DE102021203682A1

DE102021203682A1 - Schmierfettverteilungsvorrichtung für Wälzlager

Info

Publication number: DE102021203682A1
Application number: DE102021203682.1A
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Guala; Luca Morero; Massimiliano RIBET
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2020-04-28
Filing date: 2021-04-14
Publication date: 2021-10-28
Also published as: FR3109614A1; CN113565879A; IT202000009133A1; US20210332851A1; FR3109614B1; US11493088B2

Abstract

Wälzlagereinheit (10), die mit einem radialen Außenring (11) mit einer Zusammenbaunut (18), zwei radialen Innenringen (12, 13), zwei Reihen von Wälzkörpern (16), die zwischen dem radialen Außenring (11) und den radialen Innenringen (12, 13) eingefügt sind und zwischen sich ein erstes inneres Schmiermittelreservoir (25) definieren, wobei die Nut (18) in einer axialen Zwischenposition mit Bezug auf die zwei radialen Innenringe (12, 13) angeordnet ist, und einer Fettverteilungsvorrichtung (40) versehen ist, die in der Nut (18) des radialen Außenrings (11) aufgenommen ist, und wiederum ein zweites Schmierfettreservoir (31), das in dem radialen Außenring (11) gebildet ist und mit dem ersten Reservoir (25) über die Nut (18) kommuniziert, und eine durchlässige Haltewand (32) aufweist, die in der Nut (18) aufgenommen ist, um das Schmierfett in dem zweiten Reservoir (31) zu halten und ihm zu erlauben in Richtung des ersten Reservoirs (25) während des Betriebs der Lagereinheit (10) herauszufließen, wodurch es in einer gesteuerten Weise verteilt ist.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmierfettverteilungsvorrichtung für ein Wälzlager. Insbesondere ist die Vorrichtung zum Halten des Schmierfettes und anschließendem Verteilen während des Arbeitszyklus des Lagers geeignet.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für den Eisenbahnbereich geeignet, wo die verwendeten Wälzlager große Dimensionen mit einem inneren Loch haben, das zwischen 90 und 160 mm misst. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auf alle technologischen Bereiche anwendbar, wobei andere nichtbeschränkende Anwendungsbeispiele der Kraftfahrzeugbereich oder der Bereich der erneuerbaren Energien ist. Die Erfindung ist für die Verwendung bei Lagern entworfen, die mit Rollen, insbesondere zwei Reihen von Rollen, versehen sind, wobei es möglich ist, die Vorrichtung in der Mitte zwischen zwei Reihen von Rollen zu montieren und als eine Schmierfettverteilungsvorrichtung zu wirken. Diese Anwendungen umfassen sowohl den Fall, bei der der Innenring des Lagers rotierend ist, während der Außenring des Lagers feststehend ist, als auch den umgekehrten Fall. Die Verteilungsvorrichtung kann in jedem Fall ebenfalls in einer seitlichen Position mit Bezug auf die Reihen von Wälzkörpern und für andere Arten von Wälzlagern verwendet werden.
Stand der Technik
Wie bekannt ist, benötigt jede Art von Wälzlager eine geeignete Schmierung während den Betriebszuständen seines Lebenszyklus. Typischerweise basieren die verwendeten Schmierfettarten auf Mineralöl, das mit einer Lithiumseife gedickt ist, das sowohl eine gute thermische Stabilität, Oxidationswiderstandskraft und mechanische Stärke als auch exzellente Wasserwiderstandsfähigkeit und Antirosteigenschaften hat.
Beispielsweise wird in dem Fall von Lagern mit doppelreihigen Wälzkörpern typischerweise das Schmierfett in die zentrale Zone zwischen den zwei Reihen eingesetzt. Während des Betriebszustands des Lagers wandert das Schmierfett zwischen den verschiedenen Teilen des Lagers aufgrund vieler Faktoren in einer vollständig zufälligen Weise, von denen die meisten nicht kontrolliert werden können. Das Ergebnis ist, dass oft Zonen, die eine größere Schmierung benötigen, eine geringe Schmierfettmenge erhalten und dazu neigen, schneller zu verschleißen, während sich andererseits das Schmierfett in Zonen ansammelt, die weniger Schmierung benötigen, was in einer unerwünschten Leckage aufgrund der Reibung resultiert.
Schmierfettverteilungsvorrichtungen oder Schmierkartuschen sind bekannt, wo das Ziel ist, das Fett zu halten, wodurch eine Art von Hindernis erzeugt wird, um den freien Ausfluss davon zu verhindern und es in einer ausreichenden kontrollierten Weise während des Betriebs des Lagers zu verteilen. Zum Beispiel beschreibt das Dokument US 5,803,616 eine Schmierfettverteilungsvorrichtung, die an dem Außenring des Lagers montiert ist, die zwischen zwei Reihen von Kegelrollen eingefügt ist und ein zentrales ringförmiges Reservoir hat, das axial durch eine Honigwabenstruktur begrenzt ist, die, während sie einerseits dazu geeignet ist, effektiv das Schmierfett zu halten und andererseits eine Verteilung des Schmierfetts zu erlauben, nicht nur der Wirkung der Zentrifugalkraft ausgesetzt sein sollte, sondern auch einen beachtlichen axialen Raum zwischen den zwei Reihen von Kegelrollen besetzt, wodurch ihr Anwendungsgebiet stark begrenzt ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Schmierfettverteilungsvorrichtung bereitzustellen, die die Nachteile der bekannten Vorrichtungen überwindet. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Schmierfettvorteilungsvorrichtung für Wälzlager mit den charakteristischen Eigenschaften, die in den angefügten Ansprüchen beschrieben sind, bereitgestellt.
Figurenliste
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen beschrieben, die ein nichtbeschränkendes Beispiel der Ausführungsform davon zeigen, in denen:

