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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fetthalte- und Öldosiervorrichtung für ein Wälzlager.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Wälzlagereinheit, die mit einer Fetthalte- und Öldosiervorrichtung versehen ist, insbesondere eine Kegelrollenlagereinheit, auf die in der Beschreibung unten in einer nicht-beschränkenden Weise Bezug genommen wird.
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Stand der Technik
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Die italienische Patentanmeldung
TO2014A001045 offenbart eine Wälzlagereinheit, welche aufweist:
- - einen radial äußeren Laufring, der in Verwendung feststehend ist und eine zentrale und kreisförmige Nut an einer inneren Fläche davon hat; und
- - zwei radial innere Laufringe, die in Verwendung rotierbar sind;
- - zwei Ringe von Kegelrollen, die zwischen dem radial äußeren Laufring und den zwei radial inneren Laufringen angeordnet sind; und
- - eine Fettdosiervorrichtung, die in der Nut des radial äußeren Laufrings untergebracht ist, und im Gegenzug einen radial äußeren Ring aufweist, an dem zumindest eine radial innere Auskragung, die durch eine kontinuierliche vertikale Wand definiert ist, in Eingriff ist.
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In der Kegelrollenlagereinheit der oben beschriebenen Art wird Fett in die zentrale Zone, die zwischen den zwei Ringen von Kegelrollen untergebracht ist, eingeführt und üblicherweise werden Arten von ölbasiertem, seifenverdicktem Fett, das eine gute Thermo-, Oxidations- und Mechanikstabilität sowie ausgezeichnete Wasserbeständigkeits- und Antirosteigenschaften hat, verwendet. Daher hat die kontinuierliche vertikale Wand der Fettdosiervorrichtung die Funktion der Erzeugung einer Art von Hindernis für den freien Ausfluss des Fett, was eine mögliche Abwanderung des Fetts von einem Ring zu dem anderen Ring der Kegelrollen verhindert, insbesondere während des Transports der Lagereinheit, und eine geeignet gesteuerte Abgabe des Fetts während des Betriebs der Lagereinheit erlaubt. Jedoch wurde bei den Fettdosiervorrichtungen der bekannten Art während der Betriebszustände des Lagers festgestellt, dass das Fett zwischen den verschiedenen Teilen der Lagereinheit in einer vollständig zufälligen Weise, aufgrund von verschiedenen Faktoren, von denen die meisten nicht gesteuert werden können, abwandert, mit dem Ergebnis, dass häufig manche Zonen, die mehr Schmierung erfordern, kleine Mengen an Fett empfangen und einer vorzeitigen Abnutzung unterworfen sind, während andere Zonen, die weniger Schmierung erfordern, zu viel Fett empfangen, was in ungewünschten Ansammlungen mit einem konsequenten Erhöhen der Leckstellen aufgrund von Reibung resultiert.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fetthalte- und Öldosiervorrichtung für eine Wälzlagereinheit bereitzustellen, welche Vorrichtung in der Lage ist, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen, die oben beschrieben sind, zu überwinden, was eine - optional auch gesteuerte - Verteilung des Fetts in der Lagereinheit sicherstellt, ohne jedoch die Abwanderung des Fetts von einem Ring zu dem anderen Ring der Kegelrollen während eines Transports zu erlauben, d. h. den freien Ausfluss des Fetts zu verhindern, und zur selben Zeit das Öl davon in einer gesteuerten Weise auch beim Fehlen einer zentrifugalen Kraft freizulassen. Diese Aufgabe und andere Aufgaben und Vorteile, die unten klarer verstanden werden, werden mit der vorliegenden Erfindung erreicht, die eine Fetthalte- und Öldosiervorrichtung für Wälzlager bereitstellt, die die in den angehängten Ansprüchen erwähnten charakteristischen Merkmale hat.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, die ein nicht beschränkendes Beispiel einer Ausführungsform davon darstellen, in denen:
- 1 eine schematische axial geteilte Ansicht einer Ausführungsform einer Fetthalte- und Öldosiervorrichtung für Wälzlager gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
- 2 und 3 zwei Querschnittsansichten von entsprechenden Details der Fetthalte- und Dosiervorrichtung, die in 1 gezeigt ist, sind;
- 4 eine Seitenaufrissansicht der Fetthalte- und Dosiervorrichtung zeigt, die in 1 gezeigt ist, in schematischer Form und mit für eine größere Klarheit entfernten Teilen; und
- 5 eine perspektivische und wiederum schematische Ansicht eines weiteren Details der Fetthalte- und Öldosiervorrichtung zeigt, die in 1 gezeigt ist.
