DE102008061810A1 - Schmiervorrichtung zur Zuführung von Schmierstoffen in einem Lagerbereich sowie Wälzlageranordnung - Google Patents

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Konzept für die Schmierung von Lagern sowie ein entsprechendes Lager vorzuschlagen. Es wird eine Schmiervorrichtung 11 zur Zuführung von Schmierstoff in einen Lagerbereich 7 vorgeschlagen, mit einem Dichtungsabschnitt 9, wobei der Dichtungsabschnitt 9 zur Abdichtung des Lagerbereichs 7 ausgebildetführung 12, wobei die Schmierstoffzuführung 12 im Bereich des Dichtungsabschnitts 9 zur Förderung des Schmierstoffs in den Lagerbereich 7 ausgebildet ist, und mit einem Aktor 16, wobei der Aktor 16 ausgebildet und/oder angeordnet ist, durch Betätigung eines an dem Dichtungsabschnitt 9 angekoppelten Aktorglieds 17 den Übertrag des Schmierstoffs von der Schmierstoffzuführung 12 und/oder von dem Dichtungsabschnitt 9 in den Lagerbereich 7 zu ermöglichen und/oder zu unterstützen.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft eine Schmiervorrichtung zur Zuführung von Schmierstoffen in einen Lagerbereich mit einem Dichtungsabschnitt, wobei der Dichtungsabschnitt zur Abdichtung des Lagerbereichs ausgebildet und/oder angeordnet ist, und mit einer Schmierstoffzuführung, wobei die Schmierstoffzuführung im Bereich des Dichtungsabschnitts zur Förderung des Schmierstoffs in den Lagerbereich ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Wälzlageranordnung mit dieser Schmiervorrichtung.
• Bei Lagern, welche eine relative Bewegung von zwei Lagerpartnern zueinander erlauben, ist oftmals ein minimaler Schmierfilm zur Aufrechterhaltung der Schmiereigenschaft notwendig. Der Schmierfilm kann beispielsweise durch eine Lebensdauerschmierung erreicht werden, wobei bei der Montage des Lagers ein ausreichender Schmierstoffvorrat in das Lager eingebracht wird. Bei anderen Ausführungsformen wird Schmierstoff im Betrieb zum Beispiel als Ölnebelluftgemisch zugeführt. Diese und weitere Lösungen sind funktionssicher, weisen jedoch systembedingt Einschränkungen auf: Bei der Zufuhr von Ölnebelluftgemischen sind z. B. Umweltanforderungen zu beachten, bei der Verwendung von Lebensdauerschmierungen, insbesondere durch Wälzlagerfetten, kann die Gebrauchsdauer der Wälzlagerfette einen begrenzenden Faktor darstellen.
• Die Druckschrift DE 242 4546 D2 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, betrifft eine Dichtung für ein Radialkugellager, wobei die Dichtung zur Abdichtung des Wälzlagerraums ausgebildet ist. In der Dichtung ist ein Schmiernippel eingelassen, welcher eine axiale Schmiermittelzufuhr direkt zum Bereich der Wälzlagerkugeln ermöglicht.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Konzept für die Schmierung von Lagern sowie ein entsprechendes Lager vorzuschlagen.
• Diese Aufgabe wird durch eine Schmiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einer Wälzlageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
• Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
• Im Rahmen der Erfindung wird eine Schmiervorrichtung zur Zuführung von Schmierstoffen in einen Lagerbereich vorgeschlagen. Der Lagerbereich ist vorzugsweise einem Gleitlager oder einem Wälzlager zugeordnet. Diese Lager können zum Beispiel als Linearlager oder Rotativlager, insbesondere Axiallager oder Radiallager, ausgebildet sein. Der Schmierstoff ist vorzugsweise als Schmierfett, Schmieröl und/oder als ein Gemisch realisiert. In einer allgemeinen Ausprägung ist der Schmierstoff als ein Fluid, insbesondere als eine Flüssigkeit ausgebildet. In dem Lagerbereich sind tribologisch belastete Bereiche oder Komponenten, insbesondere Lagerflächen, im speziellen Wälz- oder Gleitflächen, Wälzkörper und/oder ein Wälzkörperkäfig angeordnet.
• Die Schmiervorrichtung umfasst einen Dichtungsabschnitt, welcher den Lagerbereich vorzugsweise gegen Verschmutzungen oder das Eindringen von Flüssigkeiten und/oder gegen ein Austreten von Schmierstoff abdichtet. Bevorzugt weist der Dichtungsabschnitt zumindest bereichsweise ein elastisches Dichtungsmaterial, wie z. B. Nitril-Butadien-Kautschuk, auf.