1 eine axial geschnittene Ansicht eines Lagers mit zwei Reihen von Rollen ist, das mit einer bevorzugten Ausführungsform einer Schmierfettvorteilungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist,
2 eine axial geschnittene Ansicht in einem größeren Maßstab eines Details der 1 ist, und
3 und 4 in einem größeren Maßstab zwei Nahansichten des Details der 2 zeigen.

Ausführliche Beschreibung
Mit Bezug auf 1 bezeichnet 10 in seiner Gesamtheit eine Lagereinheit, die eine Rotationsachse X hat und aufweist:

- einen feststehenden Außenring 11,
- ein Paar von rotierenden Innenringen 12, 13, die axial in Reihe entlang der Achse X radial auf der Innenseite des Außenrings 11 angeordnet sind,
- eine doppelte Reihe von Wälzkörpern 16, in diesem Beispiel Kegelrollen, die zwischen dem Außenring 11 und den Innenringen 12, 13 eingefügt sind, und
- für jede Reihe von Kegelrollen 16 einen Käfig 15, um die Kegelrollen 16 in ihren Sitzen und in einer Position zu halten, sodass sie winklig gleich beabstandet voneinander sind.

Jeder Käfig 15 umfasst:

- für jede Kegelrolle 16 eine Aushöhlung 21 zum Halten der entsprechenden Kegelrolle 16,
- für jede Aushöhlung 21 ein Trennquerstück 22, das parallel zu der Achse X ist und zwischen jeder Aushöhlung 21 und der unmittelbar angrenzenden Aushöhlung 21 angeordnet ist, und
- zwei Seitenkanten 23 und 24, die quer zu der Achse X und einstückig mit dem zugehörigen Querstück 22 und dem Querstück 22 der benachbarten Aushöhlung 21 sind, wobei die Kante 23 axial auf der Innenseite der Kante 24 des zugehörigen Käfigs 15 angeordnet ist und axial der Kante 23 des Käfigs 15 der anderen Reihe von Kegelrollen 16 gegenüberliegt, was ein ringförmiges Reservoir 25 definiert, das im Wesentlichen mit Schmiermittel, typischerweise Schmierfett basierend auf Mineralöl, das mit einer Lithiumseife eingedickt ist, gefüllt ist, um eine adäquate Schmierung während des Betriebszustands der Lagereinheit 10 sicherzustellen.

Die Lagereinheit 10 umfasst ferner einen Abstandshalter 17, der axial zwischen den Innenringen 12, 13 und dem Außenring 11 eingefügt ist, der in der vorliegenden Erfindung als feststehend ausgestaltet ist, wobei die Innenringe 12, 13 rotierend sind, und ist versehen:

- für jede Reihe von Kegelrollen 16 mit einer im Wesentlichen konischen Laufbahn 11a, die axial in Richtung der Innenseite der Lagereinheit 10 geneigt ist, und
- mit einer ringförmigen Nut 18, die in einer Position radial auf der Außenseite des zentralen Abstandshalters 17 angeordnet ist, nämlich in einer axialen Zwischenposition zwischen den zwei Laufbahnen 11a, wobei der radiale Abstand zwischen den zwei Laufbahnen 11a und dem zentralen Abstandshalter 17 einen minimalen Wert erreicht.

