DE102016222411A1

DE102016222411A1 - Schmiermittelzuführbauteil

Info

Publication number: DE102016222411A1
Application number: DE102016222411.5A
Authority: DE
Inventors: Stephan Hahn; Tobias Hock
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2018-05-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittelzuführbauteil umfassend einen Bauteilkörper (8) und einen oder mehrere den Bauteilkörper (11) durchsetzende Schmiermittelkanäle (11) zum Zuführen von Schmiermittel (14) zu einem zugeordneten Wälzlager (2), wobei in wenigstens einem im Bauteilkörper (8) ausgebildeten Aufnahmeraum (16) ein oder mehrere Federelemente (17), das oder die mit einer externen Axialkraft (F) beaufschlagbar ist oder sind, vorgesehen ist oder sind.Ferner betrifft die Erfindung eine Wälzlageranordnung umfassend ein Wälzlager (2) mit einem Außenring (3), einem Innenring (4) und dazwischen aufgenommenen Wälzkörpern (6) sowie mit einem Schmiermittelzuführbauteil (7) der vorbeschriebenen Art.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Schmiermittelzuführbauteil umfassend einen Bauteilkörper und einen oder mehrere den Bauteilkörper durchsetzende Schmiermittelkanäle zum Zuführen von Schmiermittel zu einem zugeordneten Wälzlager.
Hintergrund der Erfindung
Wälzlager kommen in unterschiedlichsten Bereichen zur Anwendung, exemplarisch ist der Automobilbereich, Industriemaschinen, Werkzeugmaschinen und Ähnliches zu nennen. Bekanntlich ist ein Wälzlager zu schmieren, um einen Ausfall desselben zu vermeiden. Insbesondere bei schnell laufenden Lagern, beispielsweise Spindellagern, ist eine Lagerschmierung durch Zufuhr eines fluiden Schmiermittels besonders wichtig.
Hintergrund der Erfindung
Es ist bekannt, beispielsweise bei Spindellagern das Schmiermittel, oft ein Öl-Luft-Gemisch, entweder über Düsen, die in einem das Lager enthaltenden Gehäuse verbaut sind, zuzuführen, oder direkt beispielsweise durch den Außenring zuzuführen, wozu der Außenring des Wälzlagers eine oder mehrere Radialbohrungen aufweist, über die das Schmiermittel in das Lagerinnere gelangen kann. Es ist aber auch bekannt, die Schmiermittelzufuhr über ein axial unmittelbar an das Wälzlager anschließendes Schmiermittelzuführbauteil zu erwirken. Ein solches Schmiermittelzuführbauteil umfasst einen Bauteilkörper, der von einem oder üblicherweise mehreren Schmiermittelkanälen durchsetzt ist. Über diese Schmiermittelkanäle kann von außerhalb des Schmiermittelzuführbauteils zugeführtes Schmiermittel gezielt durch den Bauteilkörper zu dem Wälzlager gelangen. Dem Schmiermittelzuführbauteil ist ausschließlich diese Funktion zu Eigen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einen erweiterten Funktionsumfang aufweisendes Schmiermittelzuführbauteil anzugeben.
Beschreibung der Erfindung
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Schmiermittelzuführbauteil erfindungsgemäß vorgesehen, dass in wenigstens einem im Bauteilkörper ausgebildeten Aufnahmeraum ein oder mehrere Federelemente, das oder die mit einer externen Axialkraft beaufschlagbar ist oder sind, vorgesehen ist oder sind.
Das erfindungsgemäße Schmiermittelzuführbauteil zeichnet sich durch ein oder mehrere integrierte Federelemente aus, die in einem hierfür am Bauteilkörper ausgebildeten Aufnahmeraum aufgenommen sind. Innerhalb dieses Aufnahmeraums sind das oder die Federelemente derart aufgenommen, dass sie beweglich respektive komprimierbar sind. Dies ist mittels einer extern auf das oder die Federelemente aufbringbaren Axialkraft möglich, das heißt, dass die Federelemente axial komprimiert bzw. gespannt werden können. Liegt nun das Schmiermittelzuführbauteil, seine eigentliche Schmierfunktion erfüllend, unmittelbar benachbart am Wälzlager, üblicherweise dessen Außenring, an, so besteht nunmehr mit besonderem Vorteil über das oder die integrierten, mit der externen Axialkraft beaufschlagbaren Federelemente die Möglichkeit, das Wälzlager definiert vorzuspannen, also auf das Wälzlager eine definierte Vorspannung zu erwirken. Hierzu ist es lediglich erforderlich in geeigneter Weise das oder die Federelemente mit der externen Axialkraft zu beaufschlagen. Diese wird über den Bauteilkörper in den angrenzenden Lagerring eingebracht, so dass das Wälzlager, beispielsweise ein Schrägkugellager, über diese Kraft vorgespannt wird. Die Vorspannung erfolgt durch Verschieben des hierüber beaufschlagten Lagerringes relativ zu den Wälzkörpern und dem zweiten Lagerring.