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Detaillierte Beschreibung
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Mit Bezugnahme auf 1 gibt 1 in seiner Gesamtheit eine Lagereinheit mit einer Mittelrotationsachse X und ein Wälzlager aufweisend an, das insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zum Einsatz in dem Eisenbahnsektor geeignet, wo die verwendeten Wälzlagereinheiten groß sind, mit einem inneren Loch, das Abmessungen von zwischen 90 und 160 mm hat. Die vorliegende Erfindung ist jedoch in all den anderen technologischen Sektoren anwendbar, wobei andere nicht-beschränkende Beispiele der Anwendung der Kraftfahrzeugsektor oder der Sektor erneuerbarer Energien sind.
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In der Gesamtheit der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen werden die Begriffe und Ausdrücke, die Positionen und Orientierungen angeben, wie beispielsweise „radial“ und „axial“ als in Bezug auf die Mittelrotationsachse X der Lagereinheit 1 verstanden.
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Das Lager 10 weist einen äußeren Laufring 11, der während der Verwendung feststehend ist und ein Paar von Laufflächen 11a und 11b hat; und ein Paar von inneren Laufringen 12auf, die während der Verwendung rotierbar sind, jeweilige Laufbahnen 12a und 12b haben und axial voneinander durch einen Abstandshalter 17 getrennt sind, der axial zwischen ihnen angeordnet ist; des Weiteren hat der äußere Laufring 11 in einer radial äußeren Position bezüglich des Mittelabstandhalters 17 eine zentrale und kreisförmige Nut 18, die an einer inneren Fläche 11a des radial äußeren Laufrings 11 gebildet ist, und zumindest eine Durchgangsaufnahme oder Loch 19, die entlang der Mittelnut 18 gebildet ist.
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Das Lager 10 weist des Weiteren für jeden inneren Laufring 12 einen Ring von Wälzkörpern 14, in diesem Beispiel Kegelrollen, die zwischen dem äußeren Laufring 11 und dem zugehörigen inneren Laufring 12 jeweils in den Laufflächen 11a, 12a und 11b, 12b angeordnet sind; und einen Haltekäfig 15 auf, um die Kegelrollen 14 winklig voneinander um die Achse X beabstandet zu halten. Berücksichtigend, dass in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung die Wälzkörper 14 durch Kegelrollen definiert sind, sind die Laufbahnen 11a und 11b sowie die Laufbahnen 12a und 12b konische Flächen, deren erzeugende Linien hin zu der Achse X konvergieren; insbesondere konvergieren die erzeugenden Linien der Laufbahnen 11a und 12a in der entgegengesetzten Richtung zu den Erzeugungslinien der Laufbahnen 11b und 12b und alle erzeugenden Linien konvergieren im Wesentlichen hin zu einer Mittelebene des Lagers 1 quer zu der Achse X und durch den Abstandshalter 17 laufend.