Es sollte nichtsdestotrotz erinnert werden, dass die vorliegende Erfindung in jedem Fall auf den umgekehrten Fall anwendbar ist, nämlich auf eine Lagereinheit 10 mit stationären Innenringen 12, 13 und einem rotierenden Außenring 11.
Gemäß der vorliegenden Erfindung und in Übereinstimmung mit dem, was auch in 2 gezeigt ist, umfasst die Lagereinheit 10 ferner eine Schmierfettverteilungsvorrichtung 30, die in der Lagereinheit 10 in einer Zwischenposition zwischen den zwei Reihen von Kegelrollen 16 aufgenommen ist und wiederum aufweist:

- ein ringförmiges Hilfsreservoir 31, das auf der Innenseite des Außenrings 11 gebildet ist, das sich von der ringförmigen Nut 18 erstreckt,
- einen radial äußeren zylindrischen Kranz 32, der mittels eines Einrasteingriffs oder Drucks in der Nut 18 montiert ist, um als eine Haltewand für das Reservoir 31 zu wirken und das Reservoir 31 radial in Richtung der Innenseite und in Richtung der Achse X zu begrenzen, und
- eine ringförmige geflanschte Wand 32, die senkrecht zu der Achse X und einstückig mit dem Kranz 32 ist, von dem sie sich radial in Richtung der Achse X über einen radialen Abstand gleich einer axialen Breite L1 erstreckt, die auf beiden Seiten an dem zylindrischen Kranz 32 selbst unterbrochen ist. Die ringförmige geflanschte Wand 33 wirkt als eine Verstärkungstrennwand des zylindrischen Kranzes 32 und ist entlang der zentralen Linie des zylindrischen Kranzes 32 angeordnet.

