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Die Erfindung betrifft eine mit Schmiermittel versorgte Wälzlagerung, welche Wälzkörper jeglicher Form, beispielsweise Kugeln, Rollen oder Nadeln, aufweisen und als Rotativ- oder Linearlagerung ausgebildet sein kann.
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Aus der
DE 10 2009 016 458 A1 ist eine Schmiervorrichtung einer Linearführung bekannt. Hierbei ist an einem Laufwagen ein Schmierstoffbehälter montiert, welcher einen aus saugfähigem Material bestehenden und mit einem fließfähigen Schmierstoff tränkbaren Speicherkörper enthält.
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Die
DE 10 2009 016 459 A1 offenbart neben einer Linearführung, die mit einem saugfähigen, einen fließfähigen Schmierstoff aufnehmenden Speicherkörper arbeitet, auch ein Verfahren zur Befüllung einer solchen Schmiervorrichtung. Hierbei ist vorgesehen, ein Membranventil mit einer Injektionsnadel zu durchstechen und Schmierstoff in den Speicherkörper oder einen Schmierstoffspender zu füllen.
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Eine aus der
DE 198 45 181 A1 bekannte Schmiervorrichtung für ein Linearwälzlager umfasst Ölspender, die aus einem faserigen Material aufgebaut sind und Laufbahnen einer Führungsschiene der Linearführung kontaktieren. Zusätzlich ist ein Öltank vorgesehen, welcher über Versorgungskanäle mit den Ölspendern verbunden ist.
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Eine in der
DE 20 2004 017 105 U1 offenbarte Selbstschmiervorrichtung für einen Schlitten einer Schiebevorrichtung enthält plattenförmige Faserstoffe, welche aus Schwamm, Filz, Baumwolle oder Wollstoff hergestellt sein können. Durch eine Kapillarität der Faserstoffe soll von den Faserstoffen gehaltenes Öl während der Bewegung des Schlittens gleichmäßig auf einen Schienenstrang geschmiert werden.
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Eine weitere Linearführung mit einer ölhaltigen Schmiervorrichtung ist zum Beispiel in der
DE 10 2005 033 242 B3 beschrieben. In diesem Fall sollen Magnetelemente Kräfte erzeugen, die für eine kontinuierliche Zufuhr von Schmiermittel zu Kugelrillen einer Gleitschiene sorgen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickelte Wälzlagerung mit Schmiermittelversorgung anzugeben, welche sich durch eine besonders einfache Anpassbarkeit an unterschiedlichste Lagergeometrien auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Wälzlagerung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Schmiermittelversorgung dieses Wälzlagers erfolgt mit Hilfe einer Schmiermittelzusammensetzung, welche einen Schmierstoff sowie eine Vielzahl an Speicherpartikeln umfasst, wobei die Speicherpartikel dazu ausgebildet sind, Schmierstoff aufzunehmen und/oder an sich zu binden.
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Zusammensetzungen, welche Schmiermittel sowie feste, insbesondere faserige, Stoffe enthalten, sind beispielsweise aus der
DE 7859 A bekannt. Hierbei ist einem Schmiermittel, welches Graphit und eine Auflösung von Schiefsbaumwolle enthält, beispielsweise eine Papiermasse oder ein anderes faseriges Material zugesetzt. Diese Zusammensetzung soll beispielsweise als Füllung für „Axenlager“, wie es in dem genannten Dokument heißt, benutzbar sein.
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Eine weitere Schmiermittelzusammensetzung, welche feste Stoffe enthält, ist zum Beispiel aus der
US 3,433,743 A bekannt. In diesem Fall enthält Schmiermittel kolloidalen Asbest, welcher als Eindicker fungieren soll. Die Schmiermittelzusammensetzung soll insbesondere für Hochtemperaturanwendungen geeignet sein.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Eigenschaften von Schmiermittel durch die Zugabe von festen, insbesondere faserigen oder körnigen, Bestandteilen prinzipiell in gewünschter Weise modifiziert werden können. Wie aus den genannten Dokumenten hervorgeht, waren solche Schmiermittelzusammensetzungen in der Vergangenheit Spezialanwendungen vorbehalten oder repräsentierten technische Lösungen vergangener Epochen.
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Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch die Zugabe von Teilchen, das heißt Partikeln, welche Schmiermittel an sich binden und/oder in sich aufnehmen können, die Schmierung von Wälzlagern trotz des schmierungstechnisch anspruchsvollen, mechanisch hochbelasteten Kontaktes zwischen Wälzkörpern und Laufbahnen verbessert werden kann, insbesondere was die Langlebigkeit der Wälzlagerung und die Gleichmäßigkeit und Zuverlässigkeit der Schmierung betrifft.
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Als Schmierstoff, welcher in der Schmiermittelzusammensetzung enthalten ist, ist ein Fett, insbesondere Fließfett, geeignet. Das Schmierfett kann als Grundöl beispielsweise Mineralöl, Polyalphaolefin, Polyglykol, Ester, Silokonöl oder Alkoxyfluoröl enthalten.
