DE102013218500B4

DE102013218500B4 - Dauergeschmiertes Wälzlager für Hochgeschwindigkeitsanwendungen

Info

Publication number: DE102013218500B4
Application number: DE201310218500
Authority: DE
Inventors: Wolfram Kruhöffer; Herbert Graf; Christoph Schröder; Jörg Loos; Jörg Franke
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2015-03-26
Anticipated expiration: 2033-09-17
Also published as: DE102013218500A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein dauergeschmiertes Wälzlager für Hochgeschwindigkeitsanwendungen mit zwischen einem Lageraußenring (1) und einem Lagerinnenring (2) angeordneten und mittels eines Lagerkäfigs (4) in definierten Abständen zueinander positionierten sowie mit einem Schmierstoff versehenen Wälzkörpern (3), die von je einem an beiden Seitenflächen (5a, 5b) zwischen dem Lageraußenring (1) und dem Lagerinnenring (2) angeordnetem dynamischen Dichtungsmittel geschützt ist. Erfindungsgemäß ist innenseitig an mindestens einer der beiden seitlichen Dichtungsmitteln ein sich in Richtung Wälzkörper (3) erstreckendes und zumindest teilweise von einem Reservoirring (8) umschlossenes Schmierstoffreservoir (9) angeordnet, das einen zwischen dem Lageraußenring (1) und dem Reservoirring (8) gebildeten Durchgang zur fliehkraftunterstützten Schmiermittelabgabe an die Wälzkörper (3) aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein dauergeschmiertes Wälzlager für Hochgeschwindigkeitsanwendungen mit zwischen einem Lageraußenring und einem Lagerinnenring angeordneten und mittels eines Lagerkäfigs in definierten Abständen zueinander positionierten geschmierten Wälzkörpern, die von jeweils einem an beiden Seitenflächen zwischen den Lageraußenring und dem Lagerinnenring angeordneten dynamischen Dichtungsmittel geschützt sind, wobei innenseitig an mindestens einem der beiden seitlichen Dichtungsmittel ein sich in Richtung Wälzkörper erstreckendes und zumindest teilweise von einem Reservoirring umschlossenes Schmierstoffreservoir angeordnet ist, das einen zwischen dem Lageraußenring und dem Reservoirring gebildeten Durchgang zur fliehkraftunterstützten Schmiermittelabgabe an die Wälzkörper aufweist. Diese Dichtungsmittel können auch als Abdeckscheibe ausgebildet sein.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich insbesondere auf Lageranwendungen mit einem mit hoher Geschwindigkeit drehenden Lageraußenring, bei denen Fliehkräfte die aus einer Überversorgung mit Schmierstoff resultierenden Planschverluste mit beeinflussen. Die Planschverluste führen zu erhöhten Reibungswerten im Wälzlager, was schließlich zu einem Anstieg der Betriebstemperatur sowie zu vorzeitiger Fettalterung führt. Wälzlager der hier interessierenden Art werden beispielsweise bei Spannrollen oder Umlenkrollen für ein Zugmittel eines Zugmitteltriebs, insbesondere eines Zahnriementriebes zum Antrieb von Nebenaggregaten an einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Daneben kommen dauergeschmierte Wälzlager für Hochgeschwindigkeitsanordnungen, beispielsweise auch im Bereich von Spindellagerungen von Textilmaschinen, zur Anwendung.
Ein derartiges dauergeschmiertes Wälzlager ist aus der DE 10 2006 047 847 A1 bekannt. Dieses dauergeschmierte Wälzlager für Hochgeschwindigkeitsanwendungen weist zwischen einem Lageraußenring und einem Lagerinnenring angeordnete und mittels eines Lagerkäfigs in definierten Abständen zueinander positionierte sowie geschmierte Wälzkörper auf. Die Wälzkörper sind von an beiden Seitenflächen von zwischen dem Lageraußenring und dem Lagerinnenring angeordneten Dichtungsmitteln geschützt, wobei weiterhin an den Dichtungsmitteln ein Schmierstoffreservoir angeordnet ist. Dieses Schmierstoffreservoir ist V-förmig ausgebildet und besteht aus zwei miteinander verbundenen Schenkeln. Davon ist ein erster sich im Wesentlichen radial erstreckender Schenkel mit dem Lageraußenring verbunden. Der zu den Wälzkörpern hin ausgerichtete zweite Schenkel bildet mit dem Lageraußenring einen geringen Spalt, durch den eine Schmiermittelabgabe an die Wälzkörper erfolgen kann.