Das Schmiermittelzuführbauteil weist demzufolge neben der eigentlichen Schmiermittelversorgungsfunktion auch eine Vorspannfunktion auf, die über das oder die integrierten Federelemente bereitgestellt werden kann.
Als Federelement oder als Federelemente können beispielsweise Tellerfedern, Ringfedern oder Schraubenfedern verwendet werden, wobei diese Aufzählung nicht abschließen ist. Geeignet sind grundsätzlich Federtypen, die quasi in ringförmiger Anordnung an dem ringförmigen Bauteilkörper angeordnet respektive integriert werden können. Kommen mehrere Federelemente zum Einsatz, was je nach Höhe der geforderten Vorspannung zweckmäßig respektive erforderlich sein kann, so sind diese bevorzugt axial hintereinander angeordnet, es ergibt sich mithin ein kaskadierter Aufbau respektive eine kaskadierte Anordnung.
Um die Axialkraft auf das oder die Federelemente aufbringen zu können, ist gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ein stempelartiges Betätigungselement vorgesehen, das mit der Axialkraft beaufschlagt werden kann. Dieses stempelartige Betätigungselement kann in dem Aufnahmeraum selbst angeordnet sein und über ein oder mehrere geeignete Kopplungselemente mit einer externen Beaufschlagungseinheit verbunden sein. Denkbar ist es aber auch, dass das stempelartige Betätigungselement, wenngleich am Schmiermittelzuführbauteil respektive dem Bauteilkörper selbst angeordnet, nur in den Aufnahmeraum eingreift, also nicht zu einem großen Teil oder vollständig im Aufnahmeraum selbst integriert ist.
Bevorzugt sind das oder die Federelemente und gegebenenfalls das Betätigungselement selbsthalternd in dem Aufnahmeraum oder am Bauteilkörper aufgenommen. Der Aufnahmeraum ist also derart konzipiert respektive geometrisch geformt, dass das oder die Federelemente, beispielsweise Teller- oder Ringfedern, unverlierbar im Aufnahmeraum angeordnet sind, so dass ein Lösen der Federelemente vom Bauteilkörper nicht möglich ist.
Wie beschrieben kommt dem Schmiermittelzuführbauteil als primäre Funktion die der Schmiermittelversorgung zu. Um dies zu gewährleisten kann eine Weiterbildung der Erfindung der oder können die Schmiermittelkanäle an einer radialen Außenseite oder Innenseite und einer Seitenfläche des Schmiermittelzuführbauteils, vorzugsweise an einem axial vorspringenden Ringbund, münden und schräg, gewinkelt oder bogenförmig verlaufen. Die Zufuhr des Schmiermittels von außerhalb des Schmiermittelzuführbauteils erfolgt also über die radiale Bauteilfläche, an der der oder die Schmiermittelkanäle münden. Zweckmäßigerweise ist eine umlaufende Schmiermittelsammelnut an der radialen Mantelfläche ausgebildet, in der sich das Schmiermittel sammelt, und in der die Schmiermittelkanäle münden. Von dort erstrecken sich die Schmiermittelkanäle in schräger, gewinkelter oder gebogener Form zu einer axialen Seitenfläche des Schmiermittelzuführbauteils, so dass das Schmiermittel mit einer axialen Vorzugsrichtung austreten und in das unmittelbar benachbarte Wälzlager fließen kann. Bevorzugt ist an dieser axialen Seitenfläche ein vorspringender Ringbund ausgebildet, der weiter vorsteht als die Anlagefläche des Schmiermittelzuführbauteils, mit der dieses am Wälzlagerring anliegt. Dieser Ringbund greift also etwas in das Lager ein, so dass die Schmiermittelzufuhr respektive der Schmiermittelaustritt aus den Schmiermittelkanälen im Lager selbst erfolgt. Dies ist für eine noch bessere und gezieltere Schmiermittelversorgung zweckmäßig. Dabei bestehen hinsichtlich der Anordnung der Schmiermittelkanäle und des Aufnahmeraums respektive des oder der Federelemente zwei grundsätzliche Ausgestaltungsvarianten. Gemäß einer ersten Alternative können der oder die Schmiermittelkanäle, gesehen in Richtung der Axialkraft, hinter dem oder den Federelementen an der radialen Außenseite oder Innenseite des Bauteilkörpers münden. Das heißt, dass, gesehen in Axialkraftrichtung, der Aufnahmeraum und die Federelemente den Schmiermittelkanälen vorgeschaltet sind. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass der oder die Schmiermittelkanäle, gesehen in Richtung der Axialkraft, vor dem oder den Federelementen an der radialen Außenseite oder Innenseite münden. In diesem Fall ist quasi eine geschachtelte Geometrie realisiert, da die Schmiermittelkanäle quasi in den Aufnahmeraum für das oder die Federelemente integriert sind, das heißt, dass der Bauteilkörper dementsprechend ausgestaltet ist, dass sich entsprechende Körperabschnitte, in denen die Schmiermittelkanäle laufen, quasi durch den Aufnahmeraum erstrecken.
