DE102013211451B4

DE102013211451B4 - Anordnung zur Schmierung eines Lagers

Info

Publication number: DE102013211451B4
Application number: DE102013211451.6A
Authority: DE
Inventors: Klaus Büttner; Klaus Kirchner; Matthias Warmuth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2016-07-07
Anticipated expiration: 2033-06-20
Also published as: DE102013211451A1; FR3007476A1

Abstract

Anordnung zur Schmierung eines Lagers (2), an das ein Lagerschild (4'') und ein Lagerdeckel (5'') angrenzen, wobei das Lagerschild (4'') und der Lagerdeckel (5'') jeweils ein unmittelbar an das Lager angrenzendes, sich in Richtung zum Lager (2) konusförmig aufweitendes Schmiermitteldepot (6, 7) aufweisen, wobei sowohl das in dem Lagerschild (4'') vorhandene als auch das in dem Lagerdeckel (5'') vorhandene Schmiermitteldepot (6, 7) jeweils durch ein ring- und konusförmige Begrenzungselement (12, 13) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf jedes Begrenzungselement (12, 13) jeweils durch wenigstens ein Federelement (14, 15) eine wenigstens im Wesentlichen zum Lager (2) hin gerichtete Kraft ausgeübt wird, und wobei auf das das Schmiermitteldepot (6, 7) im Lagerschild (4'') begrenzende ring- und konusförmige Begrenzungselement (12, 13) und auf das das Schmiermitteldepot (7) im Lagerdeckel (5'') begrenzende ring- und konusförmige Begrenzungselement (13) Kräfte mit unterschiedlichen Beträgen ausgeübt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Schmierung eines Lagers, an das ein Lagerschild und/oder ein Lagerdeckel angrenzt bzw. angrenzen.
Die Lebensdauer von Lagern hängt entscheidend von einer wirkungsvollen Schmierung ab. Insbesondere beim Einsatz im Hochdrehzahlbereich hängt die Lebensdauer eines Lagers von der Menge des Schmiermittels ab, das zur Schmierung vorhanden ist. Dabei muss bei vielen Anwendungen ein wartungsfreier Betrieb gewährleist werden, bei dem es nicht möglich ist, verbrauchtes Schmiermittel nachzufüllen bzw. zuzusetzen.
Bei Standard-Wälzlagern ist es bekannt, diese mit Dichtscheiben auszufüllen, um einem Entweichen des Schmiermittels aus dem Lager entgegenzuwirken. Der Raum für das Schmiermittel im Lager wird dadurch jedoch weiter reduziert, wodurch sich insgesamt die Schmiermittelgebrauchsdauer des Lagers nur unwesentlich erhöht.
Weiterhin ist es bekannt, zur Erhöhung des zur Schmierung zur Verfügung stehenden Schmiermittels Lager mit Sonderbreiten, die übleicherweise im Bereich zwischen 3 und 5 mm breiter sind als Standardlager, zu verwenden. Durch die Verbreiterung kann das Schmiermittelreservoir ungefähr verdoppelt werden. Auch diese Maßnahme führt jedoch häufig nicht zu der erwünschten Lebensdauerverlängerung.
Weiterhin ist es bekannt, in Lagersysteme Nachschmierkanäle zu integrieren. Ein Nachschmieren ist in vorgegebenen Intervallen durchzuführen. Das betreffende Lagersystem ist somit jedoch nicht auf Lebensdauer geschmiert. Wartung ist erforderlich.
Aus der Druckschrift US 3,913,992 A ist eine Anordnung zur Schmierung eines Lagers bekannt, die ein unmittelbar an das Lager angrenzendes, sich in Richtung zum Lager konusförmig aufweitendes Schmiermitteldepot umfasst. Eine ähnliche Anordnung zeigt auch die Druckschrift US 2,264,635 A sowie die Offenlegungsschrift DE 196 15 889 A1 .
Aus der Offenlegungsschrift DE 33 21 732 A1 ist eine Schmiervorrichtung für ein Lager mit einer einen Schmierstoff enthaltenden Hülle bekannt, die wenigstens teilweise aus einem bei einer vorgegebenen Temperatur durchlässig werdenden Material besteht, so dass dem betreffenden Lager beim Überschreiten der vorgegebenen Temperatur Schmierstoff zugeführt wird.
Aus der Offenlegungsschrift DE 43 36 075 A1 ist eine Schmiervorrichtung für ein Wälzlager bekannt, bei der beidseits des Wälzlagers Schmiermittelvorratsräume in Form einer Hülse angeordnet sind, die aus einem formstabilen Kunststoff besteht und beim Einbau mit einer Welle eine wirksame Spaltdichtung bildet. Dazu ist die Hülse an ihren beiden Enden in Richtung der Welle mit Dichtlippen versehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zur Schmierung eines Lagers anzugeben, die eine wartungsarme Schmierung des Lagers über die gesamte Lebensdauer gewährleistet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung zur Schmierung eines Lagers mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung weist das Lagerschild oder der Lagerdeckel ein unmittelbar an das Lager angrenzendes Schmiermitteldepot auf. Sowohl das Lagerschild als auch der Lagerdeckel weisen jeweils ein unmittelbar an das Lager angrenzendes Schmiermitteldepot auf. Dadurch kann das Schmiermittel von beiden Seiten in das Lager eindringen.
Dies bietet den Vorteil, dass durch das Schmiermitteldepot bzw. die Schmiermitteldepots die Menge an Schmiermittel, die zur Schmierung des Lagers zur Verfügung steht, gegenüber einem herkömmlichen Lager um ein Vielfaches erhöht werden kann.
Die Schmiermitteldepots sind konusförmig ausgestaltet, wobei sich der Außendurchmesser der Schmiermitteldepots mit zunehmenden Abstand vom Lager verringert. Dies bewirkt, dass sich bei einer üblichen, horizontalen Einbaulage der gelagerten Welle das Schmiermittel infolge der Schwerkraft selbsttätig zum Lager hin bewegt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist das Lagerschild bzw. der Lagerdeckel einen Schmiermittelkanal zur Zuführung von Schmiermittel zu den Schmiermitteldepots auf. Die Zuführung von Schmiermittel über die Schmiermittelkanäle kann sowohl zur Erstbefüllung der Schmiermitteldepots mit Schmiermittel als auch zum Wiederauffüllen dienen.