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Ebenso wie ein typischerweise ein Grundöl enthaltendes Schmierfett ist auch ein Öl direkt als Schmierstoff innerhalb der Schmiermittelzusammensetzung verwendbar. In beiden Fällen kann durch die Mischung des Schmierstoffs mit den Speicherpartikeln ein pastöses Fluid hergestellt werden, welches, sofern es eine ausreichende Fließfähigkeit aufweist, formlos, das heißt ohne definierte Geometrie, in Hohlräume der Wälzlagerung zur Schmierstoffspeicherung eingebracht werden kann. Beim Betrieb der Wälzlagerung wird die in den Hohlräumen gespeicherte Schmierstoffzusammensetzung kontinuierlich, gleichmäßig dosiert, in der Wälzlagerung verteilt.
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Die Schmierstoffzusammensetzung kann ein Newtonsches Fluid darstellen. Unter einem Newtonschen Fluid wird eine Flüssigkeit mit linear viskosem Fließverhalten verstanden. Alternativ kann es sich bei der Schmiermittelzusammensetzung um ein nichtnewtonsches Fluid, insbesondere ein Bingham-Fluid, handeln. Ein Bingham-Fluid zeichnet sich dadurch aus, dass es erst ab einer Mindestschubspannung zu fließen beginnt, das heißt eine Fließgrenze aufweist.
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Die Speicherpartikel, welche in der Schmierstoffzusammensetzung enthalten sind, können als faseriges Material oder als körniges Material, das heißt Granulat, vorliegen. Ebenso kann eine Mischung aus faserigen und körnigen Speicherpartikeln in der Schmiermittelzusammensetzung enthalten sein. Als poröser Werkstoff, aus welchem körnige Speicherpartikel gebildet sein können, kommt beispielsweise offenporiger Polyurethanschaum in Betracht.
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Sowohl im Fall faseriger als auch im Fall körniger Speicherpartikel sind optional Festschmierstoffpartikel als Speicherpartikel verwendbar. Beispielhaft sind als solche Partikel Carbonfasern sowie MoS-Partikel (Molybdänsulfid) zu nennen. Derartige Partikel mit schmierenden Eigenschaften haben den Vorteil, dass damit schmierendes Material direkt an den Wälzkontakten gespeichert werden kann, wobei jede Verunreinigung der Wälzlagerung mit störenden Stoffen vermieden wird. Zudem sind schmierende Feststoffteilchen, welche im vorliegenden Fall zusammen mit einem Schmierfett oder Schmieröl zum Einsatz kommen, je nach chemischer Zusammensetzung besonders für den Betrieb der Wälzlagerung bei hohen Temperaturen geeignet.
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Hinsichtlich der Befüllung einer Schmiervorrichtung der Wälzlagerung mit der Schmiermittelzusammensetzung können verschiedene Verfahren angewandt werden:
Sofern die Schmiermittelzusammensetzung als pumpfähiges Gemisch ausgebildet ist, kann dieses Gemisch mit Hilfe einer Pumpe, insbesondere einer Fettpresse, in Hohlräume der Wälzlagerung eingebracht werden. Die Eigenschaften der Schmiermittelzusammensetzung, die Parameter der Befüllung, sowie die Geometrie der Hohlräume innerhalb der Wälzlagerung sind dabei derart aufeinander abstimmbar, dass Speicherpartikel mit feststellbarer Ausrichtung im Raum, insbesondere stäbchenförmige oder faserartige Speicherpartikel, sich in definierter Vorzugsausrichtung in einem durch die Hohlräume gebildeten Schmiermitteldepot anlagern.
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Ist die Schmiermittelzusammensetzung derart beschaffen, dass sie in eine definierte geometrische Form gebracht werden kann, so kann in der Art eines Spritzgussprozesses ein Formling aus der Schmiermittelzusammensetzung hergestellt und anschließend in die Wälzlagerung eingesetzt werden. Ein solches formgebendes Verfahren eignet sich insbesondere für eine Lebensdauerschmierung der Wälzlagerung, wobei eine Mischung im Bereich eines Binghamschen Fluids besonders geeignet ist.
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Die Schmiermittelzusammensetzung und eine Schmierstoffzuführung einschließlich mindestens einer Übergabestelle zur Überleitung von Schmierstoff zu Wälzkontakten der Wälzlagerung können derart beschaffen sein, dass die Speicherpartikel zu einem wesentlichen Teil oder sogar vollständig zurückgehalten werden, das heißt reiner Schmierstoff ohne Speicherpartikel zu den Wälzkontakten gelangt. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Speicherpartikel selbst nur eine geringe oder eine vernachlässigbare Schmierwirkung haben.
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Bei der Wälzlagerung kann es sich entweder um eine Rotativlagerung oder um eine Linearlagerung handeln. Sofern keine Lebensdauerschmierung vorgesehen ist, kann prinzipiell in beiden Fällen die Zuführung der Schmiermittelzusammensetzung in einem geschlossenen Schmiermittelkreislauf erfolgen.