Insbesondere die gebogene Geometrie der Schmiermittelkanäle ist zweckmäßig, um minimale Strömungsverluste zu erzielen. Um derartige Schmiermittelkanäle auszubilden, aber auch, um grundsätzlich eine möglichst flexible und in geometrischer Hinsicht sehr variable Herstellung des Schmiermittelzuführbauteils zu ermöglichen, kann im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Bauteilkörper schichtweise unter gleichzeitiger Ausbildung des oder der Schmiermittelkanäle in einem additiven Verfahren hergestellt ist und dass entweder auch das oder die Federelemente und/oder das Betätigungselement schichtweise in einem additiven Verfahren hergestellt ist oder dass das oder die Federelemente und/oder das Betätigungselement separate Bauteile sind. Gemäß dieser Erfindungsausgestaltung wird folglich zumindest der Bauteilkörper, gegebenenfalls aber auch das oder die Federelemente respektive das Betätigungselement, in einem additiven Verfahren hergestellt. So ist es denkbar, den Bauteilkörper und gegebenenfalls das oder die Federelemente respektive Betätigungselemente aus einem Polymerwerkstoff herzustellen, alternativ können die Teile auch aus einem Werkstoff auf Basis eines Metalls oder einer Metalllegierung hergestellt werden. Als mögliches additives Verfahren ist exemplarisch ein 3D-Druckverfahren, Lasersintern, ein Polyjet-Verfahren oder Stereolithographie zu nennen, wobei je nach dem, aus welchem Werkstoff der Bauteilkörper respektive das oder die Federelemente respektive das Betätigungselement gefertigt werden soll, das entsprechende Verfahren gewählt wird.
Ein solches additives Verfahren, das auch als generatives Verfahren bezeichnet werden kann, ermöglicht es, ein jeweiliges Bauteil schichtweise aufzubauen respektive abzuscheiden. Dieser Vorgang ist gesteuert, ihm liegt ein entsprechendes Steuerprogramm zugrunde, über das auch die Geometrieparameter, die die endgültige Gestalt des herzustellenden Bauteils definieren, definiert werden. Dieser schichtweise Aufbau und der Umstand, dass aufgrund der Programmsteuerung quasi beliebige Geometrien über diesen schichtweisen Aufbau erzeugt werden können, ermöglicht es, beispielsweise die gebogenen oder gewölbten Schmiermittelkanäle in situ auszubilden, wie natürlich auch ein entsprechender vorspringender Ringbund ohne Weiteres ausgebildet werden kann, oder aber der Aufnahmeraum mit den entsprechenden Hinterschneidungen oder Ähnliches.
In vergleichbarer Weise kann auch ein Federelement in einem solchen additiven, generativen Verfahren hergestellt werden. Gleiches gilt in Bezug auf ein Betätigungselement, das heißt, dass auch hier ein hohes Maß an Wahlfreiheit besteht, auch hinsichtlich der Geometrie respektive mechanischen Eigenschaften dieser Elemente. Dabei können die Federelemente und/oder das Betätigungselement aus demselben Material wie der Bauteilkörper sein, oder aus einem anderen Material, z. B. aus Metall, während der Bauteilkörper aus Kunststoff ist.