Die Erfindung sieht ring- und konusförmig ausgestaltete Begrenzungselemente in den Schmiermitteldepots vor, mittels derer die konusförmige Ausgestaltung der Schmiermitteldepots erreicht wird. Diese Maßnahme vereinfacht und verbilligt die Herstellung des Lagerschildes bzw. des Lagerdeckels. Ferner sind Elemente vorhanden, die jeweils eine in Richtung zum Lager gerichtete Kraft auf die Begrenzungselemente ausüben. Dadurch kann auch bei einer Loslagerung eine spaltfreie Anlage der Begrenzungselemente erreicht werden. Darüber hinaus wird durch unterschiedliche Federkräfte der auf beiden Seiten des Lagers auf die Begrenzungselemente einwirkenden Federelemente eine in axialer Richtung wirkende Lageranstellung realisiert.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weisen die konusförmigen Begrenzungselemente an ihrer dem Lager zugewandten Seite Dichtungsmittel auf. Damit kann die Abdichtung zur Lageraußenfläche gesteigert werden, womit ein Ablaufen von Schmiermittel in eventuell vorhandene Spalte vermieden wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist wenigstens eine Begrenzungsfläche eins Schmiermitteldepots Rippen auf, die einen Schmiermitteltransport in Richtung zum Lager begünstigen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Anordnung zur Schmierung eines Lagers nach dem Stand der Technik,
2 eine gegenüber 1 abgewandelte Anordnung zur Schmierung eines Lagers mit einem Schmiermittelkanal,
3 eine erfindungsgemäße Anordnung zur Schmierung eines Lagers,
4 eine 3 entsprechende Anordnung zur Schmierung eines Lagers, die zusätzliche Dichtungsmittel aufweist.
1 zeigt eine Anordnung zur Schmierung eines Lagers nach dem Stand der Technik, bei der eine Welle 1 durch ein Lager 2 gelagert ist. Das Lager 2 ist in Form eines Wälzlagers ausgeführt, bei dem die Wälzkörper als Kugeln 3 ausgeführt sind. Zur Befestigung des Lagers 2 ist ein Lagerschild 4 vorhanden. Ferner weist die Anordnung einen Lagerdeckel 5 auf. Um die Menge des zur Schmierung des Lagers 2 vorhandenen Schmiermittels zu erhöhen und insbesondere um eine möglichst lange Lebensdauer der Anordnung ohne Wartung zu erreichen, sind in dem Lagerschild 4 sowie in dem Lagerdeckel 5 Schmiermitteldepots 6 bzw. 7 vorgesehen, die das für Schmiermittel zur Verfügung stehende Volumen gegenüber einem herkömmlichen Lager um ein Vielfaches erhöhen. Insbesondere wird bei der gezeigten Anordnung das für Schmiermittel zur Verfügung stehende Volumen gegenüber einem herkömmlichen Lagersystem um das 15- bis 20-fache erhöht. Damit lässt sich auch die Schmiermittelgebrauchsdauer erheblich steigern. Insbesondere ist es dadurch möglich, spezielle Lagerungen, wie z. B. Elektromotoren für Fahrzeuge, trotz Hochdrehzahleinsatz mit einer Lebensdauerschmierung zu versehen. Dies bedeutet, dass entsprechende Motoren über die geplante Lebensdauer komplett wartungsfrei ausgebildet werden können. Als Schmiermittel kommen insbesondere Schmierfette in Betracht, es können jedoch auch andere Schmiermittel, z. B. Öle, als Schmiermittel zum Einsatz kommen.
Um den Schmiermittelzufluss aus den Schmiermitteldepots in das Lager zu begünstigen, sind die Schmiermitteldepots 6 bzw. 7 konusförmig ausgebildet, derart, dass sich der Durchmesser der Depots mit abnehmendem Abstand vom Lager vergrößert. Dadurch wird gewährleistet, dass das zusätzliche Schmiermittel in den Schmiermitteldepots 6 bzw. 7 dem Lager 2 zur Schmierung zur Verfügung steht. Ein Ölfilm, der sich beim Walken des Schmiermittels bildet, wird sich stetig in Richtung Laufbahn im Lager 2 bewegen.
Zur Abdichtung der Schmiermitteldepots 6 bzw. 7 gegenüber der Welle 1 umfasst die erfindungsgemäße Anordnung noch die beiden Dichtringe 8 bzw. 9.
2 veranschaulicht eine weitgehend mit 1 übereinstimmende Anordnung zur Schmierung eines Lagers. Im Unterschied zu 1 umfasst das Lagerschild 4' gemäß 2 einen Schmiermittelkanal 11, über den die Schmiermitteldepots 6 bzw. 7 zur Erstbefüllung oder bei der Wartung der Anordnung mit Schmiermittel befüllt werden können.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Schmierung eines Lagers zeigt 3. Auch dabei stimmen die gezeigten Bauteile und Elemente weitgehend mit denen aus 1 überein. Im Unterschied zu 1 sind bei der Ausführungsform gemäß 3 jedoch ringförmige Begrenzungselemente 12 bzw. 13 vorhanden, die die Schmiermitteldepots 6 bzw. 7 begrenzen und die durch ihre konusförmige Ausprägung insbesondere auch die konusförmige Ausprägung der Schmiermitteldepots 6 bzw. 7 bewirken. Die Verwendung der ringförmigen Begrenzungselemente 12 bzw. 13 bietet den Vorteil, dass dadurch die Herstellung des Lagerschildes 4'' bzw. des Lagerdeckels 5'' vereinfacht und dadurch verbilligt wird. Weiterhin wird durch diese Ausprägung auch eine Loslagerung möglich. Es sind Federelemente 14 bzw. 15 vorhanden, die die Begrenzungselemente 12 bzw. 13 auf das Lager 2 drücken. Durch unterschiedliche Federkräfte auf beiden Seiten, in der Zeichnung durch unterschiedliche Federelemente 14 bzw. 15 symbolisiert, kann ebenfalls eine in axialer Richtung wirkende Lageranstellung realisiert werden.
4 zeigt eine besondere Ausprägung der Ausführungsform gemäß 3, bei der im Unterschied zu 3 die beiden Begrenzungsmittel 12' bzw. 13' mit Dichtungsmitteln 16 bzw. 17 versehen sind, durch die die Abdichtung gegenüber den Lageraußenflächen verbessert wird. Dies verhindert zusätzlich den Abfluss von Schmiermittel in unerwünschte Bereiche.
Insgesamt wirkt der erfindungsgemäße Aufbau des Lagersystems wie eine geschlossene Wanne, in der sich Schmiermittel und insbesondere ein Ölfilm bildet. Infolge der Schwerkraft wird dieses Öl dem Lager zugeführt. Ausgewalktes Öl aus Schmierfett geht dem Schmiersystem so nicht verloren.