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Wie auch in 3 gezeigt ist, wird für die Zwecke des Schmierens und Reduzierens der Reibung zwischen den Kegelrollen 14, Laufbahnen 11a, 11b, 12a, 12b und Käfigen 15 ölbasiertes seifenverdicktes Fett 30 in eine zentralen Zone eingeführt, die zwischen den zwei Ringen der Kegelrollen 14 der Lagereinheit 1, wie oben beschrieben, untergebracht ist, und für die Zwecke der optimalen Verteilung sowohl des Fetts 30 als auch seines Öls, schematisch durch 31 in der Figur angegeben, innerhalb der Lagereinheit 1 weist die Letztere schließlich eine Vorrichtung 20 zum Halten von Fett 30 (3) und Dosieren von Öl 31 auf. Die Vorrichtung 20 ist in der Nut 18 des äußeren Laufrings 11 in einer Zwischenposition, die zwischen den zwei Ringen der Kegelrollen 14 angeordnet ist, untergebracht, um die Abwanderung des Fetts 30 von einem Ring der Kegelrollen 14 zu dem anderen Ring zu verhindern und des Weiteren Unterstützung für das Fett 30 bereitzustellen, sowohl wenn die Lagereinheit 1 mit ihrer Achse X in einer vertikalen Position transportiert wird als auch unter normalen Betriebszuständen der Lagereinheit 1. Insbesondere führt die Vorrichtung 20 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer optimalen Weise ihre Funktionen sowohl während des Transports der Lagereinheit 1, als eine Barriere wirkend, die für das Fett 30 undurchlässig ist und in der Tat jede Abwanderung des Fetts 30 zwischen den zwei Ringen der Kegelrollen 14 verhindert, insbesondere, wenn die Lagereinheit 1 mit ihrer Achse X in der vertikalen Position transportiert wird, als auch während des Betriebs der Lagereinheit 1 durch, wobei sie das Fett 30 in der Zone hält, die zwischen den zwei Ringen von Kegelrollen 14 untergebracht ist, d. h. eine unkontrollierte Ausscheidung des Fetts 30 in dem Lager 10 verhindert, während sie die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit des Lagers 10 verbessert.
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Demgemäß, deutlicher in 2, 3 und 4 gezeigt, weist die Vorrichtung 20 einen radial äußeren Ring 21, der, wie unten vollständiger erklärt werden wird, in der Nut 18 angeordnet ist, und eine radial innere Auskragung 22 auf, die, in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung, durch eine ringförmige Wand 22 definiert ist, die quer bezüglich der Rotationsachse X angeordnet ist und in Eingriff in dem radial äußeren Ring 21 ist, wobei sie als eine Barriere für den Fettfluss 30 von einem Ring der Kegelrollen 14 zu dem anderen wirkt. Die Vorrichtung 20 weist des Weiteren einen radial inneren Ring 23 auf, der in der ringförmigen Wand 22 radial an der gegenüberliegenden Seite zu dem radial äußeren Ring 21 in Eingriff ist und dem Abstandshalter 17 zugewandt und radial von dem Abstandshalter 17 beabstandet angeordnet ist.
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Der radial äußere Ring 21 ist innen hin zu der ringförmigen Wand 22 durch zwei kegelstumpfförmige Flächen 21a und 21b begrenzt, die einander entgegengesetzte Neigungen haben, aber in derselben Richtung wie die Laufbahnen 11a und 11b geneigt sind, zu denen sie hin orientiert sind. Wenn die zwei Flächen 21a und 21b des radial äußeren Rings 21 eine Führungsfläche für das Öl 31 bilden, so dass es hin zu den Laufbahnen 11a und 11b des äußeren Laufrings 11 des Lagers 10 abwandert, hat die im Wesentlichen flache Form des radial inneren Rings 23 die Funktion, das Fett 30 zu halten und zu verhindern, dass das Fett 30 auf den zentralen Abstandshalter 17 fällt, und hilft zur selben Zeit, das Öl 31 des Fetts 30 hin zu den Kegelrollen 14 zu leiten, unterhalb der Käfige 15, oder zwischen den Käfigen 15 und den Laufringen 12.