Alternativ zur Herstellung der Federelemente und des Betätigungselements in einem solchen additiven Verfahren ist es natürlich denkbar, entsprechende vorgefertigte Teile zu verwenden. Werden solche Teile verwendet, so werden diese in den additiven Herstellungsprozess des Bauteilkörpers integriert. Dieser wird also beispielsweise soweit additiv aufgebaut, bis der Aufnahmeraum zu einem beachtlichen Teil ausgebildet ist, wonach beispielsweise das oder die Tellerfederelemente eingelegt werden. Anschließend wird im additiven Verfahren der Bauteilkörper weiter aufgebaut und der Aufnahmeraum insoweit geometrisch geschlossen, dass die Federn selbsthalternd in diesem aufgenommen sind. In ähnlicher Weise wird zu einem geeigneten Zeitpunkt auch das Betätigungselement eingelegt und nachfolgend durch weiteren Aufbau des Bauteilkörpers entsprechend eingeschlossen respektive fixiert.
Die Verwendung eines solchen additiven Verfahrens zur Herstellung des Bauteilkörpers respektive des oder der relevanten Zusatzelemente zeichnet sich wie beschrieben durch ein hohes Maß an Geometrieflexibilität aus, das heißt, dass man sich ohne Weiteres an die gegebene Aufgabenstellung einerseits hinsichtlich der Schmiermittelzufuhr respektive der gezielten Einleitung in das Wälzlager, andererseits aber auch an die Erfordernisse hinsichtlich der Vorspannungserzeugung anpassen kann.
Wird ein solches additives Verfahren zur Herstellung zumindest des Bauteilkörpers verwendet, so sieht eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Bauteilkörper integral an einen Außenring oder an einen Innenring eines mit Schmiermittel zu versorgenden Wälzlagers angeformt ist. Gemäß dieser Erfindungsausgestaltung wird folglich das Schmiermittelzuführbauteil fest und integral mit dem Wälzlagerring verbunden. Hierzu ist es lediglich erforderlich, das fertige Wälzlager oder nur den entsprechenden Lagerring in die Form oder die Gerätschaft, in der sodann der Bauteilkörper additiv erzeugt wird, einzulegen, so dass an der Ringstirnfläche das Bauteil angeformt werden kann.
Neben dem Schmiermittelzuführbauteil selbst betrifft die Erfindung ferner eine Wälzlageranordnung umfassend ein Wälzlager mit einem Außenring, einem Innenring und dazwischen aufgenommene Wälzkörpern sowie ein Schmiermittelbauteil der beschriebenen Art, das mit dem Außen- oder dem Innenring gekoppelt ist. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann dieses Schmiermittelzuführbauteil integral mit dem Außen- oder dem Innenring verbunden sein.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 eine geschnittene Teilansicht einer erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung mit einem erfindungsgemäßen Schmiermittelzuführbauteil einer ersten Ausführungsform,
2 eine geschnittene Teilansicht einer erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung mit einem erfindungsgemäßen Schmiermittelzuführbauteil einer zweiten Ausführungsform,
3 eine perspektivische Ansicht der Wälzlageranordnung aus 2,
4 eine geschnittene Teilansicht eines erfindungsgemäßen Schmiermittelzuführbauteils einer dritten Ausführungsform, und
5 eine Schnittansicht durch das Schmiermittelzuführbauteil aus 4 entlang der Linie V-V.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine erfindungsgemäße Wälzlageranordnung 1, umfassend ein Wälzlager 2 mit einem Außenring 3, einem Innenring 4 sowie in einem Wälzkörperkä 5 geführte Wälzkörper 6, hier in Form von Kugeln. Bei dem Wälzlager 2 handelt es sich um ein Schrägkugellager.
Die Wälzlageranordnung 1 umfasst des Weiteren ein erfindungsgemäßes Schmiermittelzuführbauteil 7, umfassend einen Bauteilkörper 8, der beispielsweise im Rahmen eines additiven Verfahrens durch schichtweises Aufbauen hergestellt wurde. Der Bauteilkörper 8 ist beispielsweise aus Metall oder aus einer Metalllegierung, die beispielsweise in einem Pulverbettverfahren im Rahmen des generativen Verfahrens verarbeitet wird, um den massiven Bauteilkörper 8 auszubilden. Dieses additive oder generative Verfahren erfolgt programmgesteuert, so dass es durch entsprechende Konfiguration des Programms möglich ist, sehr variantenreiche Körpergeometrien zu realisieren.
