfach in den Wälzkörper eingesetzt oder – z. B. bei Wartungsarbeiten – ausgetauscht werden.
Alternativ ist die Kapsel mehrteilig, bevorzugt zweiteilig ausgebildet. Hierbei kann die Kapsel zusammensteckbar ausgebildet sein, so dass die Kapsel in einem ersten Schritt mit dem Schmiermittel gefüllt und in einem zweiten Schritt zusammengesteckt und dann in den Wälzkörper eingeführt wird. Es ist auch denkbar, dass die Kapsel eine oder mehrere Teilungsebenen aufweist, vorzugsweise eine Teilungsebene welche die Kapsel in Tiefenerstreckung in der Aufnahme mittig teilt, so dass im Bereich der Teilungsebenen Spalte, insbesondere Ringspalte für einen kontrollierten Austritt des Schmiermittels gegeben sind.
Bei einer weniger bevorzugten Ausführungsform ist die Haltevorrichtung als eine Hülse oder ein anderer Körper ausgebildet, die bzw. der an der bzw. den Ausgangsseiten der Aufnahme geöffnet ist. Diese Ausführungsform setzt im Wesentlichen nur die Haltefunktion um.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung bzw. bei einem weiteren Gegenstand der Erfindung ist das Schmiermitteldepot als ein mit Schmiermittel getränkter Schwamm ausgebildet. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Schwamm elastisch oder komprimierbar ausgebildet ist, so dass dieser sich elastisch gegen die Aufnahme abstützt und dadurch das Schmiermitteldepot kraft- bzw. reibschlüssig in der Aufnahme und/oder in der Haltevorrichtung festlegt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Wälzkörperlager mit einem oder mehreren Wälzkörpern nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Das Wälzkörperlager kann als abgedichtetes Wälzkörperlager ausgebildet sein, wobei der Wälzkörperraum durch Dichtungen, insbesondere Dichtungsringe, abgeschlossen ist, um auf diese Weise z. B. eine Lebensdauerschmierung des Wälzkörperlagers um zu setzen. Bei dieser Ausführungsform wird erreicht, dass trotz des geringen Freiraums in dem abgedichteten Wälzkörperraum eine ausreichende Schmiermittelmenge deponiert werden kann.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist das Wälzkörperlager als ein offenes Lager ausgebildet, welches zusätzlich mit einem Schmiermitteldepot ausgestattet werden soll.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
1 eine schematische Längsschnittdarstellung durch eine Rolle eines Wälzkörperlagers als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Längsschnittdarstellung durch eine Rolle eines Wälzkörperlagers als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 eine schematische Längsschnittdarstellung durch eine Rolle eines Wälzkörperlagers als ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Einander entsprechende oder gleiche Bestandteile sind in den Figuren jeweils mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt in einer schematischen Längsschnittdarstellung eines Ausschnitts eines Wälzlagers 1 einen Außenring 2, einen Innenring 3 sowie eine Rolle 4, welche zwischen dem Außenring 2 und dem Innenring 3 abwälzt. Der Außenring 2 weist zwei seitliche Borde auf, welche die Rolle 4 seitlich führen. Der Innenring 3 zeigt dagegen nur auf der rechten Seite einen Bord zur Führung der Rolle 4. Die Rolle 4 bildet den Wälzkörper, welcher auf Laufbahnen des Außenrings 2 und des Innenrings 3 abrollt und weist eine zylinderförmige Gestalt auf.
Die Rolle 4 zeigt eine Durchgangsöffnung 5, welche als Bohrung mit konstantem Querschnitt ausgebildet ist und sich symmetrisch zu der Drehachse 6 der Rolle 4 erstreckt.
Der Durchmesser der Durchgangsöffnung 5 ist so dimensioniert, dass dieser in axialer Projektion überlappungsfrei zu den Borden der Ringe 2 und 3 angeordnet ist.
In der Durchgangsöffnung 5 ist eine Kapsel 7 aufgenommen und form- und/oder reibschlüssig festgelegt. Die Kapsel 7 weist eine Außenwandung auf, welche im gezeigten Längsschnitt rechteckig ausgebildet ist, wobei die Seitenfläche 9 parallel zu der Wälzfläche der Rolle 4 und die Deckelflächen 10 senkrecht zu der Rotationsachse der Rolle 4 angeordnet bzw. ausgerichtet sind und etwas in die Aufnahme 5 versetzt angeordnet sind. Die Kapsel 7 dient zur Aufnahme eines Schmiermitteldepots 8 und ist beispielsweise aus Kunststoff gefertigt.
In den Deckelabschnitten 10 zeigt die Kapsel 7 Löcher 11, welche den Austritt von Schmiermittel aus dem Schmiermitteldepot 8 in das Wälzkörperlager 1 in Betrieb erlauben. Das Schmiermittedepot 8 ist durch ein flüssiges oder festes Schmiermittel, insbesondere Öl oder Fett, gebildet, welches optional in einem Trägersubstrat, wie zum Beispiel einem porösen Körper oder einem Schwamm aufgesogen ist.
Im Betrieb tritt das Schmiermittel aus dem Schmiermitteldepot 8 durch die Löcher 11 zeitlich stark verzögert aus, so dass eine Schmiermittelversorgung des Wälzkörperlagers 1 über sehr lange Betriebszeiten gewährleistet ist.
Das in der 1 gezeigte Wälzkörperlager 1 ist als ein lebensdauergeschmiertes Lager ausgebildet und weist beidseitig jeweils eine Dichtung 12a, b auf, welche den Wälzkörperraum gegenüber Umwelteinflüssen abdichten. Optional weist das Wälzkörperlager 1 einen Käfig 13 auf.
Bei der Fertigung der Rolle 4 kann die Kapsel 7 mit dem Schmiermitteldepot 8 in einfacher Weise in die Rolle 4 eingeschoben oder bei Bedarf ausgetauscht werden.
Die 2 zeigt eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels in der 1, wobei in Abgrenzung zu der 1 die Kapsel 7 zweiteilig ausgebildet ist und eine erste napf- oder hutförmige Kapselhälfte 14a zweite Kapselhälfte 14b aufweist. Beispielhaft ist das Wälzkörperlager 1 als ein offenes Lager ohne Dichtungen 12a, b gezeigt. Die Kapselhälften 14a und b sind in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet und bilden gemeinsam einen Ringspalt 15, der ein Austreten des Schmiermittels aus dem Schmiermitteldepot 8 erlaubt.
Alternativ oder ergänzend zu den Löchern 11 in dem Deckelabschnitt 10 können bei den Ausführungsbeispielen in der Figuren auch Löcher oder Auslassungen in der Seitenfläche 9, wie zum Beispiel der Ringspalt 15, vorgesehen sein.
Die 3 zeigt in gleicher Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei statt der Kapsel 7 in der Aufnahme 5 der Rolle 4 ein Schwamm 16 eingesetzt ist, welcher mit dem Schmiermittel getrennt ist. Bevorzugt ist der Schwamm 16 elastisch ausgebildet, so dass dieser in der Aufnahme 5 festgeklemmt ist.

