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Die Erfindung betrifft ein Wälzlager. Das Wälzlager umfasst einen Innenring, der eine Innenringlaufbahn ausgebildet hat. Ebenso besitzt das Wälzlager einen Außenring, der eine Außenringlaufbahn ausgebildet hat. Auf der Innenringlaufbahn und auf der Außenringlaufbahn rollen die Wälzkörper ab. Ein Bord begrenzt die Innenringlaufbahn und ein weiteres Bord begrenzt die Außenringlaufbahn in axialer Richtung. Am Bord des Innenrings hat die Innenringlaufbahn beidseitig eine erste Ausnehmung ausgebildet. Am Bord des Außenrings hat die Außenringlaufbahn beidseitig eine zweite Ausnehmung ausgebildet. Die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung sind mit Schmiermittel gefüllt.
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Hintergrund der Erfindung
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Zurzeit erfolgt die Schmiermittelversorgung von Wälzlagern durch einen Zulauf und Ablauf, die an axial entgegengesetzten Seiten der Laufbahnen angeordnet sind. Durch die Anordnung des Zulaufs und des Ablaufs bildet sich ein axialer Schmiermittelstrom aus. Die axiale Schmiermitteltransportleistung im Wälzlager ist ohne unterstützende Maßnahmen gering. Somit ergibt sich ein großes axiales Gefälle in der Schmiermittelversorgungsdichte. Hieraus entsteht die Gefahr, dass Bereiche mit zu geringer Schmiermittelversorgung und Bereiche mit zu hoher Schmiermittelversorgung entstehen. Weiterhin führt die Zentrifugalkraft der rotierenden Lager zu einem bevorzugten Schmiermitteltransport in einer radial nach außen gerichteten Richtung, so dass sich ebenfalls ein unerwünschtes Gefälle in der Schmiermittelversorgungsdichte ausbildet.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2008 060 479 offenbart einen besonders ausgestalteten Innenring eines Rollenlagers. Der Innenring des Rollenlagers umfasst eine Wälzkörperlaufbahn, die sich bezüglich einer Rotationsachse des Innenrings axial zwischen zwei Borden des Innenrings erstreckt. An beiden Seiten des Innenrings sind im Bereich der Borde Einstiche ausgebildet. Zur Verbesserung der Schmierverhältnisse des Wälzlagers ist der jeweilige Einstich derart groß bemessen, dass er ca. 15% bis 30% des Abstandes der Kontaktfläche zwischen dem Wälzkörper und der Wälzkörperlaufbahn entspricht.
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Die Patentschrift
DE 714 934 offenbart ein Wälzlager mit Ringschmierung. Die Ringschmierung wird durch einen Schmierring erreicht, der von einem seitlichen Fortsatz des Rollenkäfigs angetrieben ist. Der Käfig hat Bohrungen ausgebildet, durch die das geförderte Schmiermittel zu den Wälzkörpern gelangt.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 1 747 654 offenbart eine selbsttätige Umlaufschmierung für Wälzlager. Hierzu ist ein schwammartiger, hochporöser Körper aus ölbeständigem, elastischem, nachgiebigem Stoff, z. B. synthetischem Gummi, vorgesehen, der den Ölvorrat aufnimmt. Das Öl wird stetig in geringer Menge dem zu schmierenden Lager zugeführt. Durch das Zusammenspiel von Kapillarkräften, Fliehkräften und der Schwerkraft erfolgt die selbsttätige Umlaufschmierung des Wälzlagers.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 22 38 820 offenbart ein Wälzlager, bei dem kreiszylindrische Wälzkörper zusammen mit Abstandshaltern zwischen einem Innenlagerring und einem Außenlagerring angeordnet sind. Bei dem arbeitenden Lager soll eine Pumpwirkung zur Förderung von Schmieröl in die Außenfläche des Außenlagerrings erzielt werden. Hierzu sind in die Außenfläche des Außenlagerrings gegenüberliegend in Umlaufrichtung verlaufende Nuten eingebracht, von denen die eine an eine Saugleitung und die andere an eine Druckleitung angeschlossen ist.