Der Bauteilkörper 8 liegt mit einer ebenen Axialfläche 9 an einer entsprechenden ebenen Axialfläche 10 des Außenrings 2 an, ist dort also abgestützt. Grundsätzlich wäre es sogar denkbar, den Bauteilkörper 8 integral an diese Axialfläche 10 des Wälzlagers 2 respektive des Außenrings 3 im Rahmen des additiven Verfahrens anzuformen, so dass beide eine Baueinheit bilden.
Der Bauteilkörper 8 ist mit einer Mehrzahl an Schmiermittelzuführkanälen 11 versehen, die im gezeigten Beispiel gebogen geführt sind, was im Rahmen der erfindungsgemäß vorgesehenen generativen Herstellung durch diesen schichtweisen Aufbau ohne weiteres möglich ist. Jeder Schmiermittelkanal 11 mündet an einer radialen Außenfläche 12 in einer Schmiermittelsammelnut 13, über die von außerhalb der Wälzlageranordnung 1 Schmiermittel zugeführt wird. Er erstreckt sich sodann in gekrümmter Form zur Axialfläche 9, also an die axiale Seitenfläche. Das über die gestrichelte Linie dargestellte Schmiermittel 14 kann folglich an dieser Axialfläche 9 austreten. Die Mündung ist, wie 1 deutlich zeigt, unmittelbar benachbart zu dem Wälzlager 2, das Schmiermittel 14 strömt in den Bereich 15 zwischen dem Innenring 4 und dem Wälzkörperkä5. Es kann also eine direkte Schmierstoffzufuhr in den Bereich des Wälzkontaktes der Wälzkörper 6 zum Innenring 4 erfolgen.
Des Weiteren vorgesehen ist ein Aufnahmeraum 16, der am Bauteilkörper 8 ausgebildet ist. Dieser schließt sich axial gesehen an den Bauteilkörperbereich, an den die Schmiermittelkanäle 11, die bevorzugt äquidistant verteilt ausgebildet sind, an. In dem Aufnahmeraum, der in seiner Geometrie ebenfalls beliebig aufgrund der generativen Herstellung konzipiert werden kann, sind im gezeigten Beispiel mehrere Federelemente 17 selbsthalternd aufgenommen. Bei diesen Federelementen 17 handelt es sich exemplarisch um Ringfedern 18, die axial hintereinander und radial geschachtelt aufgenommen sind. Sie sind selbsthaltend und unverlierbar aufgenommen, nachdem der Aufnahmeraum axial begrenzt respektive geschlossen ist und auch radial geschlossen ist, wie über die gezeigte radiale Wand 19 dargestellt. Er ist über radiale Durchbrechungen 20 zur Seite hin lokal geöffnet, damit, wenn der Bauteilkörper in einem pulverbettbasierten Verfahren hergestellt wird, das Pulver aus dem Aufnahmeraum entfernt werden kann.
Den Federelementen 17, die ein Federpaket bilden, zugeordnet ist ein Betätigungselement 21, das in diesem Fall ebenfalls, wie natürlich auch die Federelemente 17 und der Bauteilkörper 8 an sich, ringförmig ausgeführt ist. Es ist nach Art eines Stempels konzipiert und kann über einen Axialflansch 22 mit einer Axialkraft F, wie durch den Pfeil angedeutet, beaufschlagt werden. Ist dies der Fall, so drückt das Betätigungselement 21 auf die Federelemente 17, die dabei axial zusammengeschoben und gespannt werden. Im gezeigten Beispiel laufen die Ringfedern 18 mit ihren einander zugewandten Schrägflächen aufeinander auf. Sie werden gegen die axiale Aufnahmeraumwand 23 gedrückt. Die bei ihrer Verformung erzeugte Rückstellkraft respektive Vorspannung wird aufgrund der Anlage an die Aufnahmeraumwand 23 auf den Bauteilkörper 8 übertragen und über diesen an den Außenring 2, der hierüber relativ zum Innenring 4 respektive den Wälzkörpern 6 vorgespannt wird. Das heißt, dass über dieses integrierte Federpaket eine definierte Vorspannung auf das Wälzlager 2 ausgeübt werden kann, verbunden mit der dem Schmiermittelzuführbauteil 7 von Haus aus eigenen Schmiermittelversorgung.