1: Wälzlager, Wälzkörperlager
2: Außenring
3: Innenring
4: Rolle
5: Durchgangsöffnung, Aufnahme
6: Drehachse
7: Kapsel
8: Schmiermitteldepot
9: Seitenfläche
10: Deckelfläche
11: Löcher
12a, b: Dichtung
13: Käfig
14a: 1. Kapselhälfte
14b: 2. Kapselhälfte
15: Ringspalt
16: Schwamm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-176771 A [0004]

Claims

Wälzkörper (4) für ein Wälzkörperlager (1) mit einem Grundkörper, welcher eine Aufnahme (5) aufweist, und mit einem Schmiermitteldepot (8), wobei das Schmiermitteldepot (8) in der Aufnahme (5) angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Haltevorrichtung (7), die in der Aufnahme (5) angeordnet ist und eine randseitige Begrenzungsfläche (9, 10) für das Schmiermitteldepot (8) bildet.
Wälzkörper (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme als Durchgangsöffnung (5) realisiert ist.
Wälzkörper (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (5) als ein Sackloch ausgebildet ist.
Wälzkörper (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (5) über deren Tiefenerstreckung einen konstanten Querschnitt aufweist.
Wälzkörper (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (5) über deren Tiefenerstreckung einen variablen Querschnitt aufweist, wobei die Wandungen bevorzugt parallel zu der Walzfläche verlaufen.
Wälzkörper (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (7) an einer oder beiden Ausgangsseiten der Aufnahme die Begrenzungsfläche (9) bzw. -flächen für das Schmiermitteldepot (8) bildet.
Wälzkörper (4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsfläche (9) als ein Deckelabschnitt mit einer oder mehreren Durchgangslöcher (11) ausgebildet ist.
Wälzkörper (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung als eine Kapsel (7) ausgebildet ist.
Wälzkörper (4) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (7) einteilig ausgebildet ist.
Wälzkörper (4) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (7) zwei- oder mehrteilig ausgebildet ist.
Wälzkörper (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 optional i. V. m. einem oder mehreren Merkmalen der vorhergehenden Unteransprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermitteldepot (8) als ein mit Schmiermittel getränkter Schwamm ausgebildet ist.
Wälzkörper (4) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwamm elastisch ausgebildet ist.
Wälzkörperlager (1) mit einem oder mehreren Wälzkörpern (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Wälzkörperlager (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörperraum durch Dichtungen (12a, b) abgeschlossen ist.