Der zylindrische Kranz 32 und die ringförmige Wand 33 können aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein, sind aber bevorzugt aus Kunststoff hergestellt und haben eine Dicke S1 bzw. S2, die im Wesentlichen gleich zueinander sind, um ihr Gewicht zu optimieren, ohne negativ ihre Steifigkeit zu beeinflussen. Des Weiteren stimmt die radiale Dicke S1 des zylindrischen Kranzes und ihre gesamte axiale Breite L2, die gleich zu der doppelten axialen Breite L1 ist, die durch die ringförmige geflanschte Wand 33 auf jeder Seite des Kranzes 32 unterbrochen ist, sowohl mit einer radiale Tiefe R der Nut 18 als auch einer axialen Breite L3 der Nut 18 überein, nicht nur, um einen perfekten Zusammenbau mittels eines Schnappeingriffs oder Drucks der Vorrichtung 30 in der Nut 18 sicherzustellen, sondern auch, um soweit wie möglich die radialen und insbesondere axialen Abmessungen der Verteilungsvorrichtung 30 zu begrenzen.
Die geflanschte Wand 33 erstreckt sich radial in Richtung des Abstandshalters 17 auf der Innenseite des axialen Reservoirs 25, das durch die zwei Kanten 23 der Käfige 15 definiert ist, aber das Volumen, das durch diese Wand 33 in der Lagereinheit 10 dargestellt wird, ist deutlich kleiner, da seine radiale Länge, die, wie voranstehend erwähnt, im Wesentlichen gleich zu der axialen Breite L1 ist, erlaubt, kaum radial überlappend mit den Kanten 23 angeordnet zu werden, während seine Dicke S2 so ist, dass die geflanschte Wand 33 axial gut von beiden Kanten 23 beabstandet gehalten ist.
In Übereinstimmung mit dem, das ferner im Detail in den 3 und 4 dargestellten ist, umfasst die Schmierfettverteilungsvorrichtung 30 mehrere Durchgangslöcher 34, die durch den zylindrischen Kranz 32 hindurch gebildet sind, um den Kranz 32 durchlässig zu machen und über die Nut 18 das Reservoir 25 mit dem Hilfsreservoir 31 zu verbinden, das zum Beginn des Lebenszyklus der Lagereinheit 10 ebenfalls mit dem gleichen Schmiermittel gefüllt ist, mit dem das Reservoir 25 im Wesentlichen gefüllt ist. Während des Lebenszyklus der Lagereinheit 10 kann das Schmierfett, das in dem Reservoir 25 ist, zwischen den verschiedenen Teilen der Lagereinheit 10 in einer im Wesentlichen willkürlichen Weise und als ein Ergebnis von vielen Faktoren, von denen die meisten nicht gesteuert werden können, wandern, was es notwendig macht, eine Schmierfettwartungen und Auffüllvorgänge auszuführen. Mit der Schmierfettvorteilungsvorrichtung 30 gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nicht nur möglich, die Menge des vorliegenden Schmierfetts zu Beginn des Lebenszyklus der Lagereinheit 10 mit der Menge, die in dem Hilfsreservoir 31 enthalten ist, zu erhöhen, sondern auch das Schmierfett in dem Reservoir 31 gehalten zu können und während des Betriebs der Lagereinheit 10 zu ermöglichen, herauszufließen, wodurch es der am meisten kontrollierten Weise wie möglich verteilt wird. Des Weiteren führt das Füllen des Reservoirs 25 mit einer übermäßigen Schmierfettmenge sowohl zu einer folgenden Wanderung des Schmierfetts zwischen den verschiedenen Teilen der Lagereinheit 10, die sogar noch willkürlicher ist, als auch zu einer ungewünschten Zunahme der Betriebstemperatur der Lagereinheit 10. Daher ist es durch Annehmen des Reservoirs 31, nämlich der Vorrichtung 10, möglich, die anfängliche Schmierfettmenge noch besser zu regulieren, die in die Lagereinheit 10 bei dem Beginn ihres Lebenszyklus einführt wird, wodurch der Lebenszyklus weiter verlängert wird und eine optimale Arbeitsleistungsfähigkeit der Lagereinheit 10 erhalten wird.
Für die Zwecke des Regulierens der Verteilungswirkung können sowohl anhängig von den Betriebsbedingungen der Lagereinheit 10 als auch von der Art des Schmierfettes die Löcher 34 unterschiedliche Formen und eine unterschiedliche Verteilung entlang des Kranzes 32 haben.
Insbesondere haben in der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung 40 der vorliegenden Erfindung die Löcher 34 einen kreisförmigen Querschnitt und sind für jeden lateralen Abschnitt 32a des Kranzes 32, der durch die Wand 33 definiert ist, gleichmäßig in zwei Reihen 35 verteilt, die axial voneinander durch einen Abstand beabstandet sind, der kleiner ist als eine Abmessung eines Durchmessers oder einer Öffnung der Löcher 34 ist, wobei die Löcher 34 einer Reihe 35 winklig von den Löchern der anderen Reihe 35 beabstandet sind und beide Reihen 35 axial in Richtung der Wand 33 verdichtet sind.
Sowohl der axiale Abstand zwischen den zwei Reihen 35 als auch die Abmessung der Durchmesser der Löcher 34 und auch die mögliche Form der Löcher 34 selbst können unterschiedliche Formen annehmen und eine unterschiedliche Verteilung bilden, und ebenfalls kann der Kranz 32 und die Wand 33 aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das nicht gezeigt ist, das aber einfach von der Beschreibung abgeleitet werden kann, die hierin bereitgestellt wird, kann es für jeden Teil des Kranzes 32 ebenfalls zwei, drei oder mehr Reihen von Löchern 34 geben und mit einer Zunahme bei den Reihen von Löchern 34 können die Abmessungen davon ebenfalls reduziert werden, abhängig auch von dem Schmierfett, das mit der Verteilungsvorrichtung 10 verwendet werden kann.
In jedem Fall ist die Funktion der Verteilungsvorrichtung 40, das Schmierfett innen, nämlich in dem Hilfsreservoir 31, zu halten und zu erlauben, durch den Kranz 32 herauszufließen, der als eine durchlässige Haltewand während des Betriebs der Lagereinheit 10 wirkt, wodurch es in einer so weit wie möglich kontrollierten Weise verteilt wird.
In den angefügten Figuren ist die Verteilungsvorrichtung auf eine Lagereinheit mit Kegelrollen anwendbar und ist in einer zentralen Position zwischen zwei Reihen von Kegelrollen montiert, aber es ist zu verstehen, dass eine solche Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls seitlich mit Bezug auf eine oder beide Reihen von Kegelrollen montiert werden kann.
Ferner kann, obwohl die Verteilungsvorrichtung in Kombination mit einem Kegelrollenlager gezeigt ist, die gleiche Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auch mit anderen Arten von Lagern verwendet werden, die Lager mit einer oder zwei Reihen von Wälzkörpern sein können, die Kugeln, Rollen oder andere Arten von Wälzkörpern sein können. Allgemeiner ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen, die beschrieben und hierin dargestellt sind, begrenzt ist, die als Beispiele der Einheit zu betrachten sind, wobei Fachleute verschiedene Änderungen an den Funktionen und der Konfiguration der beschriebenen Elemente in den Ausführungsbeispielen machen können, ohne dadurch vom Umfang der Erfindung, wie sie in den angefügten Ansprüchen und in den Äquivalenten davon definiert ist, abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