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 24 05 720 offenbart ein Wälzlager mit zylindrischen Wälzkörpern aus Metall. Die Wälzkörper bestehen aus einem Außenzylinder und zwei mit fettartigem Schmiermittel gefüllte Innenzylinder. Die Innenzylinder sind mit einem winzigen Zwischenspalt aneinander angrenzend innerhalb des Außenzylinders angeordnet. Der Außenzylinder ist mit einer schmalen Bohrung versehen, so dass es bei Drehung des Lagers ständig zur Abscheidung von Schmiermittel zu den Laufringen des Lagers kommt.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 20 10 034 216 A1 offenbart ein Wälzlager mit einem inneren Lagerring mit einer Laufbahn und einem äußeren Lagerring, ebenfalls mit einer Laufbahn. Zwischen den Laufbahnen sind mehrere Wälzkörper angeordnet, die durch ein Schmiermittel geschmiert sind. Die den Wälzkörpern zugewandte Oberfläche des inneren Lagerrings und/oder des äußeren Lagerrings und/oder die Oberfläche eines die Wälzkörper haltenden Käfigs haben eine Oberflächenstruktur ausgebildet, die den Transport von Schmiermitteln unterstützt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager zu schaffen, das eine gleichmäßige Schmiermittelverteilung im Wälzlager sicherstellt. Hierbei soll eine Mangelversorgung an radial innenliegenden Kontaktstellen der Wälzkörper mit den entsprechenden Laufbahnen vermieden werden. Weiterhin muss eine ausreichende axiale Förderwirkung des Schmiermittels sichergestellt werden.
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Die Aufgabe wird durch ein Wälzlager gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
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Das erfindungsgemäße Wälzlager ist mit einem Innenring versehen, der eine Innenringlaufbahn ausbildet. Ebenso besitzt das Wälzlager einen Außenring, der eine Außenringlaufbahn für die Wälzkörper bildet. Ein Bord begrenzt die Innenringlaufbahn und ein weiteres Bord begrenzt die Außenringlaufbahn in axialer Richtung. Am Bord des Innenrings hat die Innenringlaufbahn eine erste Ausnehmung ausgeformt. Ebenso hat die Außenringlaufbahn am Bord des Außenrings eine zweite Ausnehmung ausgeformt. Die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung sind mit Schmiermittel gefüllt, bzw. können mit Schmiermittel gefüllt werden. Die Querschnittfläche der zweiten Ausnehmung ist dabei größer als die Querschnittfläche der ersten Ausnehmung.
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Eine Innenwand des Bords, eine gedachte Verlängerung der Außenringlaufbahn und eine Verbindungsseite zwischen Bord und Außenringlaufbahn begrenzen die Querschnittfläche der zweiten Ausnehmung.
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Eine Innenwand des Bords, eine gedachte Verlängerung der Innenringlaufbahn und eine Verbindungsseite zwischen Bord und Innenringlaufbahn begrenzen die Querschnittfläche der ersten Ausnehmung.
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Der Schnittpunkt der Verbindungsseite mit der Außenringlaufbahn ist in axialer Richtung weiter von der Innenwand des Bordes entfernt, als ein Schnittpunkt der Verbindungsseite mit der Innenringlaufbahn.
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Die Verbindungsseite zwischen Bord und Außenringlaufbahn besitzt im Bereich des Bordes einen Abstand zum Wälzkörper der größer ist, als ein Abstand der Verbindungsseite zwischen Bord und Innenringlaufbahn des Wälzkörpers.
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Der Abstand der Verbindungsseite zwischen Bord und Außenringlaufbahn und der Abstand der Verbindungsseite zwischen Bord und Innenringlaufbahn nehmen in axialer Richtung derart ab, dass ein Abstand zwischen der Innenringlaufbahn und der Außenringlaufbahn über die Verbindungsseite zwischen dem Bord und der Innenringlaufbahn eher erreicht ist, als über die Verbindungsseite zwischen Bord und Außenringlaufbahn.