Ein weiteres dauergeschmiertes Wälzlager ist aus der US 1,986,621 A bekannt. Auch dieses Wälzlager weist ein Schmiermittelreservoir auf, das seitlich von Wälzkörpern zwischen einem Lageraußenring und einem Lagerinnenring angeordnet ist. Das Schmiermittelreservoir wird von einem Käfig gebildet, der zwischen dem Lageraußenring und dem Lagerinnenring angeordnet ist. Ein Durchgang zur Schmiermittelabgabe an die Wälzkörper ist an dem Käfig selbst ohne Einbezug des Lageraußenrings gebildet.
Aus der GB 907,143 A ist ein dauergeschmiertes Wälzlager bekannt, das seitlich von einem Wälzkörper aufnehmenden Wälzkörperraum einen mittels einer Trennwand abgetrennten Schmiermittelraum aufweist, durch den ein Schmiermittel hindurch zirkuliert. Dabei erfolgt ein Eintritt von aus dem Wälzkörperraum abgeführten Schmiermittel in den Schmiermittelraum zwischen einem Lageraußenring und der Trennwand, während die Rückführung des Schmiermittels zu dem Wälzkörperraum durch eine Durchführung zwischen der Trennwand und einem Schenkel eines äußeren Dichtungsmittels im Bereich eines Lagerinnenrings erfolgt.
Aus der DE 10 2010 008 945 A1 geht ein weiteres dauergeschmiertes Wälzlager hervor, das hier in Form eines Kegelrollenlagers ausgebildet ist und aus einem Lageraußenring und einem Lagerinnenring sowie aus einer Anzahl von zwischen den Lagerringen abrollenden, durch einen Lagerkäfig in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltenen Wälzkörpern besteht. Mindestens eine Seite der Wälzkörper ist in Kontakt mit einem Schmierstoffelement bringbar, welches im Inneren des Wälzlagers wenigstens an einem der Lagerringe befestigt ist. Das Schmierstoffelement besteht hier vorzugsweise aus einem textilen Filz oder aus einem mit Schmierstoffen gefüllten polymeren Material. Mehrere Schmierstoffelemente können dabei in den Käftigtaschen des Lagerkäfigs angeordnet sein und an der radial inneren Mantelfläche des Lageraußenrings wirken.
Entgegen einer vollständigen Fettfüllung des Wälzlagers senkt die Dauerschmierung mittels Schmierstoffelements die vorstehend erwähnten Planschverluste und die hieraus resultierenden Nachteile. Allerdings ist die Einbringung derartiger Schmierstoffelemente in das Wälzlager konstruktiv und fertigungstechnisch recht aufwändig. Außerdem ist die Ölabgabemenge solcher Elemente nicht an die Lagertemperatur angepasst wie bei Hochtemperaturfetten.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein dauergeschmiertes Wälzlager für Hochgeschwindigkeitsanwendungen vorzugsweise mit drehendem Außenring zu schaffen, dessen Schmierstoffversorgung der Wälzkontakte über die gesamte Betriebsdauer zuverlässig sichergestellt ist und eine Planschverluste verursachende Überversorgung mit Schmierstoff vermieden wird, so dass die Hochdrehzahleignung entsprechend ansteigt.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird ausgehend von einem dauergeschmierten Wälzlager gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass innenseitig an mindestens einem der beiden seitlichen Dichtungsmittel eines dauergeschmierten Wälzlagers ein sich in Richtung Wälzkörper erstreckendes und zumindest teilweise von einem Reservoirring umschlossenes Schmierstoffreservoir angeordnet ist, das einen zwischen dem Außenring und dem Reservoirring gebildeten Durchgang zur fliehkraftunterstützten Schmiermittelabgabe an die Wälzkörper aufweist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass während des Betriebes bei hoher Drehzahl des Lageraußenrings nur so viel Schmierstoff durch die Kapillarwirkung aus dem Schmierstoffreservoir entnommen wird, wie für eine Beibehaltung des Schmierstofffilms an den Wälzkörpern benötigt wird. Mit anderen Worten wird ein spezielles Schmierstoffreservoir am Lageraußenring verwendet, aus dem die Wälzkontakte mittels Kapillarkräften mit Schmierstoff kontinuierlich und ausreichend versorgt werden. Mit der hierdurch herbeigeführten Minimalmengenschmierung werden Planschverluste aufgrund von Zirkulation unnötig großer Fettmengen vermieden.