• Die Schmiervorrichtung umfasst eine Schmierstoffzuführung, welche zur Förderung des Schmierstoffs im Bereich des Dichtungsabschnitts zur Förderung des Schmierstoffs in den Lagerbereich ausgebildet ist. Vorzugsweise endet die Schmierstoffzuführung im Bereich des Dichtungsabschnitts. Insbesondere ist ein Endabschnitt der Schmierstoffzuführung in dem Dichtungsbereich ausgebildet und/oder angeordnet.
• Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Schmiervorrichtung um einen Aktor sowie ein Aktorglied zu ergänzen, wobei der Aktor ausgebildet und/oder angeordnet ist, das an dem Dichtungsabschnitt angekoppelte Aktorglied zu betätigen, wobei durch die Betätigung ein Übertrag des Schmierstoffs von der Schmierstoffzuführung und/oder von dem Dichtungsabschnitt in den Lagerbereich ermöglicht oder zumindest unterstützt wird.
• Der Aktor, welcher insbesondere mit Fremdenergie betreibbar ist, bewegt das Aktorglied, um den Schmierstoff zu übertragen bzw. dessen Übertrag zu fördern. Der Aktor ist als ein aktiver Aktor ausgebildet, welcher hydraulisch, elektrisch, pneumatisch oder mit anderer Fremdenergie zu betreiben ist. Das Aktorglied kann auf, in und/oder an dem Dichtungsabschnitt angesetzt, und/oder mit diesem insbesondere einstückig und/oder einmaterialig ver bunden sein. Im speziellen dient der Aktor bzw. das Aktorglied dazu, die Zuführmenge des Schmierstoffs zu dem Lagerbereich zu regulieren.
• Durch die erfindungsgemäße Schmiervorrichtung wird eine sehr einfache und kostengünstige Zuführung des Schmierstoffes an bzw. in den Lagerbereich bewerkstelligt.
• Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Aktorglied als ein bewegbarer Abschnitt des Dichtungsabschnitts ausgebildet. Es wird somit vorgeschlagen, dass durch den Aktor ein vorzugsweise definierter Bereich des Dichtungsabschnitts insbesondere in Richtung des Lagerbereichs bewegt wird, um den Schmierstoff, welcher durch die Schmierstoffzuführung bereit gestellt wird, in den Lagerbereich zu transferieren. Vorzugsweise wird während und/oder zu der Bewegung des Aktorglieds der Schmierstoff als Tropfen an dem Aktorglied bereitgestellt und durch Komponenten des Lagerbereichs, insbesondere durch die Wälzkörper und/oder einen Wälzkörperkäfig, abgestreift.
• Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Aktor als ein Piezoaktor ausgebildet. Derartige Piezoaktoren sind in verschiedenen Bauformen bekannt und können beispielsweise als Stapelaktor oder als Piezoaktoren mit integrierter Hebelübersetzung realisiert sein. Der Vorteil der Piezoaktoren liegt in den hohen verfügbaren Kräften bei gleichzeitiger geringer Baugröße.
• Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung ist der Aktor auf dem Dichtungsabschnitt angeordnet und/oder befestigt. Damit wird der Dichtungsabschnitt zusammen mit dem Aktor und dem Aktorglied eine einfach zu montierende Baueinheit, so dass die erfindungsgemäße Schmiervorrichtung unkompliziert in Lagern eingebaut werden kann.
• Bevorzugt weist die Schmierstoffzuführung eine Ausgangsöffnung zur Ausgabe des Schmierstoffs auf, welche insbesondere als eine tropfenformende Öffnung ausgebildet ist, wobei die Ausgangsöffnung bevorzugt dem Lagerbereich zugewandt ist. Durch diese Ausgestaltung ist eine unmittelbare oder direkte Schmierung des Lagerbereichs ermöglicht.
• Bei einer konstruktiven Realisierung der Erfindung weist die Schmierstoffzuführung ein Kunststoffschlauchelement auf, welches in das Dichtungsmaterial des Dichtungsabschnitts eingespritzt ist. Vorzugsweise weist das Kunststoffschlauchelement eine Abstreiflippe als Endabschnitt auf, welche im Betrieb den Schmierstoff, insbesondere in Tropfenform, trägt und berührend oder berührungslos an den Lagerbereich abgibt.