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Die Abnahme des zweiten Abstandes D2 und des ersten Abstandes D1 unterstützen eine axiale Förderwirkung des Schmiermittels, so dass ein Transport an Schmiermittel von einem ersten Bereich zu einem zweiten Bereich des Wälzlagers bewirkbar ist.
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Im Bereich der Querschnittfläche der zweiten Ausnehmung ist ein dickerer Schmiermittelfilm ausbildbar, als im Bereich der Querschnittfläche der ersten Ausnehmung. Diese unterschiedliche Ausbildung des Schmiermittelfilms resultiert eine Förderleistung an Schmiermittel vom Außenring zum Innenring hin.
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Die Wälzkörper des Wälzlagers können als Zylinderrollen oder Tunnelrollen oder profilierte Zylinderrollen ausgebildet sein.
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Wie bereits oben erwähnt, hat die Außenringlaufbahn und die Innenringlaufbahn jeweils eine Ausnehmung (Kerbe) zwischen der Innenringlaufbahn oder der Außenringlaufbahn und dem jeweiligen Bord ausgebildet. Die Ausnehmung, bzw. Kerbe ist am Außenring größer ausgebildet, als am Innenring. Alternativ kann die Ausnehmung auch als Nut oder Rille vorgesehen werden.
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Beim Überrollen des Wälzkörpers gelangt an der Oberfläche anhaftendes Schmiermittel nur zum Teil durch den Überrollbereich und bildet einen Schmiermittelfilm an den Oberflächen im Auslaufbereich. Bei ausreichender Versorgung mit Schmiermittel bildet sich im Einlauf ein mit Schmiermittel gefüllter Rückstaubereich. Bei Vergrößerung des minimalen Abstandes im Überrollbereich vergrößert sich die Dicke des anhaftenden Schmiermittelfilms im Auslaufbereich und es verringert sich somit die Schmiermittelmenge im Rückstaubereich. Diesen Effekt nutzt die vorliegende Erfindung aus. An einer gegebenen axialen Position des Wälzlagers wird am Außenring ein dickerer Schmiermittelfilm auf dem Wälzkörper gebildet. Durch das Abrollen des Wälzkörpers wird Schmiermittel somit zum Innenring hin transportiert. Somit ergibt sich netto eine Förderleistung von Schmiermittel vom Außenring zum Innenring.
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Da sich ebenfalls im Bereich der Querschnittfläche der Abstand zwischen dem Wälzkörper und der jeweiligen Verbindungsseite vergrößert, bildet sich in axialer Richtung zusätzlich ein Gradient in der Menge an Schmiermittel im Rückstaugebiet aus. Dieser Gradient unterstützt eine axiale Förderwirkung des Schmiermittels in Richtung des geringeren Füllgrades. Folglich erfolgt der Transport von Schmiermittel vom Bereich mit einem geringen Abstand zwischen Wälzkörper und Innenring-, bzw. Außenringlaufbahn zu einem Bereich mit einem größeren Abstand zwischen Wälzkörper und der jeweiligen Verbindungsseite.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:
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1 einen teilweise axialen Schnitt durch ein Wälzlager, gemäß der Erfindung; und
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2 eine Draufsicht auf einen Teil des erfindungsgemäßen Wälzlagers entlang der Linie 20 aus 1.
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Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Das dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wälzlagers stellt lediglich eine Möglichkeit dar, wie das erfindungsgemäße Wälzlager ausgestaltet werden kann.