Wird das Federpaket wieder entlastet, so kann die Vorspannung wieder abgebaut werden, die komprimierten Federelemente 17 relaxieren wieder und gehen in die unbelastete, keine Vorspannung erzeugende Ausgangsposition zurück.
Bei den Federelementen 17 wie auch dem Betätigungselement 18 kann es sich um vorgefertigte, separate Bauteile handeln, die im Rahmen der generativen Herstellung des Bauteilkörpers 8 eingelegt werden. Der Bauteilkörper 8 wird beispielsweise ausgehend von der Axialfläche 9 schichtweise aufgebaut. Sobald der Bauteilkörper soweit ausgeformt ist, dass der Aufnahmeraum 16 zum größten Teil ausgebildet, jedoch axial gesehen noch nicht geschlossen ist, können die Federelemente 17 in die Herstellvorrichtung eingebracht und auf den Bauteilkörper 8 gelegt werden, ebenso das Betätigungselement 21, wonach die additive Fertigung des Bauteilkörpers 8 fortgesetzt wird und der Aufnahmeraum 16 quasi geschlossen wird, so dass die Federelemente 17 nebst dem Betätigungselement 21 selbsthalternd und unverlierbar aufgenommen sind. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, auch die Federelemente 17 und/oder Betätigungselement 21 in eben dem additiven respektive generativen Verfahren schichtweise auszubilden respektive aufzubauen. Das heißt, dass auch die Federelemente 17 und das Betätigungselement 21 beispielsweise in dem pulverbettbasierten Verfahren aus dem Metall oder der Metalllegierung respektive dem entsprechenden Pulver hergestellt wird. In diesem Fall geschieht quasi die Ausbildung der Federelemente 17 und des Betätigungselements 21 in situ zusammen mit dem Bauteilkörper 8. Alternativ können die Federelemente bzw. das Betätigungselement auch aus einem anderen Material als der Bauteilkörper sein.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung 1, wobei für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Die Wälzlageranordnung 1 umfasst wiederum ein Wälzlager 2 mit Außenring 3, Innenring 4, Wälzkörperkä5 und Wälzkörpern 6. Vorgesehen ist des Weiteren ein Schmiermittelzuführbauteil 7, mit einem Bauteilkörper 8, der über die Axialfläche 9 an der Axialfläche 10 des Außenrings 2 anliegt. Auch hier sind eine Vielzahl an Schmiermittelkanälen 11 vorgesehen, die in gebogener Form von der Außenseite 12 zur Axialfläche 9 geführt sind, so dass das Schmiermittel 14 direkt in den Bereich zwischen dem Außenring 3 und dem Innenring 4 zugeführt werden kann.
Auch hier ist ein Aufnahmeraum 16 ausgebildet, der über lokale Öffnungen 20 radial abschnittsweise geöffnet ist, ansonsten über die Radialwand 19 geschlossen ist. Auch hier sind im Aufnahmeraum 16 zwei Federelemente 17 aufgenommen, die hier als Tellerfedern 24 ausgeführt sind und axial hintereinander angeordnet sind. Den Tellerfedern 24 zugeordnet ist auch hier ein Betätigungselement 21, wiederum stempelförmig ausgeführt, dessen Axialflansch 22 auch hier mit einer Axialkraft F, wie durch den Pfeil dargestellt, beaufschlagt werden kann. Ist dies der Fall, so wird das Betätigungselement 21 axial in den Aufnahmeraum 16 hineingeschoben, wobei die Tellerfedern 24 komprimiert werden und gegen die Aufnahmeraumwand 23 laufen, worüber eine Vorspannung erzeugt wird. Diese wird über den Bauteilkörper 8 auf den Außenring 3 gegeben, worüber das Wälzlager 2 vorgespannt werden kann.
Auch hier ist der Bauteilkörper 8 bevorzugt in einem generativen Verfahren schichtweise aufgebaut. Auch können bei dieser Ausgestaltung die Tellerfedern 24 und das Betätigungselement 21 als separate, vorgefertigte Bauteile während des additiven Herstellverfahrens eingebracht werden, alternativ können sie ebenfalls schichtweise generativ in diesem Verfahren erzeugt werden.
Auch diesem Schmiermittelzuführbauteil 7 kommt folglich eine Doppelfunktion zu, nämlich einerseits die der Schmiermittelversorgung, andererseits die der Erzeugung einer definierten Vorspannung auf das Wälzlager 2.