• Dabei ist es bevorzugt, wenn die Ausgangsöffnung und/oder das Kunststoffschlauchelement auf und/oder in dem Aktorglied angeordnet ist. In dieser Ausgestaltung wird die Ausgangsöffnung und somit gegebenenfalls das Kunststoffschlauchelement bzw. die Abstreiflippe in Richtung des Lagerbereichs bewegt, um den Schmierstoff an den Lagerbereich zu übergeben.
• Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist der Dichtungsabschnitt als ein Teil einer Wälzlagerraumdichtung ausgebildet. Die Wälzlagerraumdichtung ist bevorzugt zwischen einem Außenring und einem Innenring eines Wälzlagers angeordnet und/oder anordbar.
• Um sowohl der Dichtung als auch der Schmiervorrichtung eine ausreichende mechanische Stabilität zu sichern, ist es bevorzugt, wenn der Dichtungsabschnitt eine Armierung, insbesondere eine Metallarmierung, aufweist. Derartige Metallarmierungen z. B. bei Wälzlagerraumdichtungen sind prinzipiell bekannt und zum Beispiel als die Wälzlagerdrehachse umlaufende Ringe, insbesondere Blechringe realisiert.
• Bei einer möglichen Realisierung der Erfindung ist das Aktorglied als eine freie Zunge und/oder ein anderer freigestellter Bereich in dem Dichtungsabschnitt und/oder in der Metallarmierung ausgebildet. Der Bereich kann vollumlaufend freigestellt oder nur teilumlaufend freigestellt sein. Bei dieser Ausgestaltung wird somit ein Teilbereich in den Dichtungsabschnitt bewegbar ausgeführt, so dass dieser als das Aktorglied durch den Aktor bewegt werden kann.
• Bei einer möglichen Ausführungsform ist das Aktorglied aus dem Dichtungsabschnitt durchgehend freigestellt, so dass die Kontur des Aktorglieds durch Durchgangsbereiche definiert ist. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das Aktorglied gegenüber dem Dichtungsabschnitt über das vorhandene Dichtungsmaterial abgedichtet. Die Erzeugung des Aktorglieds erfolgt bevorzugt nur durch Freistellung der Armierung, jedoch nicht durch Freistellung des umgebenden Dichtungsmaterials.
• Zusammenfassend wird auch eine Wälzraumabdichtung eines Wälzlagers vorgeschlagen, welche neben der Dichtungsfunktion eine piezoaktive Schmiervorrichtung für eine Schmierstoffschmierung des Wälzlagers trägt.
• Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, welche eine Schmiervorrichtung, wie sie soeben beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweist. Die Wälzlageranordnung ist bevorzugt als Kugellager, insbesondere Rillenkugellager, realisiert.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Betätigungsweite des Aktors bzw. dessen Hubhöhe so gewählt, dass das Aktorglied mit einem aufgesetzten Schmierstofftropfen in Wirkverbindung mit einer Lagerfläche, einem Lagerkörper und/oder einem Käfig der Wälzlageranordnung gebracht werden kann. Wirkverbindung bedeutet in diesem Zusammenhang bei einer engen Interpretation, dass der Schmierstofftropfen einen tatsächlichen oder berührenden Kontakt mit den genannten Lagerkomponenten hat, bei einer weite ren Definition reicht die Wirkverbindung, um den Schmierstofftropfen berührungslos durch die Komponenten abzutragen, ein direkter, körperlicher Kontakt ist jedoch nicht erforderlich.
• Besonders bevorzugt weist die Wälzlageranordnung eine Wälzraumabdichtung auf, wobei der Dichtungsabschnitt in der Wälzraumabdichtung ausgebildet ist. Beispielsweise ist die Wälzraumabdichtung als eine Lippendichtung aus Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR) ausgebildet.
• Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung und den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
• 1 eine schematische dreidimensionale Draufsicht auf ein Wälzlager mit einer Schmiervorrichtung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
• 2 eine schematische Schnittansicht durch die Drehachse des Wälzlagers in der 1;
• 3 eine Draufsicht auf die Schmiervorrichtung des Wälzlagers in den vorhergehenden Figuren.
• Einander entsprechende oder gleiche Teile sind jeweils mit einander entsprechenden oder gleichen Bezugszeichen versehen.