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1 zeigt eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Wälzlagers 100. In der Beschreibung der Erfindung ist in 1 lediglich der Teil des Wälzlagers 100 im axialen Schnitt dargestellt, bei dem Wälzkörper 3 dem Bord 5 des Außenrings 2 und dem Bord 4 des Innenrings 1 gegenüberliegen. Das Wälzlager 100 umfasst eine Vielzahl von Wälzkörpern 3, die zwischen einem Außenring 2 und einem Innenring 1 in einem Käfig (nicht dargestellt) gehaltert sind. Die Wälzkörper 3 wirken dabei mit einer Außenringlaufbahn 12 und einer Innenringlaufbahn 11 zusammen. Damit das Wälzlager 100 störungsfrei arbeitet, muss sichergestellt sein, dass eine ausreichende Versorgung der Wälzkörper 3 mit Schmiermittel erfolgt.
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Direkt an dem Bord 5 des Außenrings 2 ist eine zweite Ausnehmung 8 ausgebildet. Die zweite Ausnehmung 8 ist dabei derart gestaltet, dass ein Teil des Wälzkörpers 3 von der Außenringlaufbahn 12 einen größeren Abstand D2 oder D1 (siehe 2) aufweist, als der herkömmliche Abstand DW zwischen Außenringlaufbahn 12 und Wälzkörper 3. Ebenso ist im Bereich des Bordes 4 des Innenrings 1 ebenfalls eine erste Ausnehmung 6 ausgebildet, so dass der Wälzkörper 3 im Bereich der Ausnehmung 6 einen größeren Abstand zum Innenring 1 aufweist, als der Abstand DW des Wälzkörpers 3 zum Innenring 1 bzw. zur Innenringlaufbahn 11. Die Stirnseite 3S des Wälzkörpers 3 liegt direkt dem Bord 5 des Außenrings 2 und dem Bord 4 des Innenrings 1 gegenüber. Die zweite Ausnehmung 8 am Außenring 2 besitzt eine größere Querschnittsfläche Q2, als die erste Ausnehmung 6 am Innenring 1. Die Querschnittsfläche Q1 der ersten Ausnehmung 6 am Innenring 1 definiert sich im Wesentlichen durch eine gedachte Verlängerung 42 der Innenringlaufbahn 11, der Innenwand 44 des Bords 4 und einer Verbindungsseite 43 zwischen dem Bord 4 und der Innenringlaufbahn 11. Ebenso ist die Querschnittfläche Q2 der zweiten Ausnehmung 8 des Außenrings 2 durch eine Innenwand 55 des Bords 5, eine gedachte Verlängerung 52 der Außenringlaufbahn 12 und einer Verbindungsseite 53 zwischen dem Bord 5 und der Außenringlaufbahn 12 definiert.
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Die Verbindungsseite 53 der Querschnittfläche Q2 der zweiten Ausnehmung 8 im Außenring 2 schneidet den Wälzkörper 3 an einem Schnittpunkt 15. Ebenso schneidet die Verbindungsseite 43 der Querschnittfläche Q1 der ersten Ausnehmung 6 des Innenrings 1 den Wälzkörper 3 in einem Schnittpunkt 16. Wie bereits erwähnt, ist die zweite Ausnehmung 8 in ihrer Querschnittfläche Q2 größer, als die erste Ausnehmung 6 in ihrer Querschnittfläche Q1. Somit liegt bei der hier dargestellten Ausführungsform der Schnittpunkt 15 der Verbindungsseite 53 des Außenrings 2 in axialer Richtung 17 weiter vom Bord 5 des Außenrings 2 entfernt, als der Schnittpunkt 16 der Verbindungsseite 43 des Innenrings 1. Die zweite Ausnehmung 8 ist dabei derart ausgebildet, dass die Verbindungsseite 53 zwischen dem Bord 5 und der Außenringlaufbahn 12 der Querschnittfläche Q2 im Bereich des Bordes 5 einen zweiten Abstand D2 zum Wälzkörper 3 aufweist, der größer ist, als ein erster Abstand D1 der Verbindungsseite 43 zwischen dem Bord 4 und der Innenringlaufbahn 11 der Querschnittfläche Q1 des Wälzkörpers 3. Der Abstand D2, bzw. D1 wird dabei immer an der gleichen axialen Position gemessen. Dadurch, dass der Abstand D2 in der zweiten Ausnehmung 8 größer ist, als der Abstand D1 in der ersten Ausnehmung 6, vergrößert sich die Dicke des Schmiermittelfilms auf dem Wälzkörper 3. Bei einer gegebenen axialen Position im Bereich B (siehe 1) wird am Außenring 2 ein dickerer Schmiermittelfilm auf dem Wälzkörper 3 gebildet. Durch das Abrollen des Wälzkörpers 3 kann somit Schmiermittel zum Innenring 1 hin transportiert werden. Dies resultiert in einer Förderleistung an Schmiermittel vom Außenring 2 zum Innenring 1. Die erste Ausnehmung 6 und die zweite Ausnehmung 8 sind dabei in ihrer Länge in axialer Richtung 17 derart bemessen, dass erst ab einem Bereich A der Wälzkörper 3 mit der Innenringlaufbahn 11 des Innenrings 1 und der Außenringlaufbahn 12 des Außenrings 2 zusammenwirkt. Ein weiterer wichtiger Effekt der ist, dass der Kontakt an der Stirnseite des Wälzkörpers 3 zum jeweiligen Bord 4 oder 5 ausreichend geschmiert ist, Insbesondere wichtig ist eine ausreichende Schmierung zum Bord 4 am Innenring 1. Der Bereich B erstreckt sich bis zum jeweiligen Bord 4 oder 5, so dass eine ausreichende Schmierung auch der Stirnseite 3S des Wälzkörpers 3 gegeben ist.
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2 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil des erfindungsgemäßen Wälzlagers 100 entlang der Schnittlinie 20 in 1. Die Schnittlinie 20 ist dabei derart gelegt, dass sie den maximalen Abstand D2 des Wälzkörpers 3 in der zweiten Ausnehmung 8 und den maximalen Abstand D1 des Wälzkörpers 3 in der ersten Ausnehmung 6 wiedergibt. Bei der in 2 gezeigten Darstellung ist der Innenring 1 fest und der Außenring 2 in einer Richtung 21 drehbar. Die Wälzkörper 3 rollen in einer Rollrichtung 30 im Wälzlager 100 ab. Beim Überrollen der Wälzkörperoberfläche 31 gelangt das an der Wälzkörperoberfläche 31 anhaftende Schmiermittel nur zum Teil in die zweite Ausnehmung 8, bzw. erste Ausnehmung 6. Jeder Wälzkörper 3 hat im Bereich des Außenrings 2 einen Einlaufbereich 9 und im Bereich des Innenrings 1 einen Einlaufbereich 99 ausgebildet. Ebenso hat der Wälzkörper 3 in Drehrichtung im Bereich des Außenrings 2 einen Auslaufbereich 7 und im Bereich des Innenrings 1 einen Auslaufbereich 77 ausgebildet. Bei ausreichender Versorgungslage bildet sich im Einlaufbereich 9 und 99 ein mit Schmiermittel gefüllter Rückstaubereich. Durch die Vergrößerung des Abstandes D2 in der zweiten Ausnehmung 8 vergrößert sich die Dicke des anhaftenden Schmiermittels im Auslaufbereich 7. Dadurch verringert sich ebenfalls die Menge an Schmiermittel im Einlaufbereich 9. Dieser Effekt wird bei der vorliegenden Erfindung ausgenutzt, da an einer vorgegebenen axialen Position im Bereich B (s. 1) am Außenring 2 ein dickerer Film an Schmiermittel auf dem Wälzkörper 3 gebildet wird. Durch das Abrollen des Wälzkörpers 3 in Rollrichtung 30 wird das Schmiermittel zum Einlaufbereich 99 des Innenrings 1 hin transportiert. Wie bereits in der Beschreibung zu 1 erwähnt, ist der Abstand D1 in der ersten Ausnehmung 6 an der gleichen axialen Position geringer, als der Abstand D2 in der zweiten Ausnehmung 8, so dass das Schmiermittel durch einen kleineren Abstand D1 am Innenring 1 zum Außenring 2 zurücktransportiert wird. Somit ergibt sich eine Förderleistung von Schmiermittel vom Außenring 2 zum Innenring 1. Durch die zusätzliche Änderung des Abstandes D2 und D1 in axialer Richtung 17 ergibt sich zusätzlich ein Gradient in der Menge von Schmiermittel im Einlaufbereich (Rückstaubreich) 9, bzw. 99. Dieser Gradient unterstützt die axiale Förderwirkung des Schmiermittels in Richtung des geringeren Füllgrades. Dies bedeutet, dass die Förderwirkung des Schmiermittels vom Bereich des geringeren ersten Abstandes D1 in der ersten Ausnehmung 6 zum Bereich mit größerem zweiten Abstand D2 in der zweiten Ausnehmung 8 bis zur Stirnseite 3S des Wälzkörpers 3 hin unterstützt wird.