Claims

Anordnung zur Schmierung eines Lagers (2), an das ein Lagerschild (4'') und ein Lagerdeckel (5'') angrenzen, wobei das Lagerschild (4'') und der Lagerdeckel (5'') jeweils ein unmittelbar an das Lager angrenzendes, sich in Richtung zum Lager (2) konusförmig aufweitendes Schmiermitteldepot (6, 7) aufweisen, wobei sowohl das in dem Lagerschild (4'') vorhandene als auch das in dem Lagerdeckel (5'') vorhandene Schmiermitteldepot (6, 7) jeweils durch ein ring- und konusförmige Begrenzungselement (12, 13) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf jedes Begrenzungselement (12, 13) jeweils durch wenigstens ein Federelement (14, 15) eine wenigstens im Wesentlichen zum Lager (2) hin gerichtete Kraft ausgeübt wird, und wobei auf das das Schmiermitteldepot (6, 7) im Lagerschild (4'') begrenzende ring- und konusförmige Begrenzungselement (12, 13) und auf das das Schmiermitteldepot (7) im Lagerdeckel (5'') begrenzende ring- und konusförmige Begrenzungselement (13) Kräfte mit unterschiedlichen Beträgen ausgeübt werden.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Lagerschild (4'') und/oder der Lagerdeckel (5'') einen Schmiermittelkanal (11) zur Zuführung von Schmiermittel in das Schmiermitteldepot (6, 7) aufweist bzw. aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das oder jedes ring- und konusförmige Begrenzungselement (12, 13) zumindest an einer unmittelbar an das Lager (2) angrenzenden Seite mit einem Dichtungsmittel (16, 17) versehen ist.
Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei wenigstens eine Begrenzungsfläche des Schmiermitteldepots (6, 7) Rippen aufweist, die einen Schmiermitteltransport zum Lager begünstigen.