3 zeigt eine Perspektivansicht der Wälzlageranordnung 1 aus 2. Gezeigt ist das Wälzlager 2 mit seinem Außenring 3 sowie dem Innenring 4. Dargestellt ist des Weiteren das Schmiermittelzuführbauteil 7 mit seinem Bauteilkörper 8. Erkennbar sind die radialen Öffnungen 20 sowie die Radialwand 19, in der die Öffnungen 20 ausgebildet sind. Weiterhin erkennbar ist der Axialflansch 22 des Betätigungselements 21, der in der umlaufenden Ringnut 25 am Bauteilkörper 8 aufgenommen ist und dort mit der Axialkraft F beaufschlagbar ist.
Wenngleich in den 1 und 2 das Betätigungselement 21 im Aufnahmeraum angeordnet ist respektive unmittelbarer Teil des Schmiermittelzuführbauteils 7 ist, ist hier natürlich denkbar, dieses Betätigungselement 21 auch als externes Bauteil, das an der Umgebungskonstruktion vorgesehen ist respektive an dieser ausgebildet ist, zu realisieren. Denkbar ist ein mechanischer Spannmechanismus wie beispielsweise ein Gewinde, ein Keil bzw. Konus oder Ähnliches. Relevant ist lediglich, dass das Betätigungselement 21 in irgendeiner Weise in der Lage ist, auf die Federelemente 17, egal wie diese nun konkret ausgeführt sind und wo diese konkret angeordnet sind, die Axialkraft zu übertragen.
Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schmiermittelzuführbauteils 7 ist in geschnittener Teilansicht in 4 gezeigt. Auch dort ist ein additiv hergestellter Bauteilkörper 8 vorgesehen, mit einer Axialfläche 9, von der ein Ringbund 26 axial vorspringt. In der Montagestellung mit einem Wälzlager 2 greift dieser Ringbund axial gesehen in das Wälzlager ein, so dass der Ringbund unmittelbar in dem Bereich 15 zwischen dem Wälzkörperkä5 und dem Innenring 4 endet. Die Schmiermittelabgabe erfolgt also im Lager selbst.
Um dies zu ermöglichen, erstrecken sich die Schmiermittelkanäle 11, die auch hier von der radialen Außenseite 12 zur Axialfläche 9 gebogen geführt sind, bis in den Ringbund 26, enden also dort. Wie dargestellt, kann das Schmiermittel 14 am Ende des Ringbunds 26 austreten.
Vorgesehen ist auch hier wiederum ein Aufnahmeraum 16, in dem die beiden Federelemente 17, hier wiederum zwei Tellerfedern, aufgenommen sind. Bei dieser Ausgestaltung jedoch liegt der Aufnahmeraum 16 axial benachbart zu der Axialfläche 9, erst dann folgen die Schmiermittelkanäle 11 mit ihren vertikalen, zur radialen Außenfläche 12 laufenden Kanalabschnitten, also anders als bei den Ausführungsformen gemäß der 1 - 3.
Vorgesehen ist wiederum ein Betätigungselement 21, über dessen Axialflansch 22 wiederum die Axialkraft F eingebracht werden kann. Dieses auch hier quasi stempelförmige Betätigungselement 21 muss jedoch einen etwas anderen Aufbau aufweisen als das rein ringförmige Betätigungselement der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Denn aufgrund der Anordnung der Schmiermittelkanäle 11, von denen - siehe 5 - im gezeigten Beispiel vier vorgesehen sind, ist es erforderlich, das Betätigungselement 21 quasi zu segmentieren. Wie der Schnittansicht gemäß 5 zu entnehmen ist, sind an dem Betätigungselement 21 insgesamt vier Betätigungssegmente 21a ausgebildet, die quasi die Abschnitte des Bauteilkörpers 8, in denen die vier Schmiermittelkanäle 11 ausgebildet sind, seitlich umgreifen. Über diese vier Betätigungssegmente 21a werden die Tellerfedern 24 zur Erzeugung der axialen Vorspannung, die auf das benachbarte Wälzlager auszuüben ist, komprimiert.