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Die Schmiermittelverteilung innerhalb des Wälzlagers 3 ist dadurch verbessert, dass zwischen der Außenringlaufbahn 12 und dem zugehörigen Bord 5 die zweite Ausnehmung 8 ausgebildet ist. Ebenso ist zwischen dem Bord 4 des Innenrings und der Innenringlaufbahn 11 die erste Ausnehmung 6 ausgebildet. Die zweite Ausnehmung 8 ist dabei in axialer und/oder radialer Richtung größer ausgeführt, als die erste Ausnehmung 6. Die erste Ausnehmung 6 und die zweite Ausnehmung 8 können ebenfalls als Einstich bezeichnet werden. Hierdurch wird das Schmiermittel beim Überrollen des Wälzkörpers 3 durch die an der Außenringlaufbahn 12 angebrachte zweite Ausnehmung 8 in die zweite Ausnehmung 8 gedrückt. Durch die Drehung des Wälzkörpers 3 in Rollrichtung 30 wird beim Überrollen des Wälzkörpers 3 über die erste Ausnehmung 6 in der Innenringlaufbahn 11 das Schmiermittel verstärkt zwischen den Wälzkörper 3 und die Innenringlaufbahn 11 verbracht.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist für einen Fachmann jedoch selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen der Erfindung durchgeführt werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Innenring
- 2
- Außenring
- 3
- Wälzkörper
- 3S
- Stirnseite des Wälzkörpers
- 4
- Bord des Innenrings
- 5
- Bord des Außenrings
- 6
- erste Ausnehmung
- 7
- Auslaufbereich
- 8
- zweite Ausnehmung
- 9
- Einlaufbereich
- 11
- Innenringlaufbahn
- 12
- Außenringlaufbahn
- 14
- Außenseite
- 15
- Schnittpunkt
- 16
- Schnittpunkt
- 17
- axiale Richtung
- 20
- Schnittlinie
- 21
- Richtung der Drehung des Außenrings
- 24
- Innenwand
- 30
- Rollrichtung
- 31
- Wälzkörperoberfläche
- 42
- Verlängerung
- 43
- Verbindungsseite
- 44
- Innenwand des Bords
- 52
- Verlängerung
- 53
- Verbindungsseite
- 55
- Innenwand des Bords
- 77
- Auslaufbereich
- 99
- Einlaufbereich
- 100
- Wälzlager
- A
- Bereich
- B
- Bereich
- D1
- Abstand
- D2
- Abstand
- DW
- Abstand
- Q1
- Querschnittfläche erste Ausnehmung
- Q2
- Querschnittfläche zweite Ausnehmung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008060479 A [0003]
- DE 714934 [0004]
- DE 1747654 A [0005]
- DE 2238820 A [0006]
- DE 2405720 A [0007]
- DE 2010034216 A1 [0008]