• Die 1 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Draufsicht ein Wälzlager 1 als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Wälzlager 1 ist als ein Radialwälzlager in Form eines Rillenkugellagers ausgebildet und weist einen Innenring 2 und einen Außenring 3 auf, welche über eine Mehrzahl von Wälzkörpern 4 in Form von Kugeln zueinander um eine gemeinsame Drehachse 5 drehbar gelagert sind. Die Wälzkörper 4 sind – wie es sich insbesondere aus der 2 ergibt – in einem Käfig 6 geführt.
• Zwischen Innenring 2 und Außenring 3 wird ein Wälzkörperraum 7 aufgespannt, in dem die Wälzkörper 4 sowie der Käfig 6 angeordnet sind. An den axialen Stirnseiten ist der Wälzkörperraum 7 durch Dichtungsringe 8, 9 begrenzt. Die Dichtungsringe 8, 9 weisen jeweils eine Metallarmierung 10 auf, die als die Drehachse 5 umlaufende Blechscheibe ausgebildet ist. Die Dichtungsringe 8, 9 sind als berührende Lippendichtungen realisiert, welche an dem Außenring 3 fest angeordnet sind und im Betrieb den relativ zu Außenring 3 und Dichtungsringen 8, 9 drehenden Innenring 2 berührend abdichten.
• Zur Schmierung der Komponenten des Wälzkörperraums 7, nämlich der Wälzkörper 4, des Käfigs 6 bzw. der Laufbahnen des Innenrings 2 und des Außenrings 3, weist das Wälzlager 1 eine Schmiervorrichtung 11 auf, welche in dem Dichtungsring 9 integriert ist. Die Schmierstoffvorrichtung 11 zeigt eine Schmiermittelzuführungsleitung 12, welche von einem passiven Schmiermittelreservoir gespeist wird und die in ein Gehäuse 13 der Schmiervorrichtung 11 mündet. Der Schmierstoff kann beispielsweise als Schmieröl, Schmierfett oder ein Schmiergemisch ausgebildet sein. Das Gehäuse 13 ist als ein in Draufsicht rechteckiges Gehäuse ausgebildet, welches zum Schutz der darunter liegenden Komponenten auf dem Dichtungsring 9 befestigt, beispielsweise angespritzt oder geklebt, ist. Ferner wird die Schmiervorrichtung 11 über eine Steuerleitung 14 mit elektrischen Steuersignalen versorgt.
• In der 2, welche einen Schnitt durch die Schmiervorrichtung 11 zeigt, ist deren innerer Aufbau teilweise zu erkennen. Das Gehäuse 13 stellt einen Innenraum 15 bereit, in dem ein Aktor 16, ausgebildet als Piezoaktor, angeordnet ist. Der Aktor 16 befindet sich zumindest abschnittsweise auf einer freigestellten Zunge 17 des Dichtungsrings 8.
• Dieser Aufbau ist in der 3, welche eine Draufsicht auf die Schmiervorrichtung 11 bei abgenommenen Gehäuse 13 zeigt, nochmals zu erkennen. Ein erster Teilabschnitt 18 des Aktors 16 ist außerhalb der Zunge 17 auf dem Dichtungsring 9 angeordnet. Ein zweiter Abschnitt 19 erstreckt sich dagegen bis auf die Zunge 17. Der Aktor 16 ist so ausgebildet, dass er die Zunge 17 gemäß Pfeilrichtung 20 (in 2) in axialer Richtung parallel zur Drehachse 5 zu dem Käfig 6 beziehungsweise den Wälzkörpern 4 verschieben oder biegen kann. An einem freien Ende der Zunge 17 mündet die Schmiermittelzuführungsleitung 12, welche die Zunge 17 durchdringt und auf der in der 4 abgewandten Seite eine Ausgangsöffnung und gegebenenfalls eine Schmierlippe bereitstellt.
• Im Betrieb wird über die Schmiervorrichtung 11 der Schmierstoff zugeführt und auf der dem Wälzkörperraum 7 zugewandten Seite der Zunge 17 als Tropfen bereitgestellt. Durch eine Betätigung des Aktors 16 und somit durch eine Verschiebung der Zunge 17 in Richtung des Pfeils 20 wird der Tropfen in Richtung des Käfigs 6 verschoben, so dass dieser durch die Relativbewegung des Käfigs 6 zu der Zunge 17 abgenommen werden kann. Durch das Abnehmen des Tropfens wird die Nachförderung des Schmierstoffes unterstützt, so dass durch den Aktor 16 eine Regulierung der zugeführten Schmierstoffmenge erreichbar ist. Zudem wird der Schmierstoff unmittelbar auf die bewegten Teile, nämlich den Käfig 6 des Wälzlagers 1 übertragen. Durch diesen konstruktiven Aufbau wird ein Minimalmengenschmierungssystem über den Dichtungsring 9 realisiert, welcher einfach, kostengünstig und betriebssicher die Schmierstoffversorgung umsetzt. Der Dichtungsring 9 fungiert dabei zugleich als Schmiermittelinjektor und als Dichtungselement für den Wälzkörperraum 7.