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Unabhängig davon, in welcher Form die Schmiermittelzusammensetzung in die Wälzlagerung eingebracht und gegebenenfalls nachgefüllt wird, ergibt sich beim Befüllvorgang und/oder während des Betriebs der Wälzlagerung beim Fördern der Schmiermittelzusammensetzung durch Hohlräume ein Schichtaufbau der Schmiermittelzusammensetzung, wobei sich Speicherpartikel, vorausgesetzt, diese haben eine längliche, insbesondere faserige Form, in unterschiedlichen Schichten des Hohlraums unterschiedlich ausrichten. Von wesentlicher Bedeutung für die Betriebseigenschaften der Wälzlagerung, welche definitionsgemäß Wälzkörper, beispielsweise Kugeln oder Rollen, enthält, ist hierbei die Tatsache, dass sich die Speicherpartikel umso mehr parallel zur Oberfläche der geschmierten, Wälzkontakte bereitstellenden Lagerkomponenten ausrichten, je näher die Speicherpartikel der betreffenden Oberfläche sind.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen, teilweise in symbolisierter Darstellung:
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1 eine Wälzlagerung, nämlich Linearlagerung, mit Schmiermittelversorgung,
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2 eine Schmiermittelzusammensetzung für die Wälzlagerung nach 1,
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3 eine alternative Schmiermittelzusammensetzung für die Wälzlagerung nach 1,
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4 die Durchströmung eines Schmierstoffspeichers der Wälzlagerung nach 1 mit einer Schmiermittelzusammensetzung.
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Die
1 zeigt eine Wälzlagerung
1 in Form einer Linearlagerung, deren Aufbau prinzipiell beispielsweise aus dem bereits genannten Dokument
DE 10 2009 016 458 A1 bekannt ist. Die Wälzlagerung
1 ist als Kugelumlaufführung gestaltet, wobei ein Führungswagen
2 der Wälzlagerung
1 auf einer Schiene
3, nämlich einer Profilschiene, verfahrbar ist. Am Führungswagen
2 ist stirnseitig ein Schmierstoffspeicher
4 befestigt, an dessen Stirnseite wiederum sich ein Vorsatzabstreifer
5 befindet.
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In dem Schmierstoffspeicher 4 befindet sich eine Schmiermittelzusammensetzung, deren Beschaffenheit anhand verschiedener Beispiele in 2, in 3, sowie in 4 veranschaulicht ist.
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In allen drei Fällen, welche in den 2 bis 4 skizziert sind, umfasst die Schmiermittelzusammensetzung, welche wahlweise in die Wälzlagerung 1 nach 1 einfüllbar ist, einen Schmierstoff, nämlich ein Öl oder ein Fett, welcher mit Speicherpartikeln 6 vermischt ist.
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Im Beispiel nach 2 handelt es sich bei dem Schmiermittel um ein Schmieröl, in welchem Speicherpartikel 6 in Form eines Granulats verteilt sind. Jeder der Speicherpartikel 6 ist hierbei aus einem porösen Material gebildet, so dass die Speicherpartikel 6 Schmiermittel, in diesem Fall Öl, in sich aufnehmen.
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Im Beispiel nach 3 kommen als Speicherpartikel 6 Fasern zum Einsatz, welche in ein Schmierfett eingebettet sind.
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In 4 ist eine Anordnung skizziert, in welcher die Schmiermittelzusammensetzung in den Schmierstoffspeicher 4 der Wälzlagerung 1 einströmt. Die Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit im freien Querschnitt ist durch eine glockenförmige gestrichelte Kurve angedeutet. Nahe der Oberflächen, welche den für die Strömung der Schmiermittelzusammensetzung zur Verfügung stehenden Querschnitt begrenzen, sind die faserförmigen Speicherpartikel 6 längs der Strömungsrichtung, das heißt parallel zu den Oberflächen, ausgerichtet. Im dazwischenliegenden Querschnittsbereich ist die Ausrichtung der faserförmigen Speicherpartikel 6 dagegen stochastisch. Die Ausrichtung der Speicherpartikel 6 parallel zu den in 4 skizzierten Oberflächen leitet den Schmierstoff besonders gut zu hier nicht dargestellten Schmierstoffübergabestellen. Zugleich sorgen die statistisch verteilten Speicherpartikel 6 beim Betrieb der Wälzlagerung 1 in gewünschtem Maße für eine Zurückhaltung von Schmierstoff im Schmierstoffspeicher 4.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlagerung
- 2
- Führungswagen
- 3
- Schiene
- 4
- Schmierstoffspeicher
- 5
- Vorsatzabstreifer
- 6
- Speicherpartikel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009016458 A1 [0002, 0028]
- DE 102009016459 A1 [0003]
- DE 19845181 A1 [0004]
- DE 202004017105 U1 [0005]
- DE 102005033242 B3 [0006]
- DE 7859 A [0009]
- US 3433743 A [0010]