Vorzugsweise weist der Reservoirring des Schmierstoffreservoirs einen L-förmigen Querschnitt auf und besitzt mindestens einen Schenkelabschnitt mit hierzu abgewinkelt außenumfänglich verlaufenden Kragenabschnitt. Über die Außenfläche dieses Kragenabschnittes wird der kapillare Durchgang zur Wälzkörperlauffläche des Lageraußenrings geschaffen. Gemäß dieser Ausführungsform eines Reservoirrings mit L-förmigem Querschnitt ist der Kragenabschnitt entlang des gesamten Umfangs gewellt geformt, um gegenüber dem radial angrenzenden Lageraußenring genügend Durchgangsstellen für die Schmierstoffversorgung zu erschaffen.
Um eine fertigungstechnisch einfache Umsetzung der erfindungsgemäßen Lösung zu schaffen wird vorgeschlagen, dass der Reservoirring an den Dichtungsmitteln des dauergeschmierten Wälzlagers befestigt ist. Die Dichtungsmittel bestehen vorzugsweise aus einem ortsfest am Lageraußenring oder Lagerinnenring befestigten Dichtring mit einer innen- bzw. außenradialen Dichtlippe, welche gegenüber dem Lagerinnenring bzw. Lageraußenring dynamisch dichtend zur Anlage kommt.
Der mit einem L-förmigen Querschnitt versehene Reservoirring kann mit dem Dichtring zusammengesteckt sein, so dass durch die Verbindungsstelle dank des außenumfänglichen Wellenprofils des Kragenabschnitts eine Schmierstoffbrücke vom Schmierstoffreservoir in Richtung Wälzkörper geschaffen wird.
Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die Wälzkörper an der dem Schmierstoffreservoir gegenüberliegenden Seite im Bereich der Kontaktstelle mit dem Lageraußenring mit einer Initialschmierstelle mit Schmierstoff versorgt sind. Durch eine sehr geringe Initialschmierstoffmenge wird die fliehkraftunterstützte Schmierstoffabgabe aus dem Schmierstoffreservoir heraus durch Initiierung der Kapillarwirkung unterstützt.
Die Initialschmierstoffmenge kann je nach Konstruktion des Schmierstoffreservoirs in einem Arbeitsgang mit der Befüllung desselben eingebracht werden. Der kapillare Durchgang zu den Wälzkörpern hin ist derart dimensioniert, dass die Schmierstoff-Verdickerstrukturen im Schmierstoffreservoir verbleiben, während das Grundöl über die Schmierstoffbrücke zu den Wälzkontakten gelangen kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher dargestellt. Es zeigt:
1 eine schematische Schnittdarstellung eines dauergeschmierten Wälzlagers mit Schmierstoffreservoir in einer ersten Ausführungsform, und
2 eine schematische Schnittdarstellung eines dauergeschmierten Wälzlagers mit Schmierstoffreservoir in einer zweiten Ausführungsform, die nicht zum Schutzumfang des Schutzrechts gehört.
Detailbeschreibung der Zeichnung
Gemäß 1 besteht das dauergeschmierte Wälzlager gemäß der ersten Ausführungsform aus einem Lageraußenring 1, einem Lagerinnenring 2 und dazwischen angeordneten Wälzkörpern 3, die vom einem Lagerkäfig 4 umgeben sind. Die Dauerschmierung der Wälzkörper 3 ist von jeweils einem zu beiden Seitenflächen 5a und 5b und zwischen dem Lageraußenring 1 und dem Lagerinnenring 2 angeordneten dynamischen Dichtring 6a und 6b geschützt. Die beiden Dichtringe 6a und 6b sind jeweils an Lageraußenring 1 befestigt und kommen über eine angeformte Dichtlippe 7a bzw. 7b dynamisch dichtend an Lagerinnenring 2 zur Anlage.
Innenseitig an einem der beiden seitlichen Dichtringe 6a ist ein sich in Richtung Wälzkörper 3 erstreckendes und zumindest teilweise von einem Reservoirring 8 umschlossenes Schmierstoffreservoir 9 angeordnet. Das Schmierstoffreservoir 9 weist einen zwischen dem Lageraußenring 1 und dem Reservoirring 8 gebildeten kapillaren Durchgang (gewundener Pfeil in Figur) zur fliehkraftunterstützten Schmiermittelabgabe an die Wälzkörper 3 auf.