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Um des Weiteren die Anzahl der Flächen zum Halten des Fetts 30 zu erhöhen, um die Ausscheidung des Fetts in dem Lager 10 zu verhindern, ohne die Effektivität des Dosierens zu variieren, weist die Vorrichtung 20 schließlich mehrere radiale Schaufeln auf, die sich in der radialen Richtung von dem radial äußeren Ring 21 zu dem radial inneren Ring 23 erstrecken, quer zu und fest verbunden mit der ringförmigen Wand 22 sind und an beiden axialen Seiten der ringförmigen Wand 22 angeordnet sind.
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Da die Funktion der ringförmigen Wand 22 hauptsächlich die des Verhinderns der Abwanderung des Fetts 30 von einem Ring der Kegelrollen 14 zu dem anderen, sowie das Bereitstellen einer Unterstützung für das Fett 30 ist, insbesondere wenn die Lagereinheit 1 mit ihrer Achse X in einer vertikalen Position transportiert wird, ist es in jedem Fall für die Zwecke der korrekten Schmierung des Lagers 1 Nutwendig, es dem Öl 31 des Fetts 30 zu erlauben, irgendwie in dem Lager 10 auch zwischen einem Ring der Kegelrollen 14 und dem anderen Ring zu zirkulieren: daher ist für diesen Zweck die ringförmige Wand 22 mit mehreren Durchgangsöffnungen 25 versehen, die kleiner in der Größe als ein Fetttropfen 30 sind, aber größer als ein Öltropfen, um beispielsweise das Fett 30 an den zwei gegenüberliegenden axialen Seiten der ringförmigen Wand 22 zu blockieren, aber die Abwanderung des Öls von einem Ring der Kegelrollen 14 zu dem anderen zu erlauben.
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Die Durchgangsöffnungen 25 sind gleichförmig um die Achse X entlang zweier konzentrischer Umfänge mit Durchmessern, die unterschiedlich zueinander sind, verteilt, und obwohl sie die Zonen der zwei Ringe der Kegelrollen 14 miteinander verbinden, beeinflussen sie nicht die Nutwendige Kapazität der ringförmigen Wand 22, um die Abwanderung des Fetts 30 zu stoppen, was sogar die Eigenschaften der Vorrichtung 20 in beiden ihren Funktionen weiter fördert, d. h. die des Haltens des Fetts 30 in Zonen, wo es bleiben muss, und die des Dosierens des Öls 31 des Fetts 30.
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In anderen Worten definieren die radialen Schaufeln 24 zusammen mit dem radial äußeren Ring 21 und dem radial inneren Ring 23 mehrere Zellen 32 zum Behandeln des Fetts 30, in denen jedes Paar von radialen Schaufeln 24 radial nach außen auseinandergeht und die axial an beiden Seiten offen sind, d. h. axial an jedem Ring der Kegelrollen 14 offen sind. Die Behandlungszellen 32 sind in zwei axiale Hälften geteilt, die im Wesentlichen identisch zueinander entlang ihrer axialen Mittellinie durch die ringförmige Wand 22 sind. Jede Zelle 32 wirkt mit den benachbarten Zellen 32 zusammen, die um die Achse X verteilt sind, um die Kapazität der Vorrichtung 20 zum Halten des Fetts 30 zwischen den zwei Ringen von Kegelrollen 14 zu erhöhen, was die Kontaktfläche zwischen der Vorrichtung 20 und dem Fett 30, nämlich die Fläche, die in der Lage ist, das Fett 30 in all den Betriebszuständen zu unterstützen - oder Unterstützung für das Fett bereitzustellen - erhöht.