Auch bei dieser Ausgestaltung ist der Bauteilkörper 8 bevorzugt in einem additiven Verfahren hergestellt, ebenso können auch die Tellerfedern 24 sowie das segmentierte Betätigungselement 21 in diesem Verfahren schichtweise aufgebaut und hergestellt sein. Denkbar ist es aber alternativ, dass auch hier die Tellerfedern 24 sowie das Betätigungselement 22 als separate Bauteile im Rahmen der Bauteilkörperherstellung eingelegt werden. In jedem Fall sind die Federelemente 17 bzw. Tellerfedern 24 sowie das Betätigungselement 21, wie auch bei den anderen Ausgestaltungen, selbsthalternd am Bauteilkörper 8 fixiert, so dass sich eine geschlossene, unverlierbare Einheit ergibt.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Schmiermittelkanäle 11 gebogen ausgeführt, sie weisen folglich einen stetigen, gekrümmten Verlauf auf ohne scharfer Umlenkungen oder Kanalkanten. Dies minimiert die Bernoulli'schen Strömungsverluste, was für den Schmiermittelfluss vorteilhaft ist.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlageranordnung
2: Wälzlager
3: Außenring
4: Innenring
5: Wälzkörperkäfig
6: Wälzkörper
7: Schmiermittelzuführbauteil
8: Bauteilkörper
9: Axialfläche
10: Axialfläche
11: Schmiermittelzuführkanal
12: Außenfläche
13: Schmiermittelsammelnut
14: Schmiermittel
15: Bereich
16: Aufnahmeraum
17: Federelement
18: Ringfeder
19: Wand
20: Durchbrechung
21: Betätigungselement
21a: Betätigungssegment
22: Axialflansch
23: Aufnahmeraumwand
24: Tellerfeder
25: Ringnut
26: Ringbund

Claims

Schmiermittelzuführbauteil umfassend einen Bauteilkörper (8) und einen oder mehrere den Bauteilkörper (11) durchsetzende Schmiermittelkanäle (11) zum Zuführen von Schmiermittel (14) zu einem zugeordneten Wälzlager (2), dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem im Bauteilkörper (8) ausgebildeten Aufnahmeraum (16) ein oder mehrere Federelemente (17), das oder die mit einer externen Axialkraft (F) beaufschlagbar ist oder sind, vorgesehen ist oder sind.
Schmiermittelzuführbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Federelemente (17) als Tellerfedern (24), Ringfedern (18) oder Schraubenfedern ausgeführt sind, wobei bei Einsatz mehrerer Federelemente (17) diese axial hintereinander angeordnet sind.
Schmiermittelzuführbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbringen der Axialkraft (F) in dem Aufnahmeraum (16) oder in diesen hineingreifend wenigstens ein Betätigungselement (21), das mit der externen Axialkraft (F) beaufschlagbar ist, vorgesehen ist.
Schmiermittelzuführbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Federelemente (17) und gegebenenfalls das Betätigungselement (21) selbsthalternd in dem Aufnahmeraum (16) oder am Bauteilkörper (8) aufgenommen sind.
Schmiermittelzuführbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Schmiermittelkanäle (11) an einer radialen Außenseite (12) oder Innenseite und einer Seitenfläche (9) des Schmiermittelzuführbauteils (7), vorzugsweise an einem axial vorspringenden Ringbund (26), münden und schräg, gewinkelt oder bogenförmig verlaufen.
Schmiermittelzuführbauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Schmiermittelkanäle (11), gesehen in Richtung der Axialkraft (F), hinter oder vor dem oder den Federelementen (17) an der radialen Außenseite (12) oder Innenseite münden.
Schmiermittelzuführbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilkörper (8) schichtweise unter gleichzeitiger Ausbildung des oder der Schmiermittelkanäle (11) in einem additiven Verfahren hergestellt ist, und dass entweder auch das oder die Federelemente (17) und/oder das Betätigungselement (21) schichtweise in einem additiven Verfahren hergestellt ist, oder dass das oder die Federelemente (17) und/oder das Betätigungselement (21) separate Bauteile sind.
Schmiermittelzuführbauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilkörper (8) integral an einen Außenring (3) oder einen Innenring (4) eines mit Schmiermittel (14) zu versorgenden Wälzlagers (2) angeformt ist.
Wälzlageranordnung umfassend ein Wälzlager (2) mit einem Außenring (3), einem Innenring (4) und dazwischen aufgenommenen Wälzkörpern (6) sowie ein Schmiermittelzuführbauteil (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, das mit dem Außen- oder dem Innenring (3, 4) gekoppelt ist.
Wälzlageranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittelzuführbauteil (7) integral mit dem Außen- oder dem Innenring (3, 4) verbunden ist.