Bei der hier dargestellten Ausführungsform besitzt der Reservoirring 8 einen L-förmigen Querschnitt mit einem Schenkelabschnitt 10 und einem hierzu abgewinkelten, außenumfänglich verlaufenden Kragenabschnitt 11 mit gewellter Kontur zur Bildung der kapillaren Durchgänge zur Schmiermittelabgabe an die Wälzkörper 3.
Die in 2 dargestellte zweite Ausführungsform des dauergeschmierten Wälzlagers weist im Unterschied zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform einen Reservoirring 8' mit einem U-förmigen Querschnitt auf. Der U-förmige Reservoirring 8' weist im Bereich des Kragenabschnitts 11' entlang des Umfangs in Abständen zueinander durch ausklinken eingebrachte Öffnungen 12 auf. Die Öffnungen 12 dienen dem Durchgang von Schmierstoff, ausgehend vom Schmierstoffreservoir 9 in Richtung der Wälzkörper 3. Der aus Metall bestehende Reservoirring 8' ist mit dem, dem Schenkelabschnitt 10' gegenüberliegenden Schenkelabschnitt 13 durch Eingießen an dem aus Kunststoff oder Elastomer bestehenden Dichtring 6a befestigt.
Zur Bildung einer durch Fliehkraft unterstützten Schmiermittelabgabe mit kontinuierlichem Schmierfilm ist im Bereich zwischen Wälzkörper 3 und Lageraußenring 1 seitens des Dichtrings 6b eine Initialschmierstelle 14 angebracht, welche gleichzeitig mit der Befüllung des Schmierstoffreservoirs 9 mit Schmierstoff hergestellt wird.
Bezugszeichenliste

1: Lageraußenring
2: Lagerinnenring
3: Wälzkörper
4: Lagerkäfig
5: Seitenfläche
6a, 6b: Dichtring
7a, 7b: Dichtlippe
8, 8': Reservoirring
9: Schmierstoffreservoir
10, 10': Schenkelabschnitt
11, 11': Kragenabschnitt
12: Öffnung
13: Schenkelabschnitt
14: Initialschmierstelle

Claims

Dauergeschmiertes Wälzlager für Hochgeschwindigkeitsanwendungen mit zwischen einem Lageraußenring (1) und einem Lagerinnenring (2) angeordneten und mittels eines Lagerkäfigs (4) in definierten Abständen zueinander positionierten geschmierten Wälzkörpern (3), die von an beiden Seitenflächen (5a, 5b) je zwischen dem Lageraußenring (1) und dem Lagerinnenring (2) angeordneten dynamischen Dichtungsmitteln geschützt sind, wobei innenseitig an mindestens einem der beiden seitlichen Dichtungsmittel ein sich in Richtung Wälzkörper (3) erstreckendes und zumindest teilweise von einem Reservoirring (8) umschlossenes Schmierstoffreservoir (9) angeordnet ist, das einen zwischen dem Lageraußenring (1) und dem Reservoirring (8) gebildeten Durchgang zur fliehkraftunterstützten Schmiermittelabgabe an die Wälzkörper (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Reservoirring (8) einen L-förmigen Querschnitt mit mindestens einem Schenkelabschnitt (10) besitzt, welcher mit einem hierzu abgewinkelt außenumfänglich verlaufenden Kragenabschnitt (11) versehen ist, und dass der Reservoirring (8) im Bereich des Durchgangs für den Schmierstoff in Richtung Wälzkörper (3) einen entlang des Umfangs gewellten Kragenabschnitt (11) aufweist.
Dauergeschmiertes Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsmittel aus einem ortsfest am Lageraußenring (1) oder Lagerinnenring (2) angeordneten Dichtring (6a; 6b) mit einer innen- bzw. außenradialen Dichtlippe (7a, 7b) bestehen, die gegenüber dem Lagerinnenring (2) bzw. Lageraußenring (1) dynamisch dichtend zur Anlage kommt.
Dauergeschmiertes Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reservoirring (8) am Dichtring (6a) befestigt ist.
Dauergeschmiertes Wälzlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (3) an der dem Schmierstoffreservoir (9) gegenüberliegenden Seite im Bereich der Kontaktstelle mit dem Lageraußenring (1) durch eine Initialschmierstelle (14) mit Schmierstoff versorgt sind.
Spann- oder Umlenkrolle für ein Zugmittel eines Zugmittelgetriebes mit mindestens einem dauergeschmierten Wälzlager nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4.
Spindel einer Textilmaschine mit mindestens einem dauergeschmierten Wälzlager nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4.