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Lediglich als ein Beispiel, das in keiner Weise beschränkend ist, ist es in der Haltevorrichtung 20 gemäß der vorliegenden Erfindung, berücksichtigend auch die Tatsache, dass die physikalischen Eigenschaften des Fetts 30 und des Öls 31 signifikant mit einer Variation in der Betriebstemperatur variieren können, bevorzugt, eine Dichte von vier Öffnungen 25 alle 200 mm2 zusammen mit einer Abdeckung gleichbedeutend mit 48-50 % jeder Zelle 32 zu haben. Des Weiteren ist es mit einer solchen Dichte und Abdeckung, eine Betriebstemperatur in dem Bereich von 60°C angenommen, bevorzugt, ein Fett 30, das eine Konsistenz zwischen 1,5 und 3 NLGI hat, und ein Öl 31 mit einer Viskosität von zwischen 40 und 220 cST bei 40°C zu verwenden. Mit diesen Werten, die als Beispiel bereitgestellt sind, führt die Haltevorrichtung 20 ihre Funktionen des Haltens des Fetts 30 und Verteilens des Öls 31 in einer optimalen Weise insbesondere während der Verwendung der Lagereinheit 1 und erst recht während des Transports der Lagereinheit 1 aus, nämlich mit Temperaturen nahe den Umgebungstemperaturen, bei denen das Fett 30 eine größere Viskosität hat, was als ein Ergebnis der Dichte der Öffnungen 25 und ihrer Abdeckung eine Abwanderung zwischen den zwei Ringen der Kegelrollen 14 praktisch unmöglich macht.
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Des Weiteren aufgrund des Erhöhens in der Stützflächen aufgrund der Anwesenheit der radialen Schaufeln 24, wird das Fett 30 in der Vorrichtung 20 mit größerer Effizienz akkumuliert und da es in kleine Mengen in den Zellen 32 aufgeteilt ist, wird die Bildung einer amorphen Masse, die insbesondere durch die Bewegungen des Lagers 10 beeinflusst ist, vermieden: diese kleine Mengen werden nicht nur weniger durch die Schwerkraft beeinflusst, sondern auch durch die Zentrifugalkraft, die durch das Lager 10 während seiner Betriebszustände ausgeübt wird. Zur selben Zeit erlaubt es des Weiteren jede Zelle 32, dass das Öl 31 des Fetts 30 gleichförmig in dem Lager 10 verteilt wird, was seine Leistung und Abnutzungsbeständigkeit verbessert, und erlaubt, dass es von einem Ring der Kegelrollen 14 zu dem anderen über die Öffnungen 25, die in dem ringförmigen Wandabschnitt 22 bereitgestellt sind, abwandert. Wiederum aufgrund der Anwesenheit der Öffnungen 25 kann das Öl 31 von einem Ring der Kegelrollen 14 zu dem anderen Ring abwandern, was die Schmierung des Lagers 10 auch in dem Fall des Klemmens eines Rings von Kegelrollen 14 der zwei Ringe von Kegelrollen 14 begünstigt und in diesem Fall neigt das Öl 31 des Fetts 30, das in den Zellen 32 an der entgegengesetzten Seite zu dem Ring der Kegelrollen 14 angeordnet ist, welcher festgeklemmt wurde, dazu, hin zu diesem Ring von Kegelrollen 14 zurückgerufen zu werden, was hilft, seine Funktionalität wiederzuerlangen.
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Wie bereits oben erwähnt, ist der radial äußere Ring 21 der Vorrichtung 20 in der Nut 18 angeordnet, oder ist genauer in der Nut 18 in Schnappeingriff und ist gemäß der Erfindung mit einem Durchmesser Φ1 ausgebildet, der größer als ein Außendurchmesser Φ2 der Nut 18 ist. In der Tat ist der radial äußere Ring 21 elastisch und kann wesentlich komprimiert werden, um in die Nut 18 eingeführt und gelassen zu werden, um in Position in der Nut 18 zurückzuschnappen. Die Elastizität des Materials, aus dem der radial äußere Ring 21 und vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, die gesamte Vorrichtung 20 hergestellt ist, wird eine Ausdehnung des radial äußeren Rings 21 gegen die Nut 18 des äußeren Laufrings 11 verursachen, was während der Verwendung einen radialen Druck auf eine Endwand 18a der Nut 18 sicherstellt.