1

Wälzlager

2

Innenring

3

Außenring

4

Wälzkörper

5

Drehachse

6

Käfig

7

Wälzkörperraum

8

Dichtungsring

9

Dichtungsring

10

Metallarmierung

11

Schmiervorrichtung

12

Schmiermittelzuführungsleitung

13

Gehäuse

14

Steuerleitung

15

Innenraum

16

Aktor

17

Zunge

18

erster Teilabschnitt

19

zweiter Abschnitt

20

Pfeilrichtung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• - DE 2424546 D2 [0003]

Claims (15)

1. Schmiervorrichtung (11) zur Zuführung von Schmierstoff in einen Lagerbereich (7) mit einem Dichtungsabschnitt (9), wobei der Dichtungsabschnitt (9) zur Abdichtung des Lagerbereichs (7) ausgebildet und/oder angeordnet ist, mit einer Schmierstoffzuführung (12), wobei die Schmierstoffzuführung (12) im Bereich des Dichtungsabschnitts (9) zur Förderung des Schmierstoffs in den Lagerbereich (7) ausgebildet ist, gekennzeichnet durch einen Aktor (16), wobei der Aktor (16) ausgebildet und/oder angeordnet ist, durch Betätigung eines an dem Dichtungsabschnitt (9) angekoppelten Aktorglieds (17) den Übertrag des Schmierstoffs von der Schmierstoffzuführung (12) und/der von dem Dichtungsabschnitt (9) in den Lagerbereich (7) zu ermöglichen und/oder zu unterstützen.
2. Schmiervorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktorglied als ein bewegbarer Abschnitt (17) des Dichtungsabschnitts (9) ausgebildet ist.
3. Schmiervorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (16) als ein Piezoaktor ausgebildet ist.
4. Schmiervorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (16) auf dem Dichtungsabschnitt (9) angeordnet und/oder befestigt ist.
5. Schmiervorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierstoffzuführung (12) eine Ausgangsöffnung, insbesondere eine Tropfenöffnung aufweist, welche bevorzugt dem Lagerbereich (7) zugewandt ist.
6. Schmiervorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierstoffzuführung (12) einen Endabschnitt in Form einer Abstreiflippe aufweist, die ein Abstreifen des Schmierstoffs im Lagerbereich (7) ermöglicht.
7. Schmiervorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsöffnung auf und/oder in dem Aktorglied (17) angeordnet ist.
8. Schmiervorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsabschnitt (9) als ein Teil einer Wälzlagerraumdichtung ausgebildet ist.
9. Schmiervorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsabschnitt (9) eine Armierung (10), insbesondere eine Metallarmierung aufweist.
10. Schmiervorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktorglied (17) als eine freie Zunge in dem Dichtungsabschnitt und/oder in der Metallarmierung ausgebildet ist.
11. Schmiervorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktorglied (17) gegenüber dem Dichtungsabschnitt (9) abgedichtet ist.
12. Wälzlageranordnung (1), gekennzeichnet durch eine Schmiervorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
13. Wälzlageranordnung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsweite des Aktors (16) ausgebildet ist, das Aktorglied (17) mit aufgesetztem Schmierstofftropfen in Wirkverbindung mit einer Lagerfläche, einem Lagerkörper (4) und/oder einem Käfig (6) zu bringen.
14. Wälzlageranordnung (1) nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch eine Wälzraumabdichtung (9), wobei der Dichtungsabschnitt in der Wälzraumabdichtung ausgebildet ist.
15. Wälzlageranordnung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzraumabdichtung (9) als eine Lippendichtung oder eine berührungslose Dichtung ausgebildet ist.