US 5803616 [0005]

Claims

Wälzlagereinheit (10), die einen radialen Außenring (11), der mit einer Zusammenbaunut (18) versehen ist, zwei radiale Innenringe (12, 13), eine Reihe von Wälzkörpern (16) für jeden radialen Innenring (12, 13), die zwischen dem radialen Außenring (11) und dem entsprechenden radialen Innenring (12, 13) eingefügt sind und mit der anderen Reihe von Wälzkörpern (16) ein erstes inneres Schmiermittelreservoir (25) definieren, und eine Fettverteilungsvorrichtung (40) aufweist, die in der Nut (18) des radialen Außenrings (11) aufgenommen ist, und dadurch gekennzeichnet ist, dass in Kombination die Nut (18) in einer axialen Zwischenposition mit Bezug auf die zwei radialen Innenringe (12, 13) angeordnet ist, und dass die Verteilungsvorrichtung (40) aufweist: ein zweites Schmierfettreservoir (31), das in dem radialen Außenring (11) gebildet ist und mit dem ersten Reservoir (25) über die Nut (18) kommuniziert, und eine durchlässige Haltewand (32), die in der Nut (18) aufgenommen ist, um das Schmierfett in dem zweiten Reservoir (31) zu halten und ihm zu erlauben in Richtung des ersten Reservoirs (25) während des Betriebs der Lagereinheit (10) herauszufließen, wodurch es in einer gesteuerten Weise verteilt ist.
Lagereinheit (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durchlässige Haltewand (32) durch einen zylindrischen Kranz (32) definiert ist, der in der Nut (18) aufgenommen ist und mehrere Durchflusselemente (34) hat, die Abmessungen haben, die mit den Eigenschaften des Schmierfetts in dem ersten und zweiten Reservoir (25, 31) kompatibel ist.
Wälzlagereinheit (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflusselemente (34) Durchgangslöcher sind (34), die bevorzugt eine kreisförmige Form haben, die entlang des zylindrischen Kranzes (32) verteilt sind.
Wälzlagereinheit (10) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangslöcher (34) über jeweils die Hälfte des zylindrischen Kranzes (32) in zumindest zwei Reihen (35) gleichmäßig verteilt sind, die axial voneinander durch einen Abstand beabstandet sind, der kleiner ist als eine Abmessung einer Öffnung der Löcher (34).
Wälzlagereinheit (10) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (34) in einer Reihe (35) winklig von den Löchern (34) der anderen Reihe (35) beabstandet sind, wobei beide Reihen (35) axial in Richtung der Mittellinie des zylindrischen Kranzes (32) verdichtet sind.
Wälzlagereinheit (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilungsvorrichtung (10) eine ringförmige Verstärkungstrennwand (33) aufweist, die axial entlang der Mittellinie der durchlässigen Haltewand (32) angeordnet ist, wobei der zylindrische Kranz (32) und die Trennwand (33) jeweilige Dicken (S1, S2) haben, die im Wesentlichen ähnlich zueinander sind, um ihr Gewicht zu optimieren, ohne negativ ihre Steifigkeit zu beeinflussen.
Wälzlagereinheit (10) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (S1) des zylindrischen Kranzes (32) und seine gesamte axiale Breite (L2) zu einer radialen Tiefe (R) der Nut (18) korrespondiert und entsprechend zu einer axialen Breite (L3) der Nut (18), um sowohl einen Zusammenbau mittels eines Schnappeingriffs der Vorrichtung (30) in der Nut (18) sicherzustellen, als auch um die radialen und insbesondere axialen Abmessungen der Verteilungsvorrichtung (30) zu begrenzen.
Wälzlagereinheit (30) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die ringförmige Trennwand (33) in dem Reservoir (25) radial erstreckt, das axial durch zwei Käfige (15) zum Halten der zwei Reihen von Kegelrollen (16) begrenzt ist, und eine radiale Länge hat, die im Wesentlichen gleich zu der Hälfte der axialen Breite (L2) des Kranzes (32) an der am größten radialen Überlappung mit den Käfigen (15) ist, und eine axiale Dicke (S2) hat, um axial von den beiden Käfigen (15) beabstandet zu bleiben.