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In Übereinstimmung damit, was klarer im Detail in 5 gezeigt ist, hat die Vorrichtung 20, um des Weiteren den Schnappeingriff der Vorrichtung 20 in der Nut 18 zu vereinfachen, eine strukturelle Unterbrechung, nämlich einen schrägen Einschnitt 27 in ihrem Querschnitt, der in sowohl dem radial äußeren Ring 21als auch dem radial inneren Ring 23 sowie der ringförmigen Wand 22 gebildet ist und, indem die strukturelle Kontinuität davon unterbrochen wird, die Vorrichtung 20 mit einer größeren Verformungskapazität versieht, wenn sie in die Nut 18 eingeführt werden muss.
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Der radial äußere Ring 21 hat eine Dicke S, die axial nicht gleichförmig ist und sich an beiden axial gegenüberliegenden Seiten hinwärts zu ihrer Mittellinie erhöht und diese Dicke S, sowie der Einschnitt 27 sind Parameter, die während des Designstufe zu definieren sind, die wichtig sind, um die Verformungskapazität der Vorrichtung 20 zu bestimmen und auch um die nachfolgende Dichtkapazität der Vorrichtung 20 zu bestimmen, sobald sie in der Nut 18 montiert ist. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, kann die Dicke S zwischen 1 mm und 10 mm sein, während der Einschnitt 27, zusätzlich dazu, dass er sich diagonal relativ zu der Achse X erstreckt, eine Breite haben wird, die vorzugsweise kleiner als 20 mm ist.
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Schließlich, um relative Bewegungen der Vorrichtung 20 und des äußeren Laufrings 11 zu verhindern, hat die Vorrichtung 20 zumindest eine radiale Auskragung 26, die an dem radial äußeren Ring 21 gebildet ist und innerhalb der Aufnahme 19 des radial äußeren Laufrings 11 eingreift. In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den angehängten Figuren gezeigt ist, ist eine einzelne radiale Auskragung 26 gezeigt, aber die Vorrichtung 20 kann, wie benötigt, mit mehreren radialen Auskragungen 26 versehen sein, die um die Achse X verteilt sind und in Eingriff in einer korrespondierenden Anzahl von Aufnahmen 19 sind.
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Mit Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung 20 zum Halten von Fett 30 und Dosieren von Öl- als eine Fetthalte- und Dosiervorrichtung bezeichnet - können die folgenden Vorteile erhalten werden: die Möglichkeit des Einführens einer größeren Menge an Fett in die zentrale Zone des Lagers, da die Vorrichtung eine größere Fetthaltekapazität und -stabilität, in Antwort auf Belastungen, Schwingungen und Hitze während der Betriebsdauer des Lagers bietet, Beschränkung der Abwanderung des Fetts, wenn die Lagereinheit mit ihrer Achse vertikal transportiert wird; das Öl des Fetts in der Vorrichtung wird in das Lager in einer kontrollierteren Weise entlassen werden, was eine effiziente Schmierung über eine längere Zeitdauer erlaubt und dementsprechend die geplanten Wartungsintervalle für das Lager erhöht.
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Des Weiteren, obwohl die Halte- und Dosiervorrichtung in Kombination mit einem Kegelrollenlager gezeigt wurde, kann dieselbe Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auch mit anderen unterschiedlichen Arten von Lager verwendet werden. Allgemeiner ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die hier beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist, die als Beispiele der Einheit zu betrachten sind; der Fachmann kann in der Lage sein, verschiedene Veränderungen an den Funktionen und der Ausgestaltung der in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Elemente durchzuführen, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung, wie sie in den begleitenden Ansprüchen und den Äquivalenten davon beschrieben ist, abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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