DE10355816A1

DE10355816A1 - Wälzlager mit einem System zum Versorgen des Wälzlagers mit Medien

Info

Publication number: DE10355816A1
Application number: DE2003155816
Authority: DE
Inventors: Sven Dr. Gempper; Joachim Dr. Hering; Dirk Kidzun
Original assignee: FAG Kugelfischer AG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-06-23

Abstract

Ein Wälzlager (10) mit einem System (1) zum Versorgen des Wälzlagers (10) mit flüssigen oder gasförmigen Medien weist zwischen keramischen Schichten (2, 3, 4, 5, 6) zumindest einen Verteiler (15, 16), einen Zulauf (14) und eine Zufuhr für die Medien (13) auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einem System zum Versorgen des Wälzlagers mit flüssigen oder gasförmigen Medien, wobei das System aus zumindest einem Verteiler, aus wenigstens einem Zulauf zum Verteiler und aus mindestens einer von dem Verteiler abgehenden Zufuhr zum Wälzlager gebildet ist.

Hintergrund der Erfindung

Die Versorgung von Wälzlagern mit flüssigen oder gasförmigen Medien, insbesondere mit druckbeaufschlagten der Medien, ist relativ aufwendig. In entsprechende Gehäuse der Lagerungen sind dafür aufwendige Versorgungskanäle, Medienspeicher, Dichtsysteme und Anschlüsse zu dem Versorgungssystem einzubringen. Aus DE 40 22 487 A1 ist ein System für ein aerostatisches Lager aus keramischem Werkstoff bekannt. Dabei ist das System aus alternierenden Schichten von Keramikteilen und Folienstücken gebildet. In den Folienstücken befinden sich entsprechende Durchbrüche für die Zufuhr von Luft. Das Anpassen der Folien an die Keramikschichten und das anschließende Beschneiden, bei dem die überstehenden Folienbestandteile entfernt werden, ist relativ aufwendig.

Zusammenfassung der Erfindung

Zu dem Zeitpunkt an dem die Erfindung gemacht wurde, bestand die Aufgabe, ein Wälzlager mit einem System zum Versorgen des Wälzlagers mit flüssigen oder gasförmigen Medien zu schaffen, dass sich einfach und kostengünstig herstellen lässt. Weiter bestand die Aufgabe das System derartig zu dimensionieren, dass Wälzlager nach dem Stand der Technik gegen Wälzlager mit einem einfacheren System zum Versorgen mit Medien austauschbar sind.

Die Aufgabe ist mit dem Gegenstand des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass das Wälzlager ein System zum Versorgen mit flüssigen oder gasförmigen Medien aus wenigstens zwei unmittelbar aneinander unlösbar, z. B. stoffschlüssig, befestigten keramischen Schichten aufweist. Die keramischen Schichten sind an dem Wälzlager fest und schließen zumindest einen Verteiler des Versorgungssystems zwischen sich ein. Vorzugsweise sind jedoch auch der Zulauf zu dem Verteiler und die von dem Verteiler abgehende Zufuhr zum Wälzlager zwischen mindestens zwei der Schichten aus Keramik ausgebildet.

Unter Verteiler sind alle die Hohlräume zwischen den Schichten zu verstehen, zu denen mindestens ein kanalförmiger Zulauf führt und von denen ein, zwei oder mehr kanalartige Zufuhren zu dem Wälzlager führen. Die Zufuhr, die Verteiler und der Zulauf sind röhrenförmig hohl oder zum Beispiel mit rechteckigem Querschnitt hohl ausgeführt. Außerdem sind auch alternativ großvolumige hohle Speicher zwischen den Schichten ausgebildet.

Das erfindungsgemäße System ist für die Versorgung des Wälzlagers mit drucklosen oder druckbeaufschlagten gasförmigen bzw. flüssigen Medien vorgesehen. So ist das System in Anwendungen einsetzbar, bei denen das Wälzlager drucklos oder druckbeaufschlagt mit Öl geschmiert ist. Das unter Druck stehende Öl gelangt über den Zulauf in den Verteiler und wird von dem Verteiler über einzelne Zufuhrkanäle an entsprechende Schmierstellen, zum Beispiel die Laufbahn des Wälzlagers, geführt. Druckloses Öl verteilt sich über den Verteiler in die einzelnen Zuläufe und sickert bzw. tropft über diese auf die Laufbahnen.

Bei Rotativwälzlagern weist das Lager so ein (oder mehrere) System an einem seiner Lagerringe, wie radiale/axiale Kugellager und Rollenlager, auf. Dabei ist das System zum Beispiel an einem Innenring, an einem Außenring, – oder aber auch an einer Schiene bzw. an einem Gehäuse eines Linearlagers – oder an eine Axialscheibe axial bzw. radial durch zum Beispiel Kleben, Schweißen oder auf andere geeignete Art befestigt. Alternativ ist das entsprechende Lagerelement jedoch von dem System gehäuseartig umgeben, wobei es auch denkbar ist, das Wälzlager in ein Gehäuse aus Keramik mit dem System aus Keramik zu integrieren. Das erfindungsgemäße Wälzlager ist auch in der Anwendung als hydrodynamisch unterstütztes Wälzlager vorgesehen, bei dem die Wälzlager in einem oder beiden der Laufringe Mikrodüsen aufweisen, durch die Drucköl zwischen die Rollfläche und die auf dem Drucköl aufschwimmenden Wälzkörper gespritzt wird.

Als Werkstoff für die keramischen Schichten ist zum Beispiel AL₂O₃ vorgesehen. Es ist jedoch auch denkbar, dass jede der einzelnen Schichten aus mehreren keramischen Werkstoffen besteht, oder das zumindest eine der miteinander verbundenen Schichten aus einem anderen keramischen Werkstoff als die benachbarte Schicht ist. Die Werkstoffe der Lagerringe oder Schienen des Wälzlagers sind Stahl oder Keramik.

Bei der Herstellung des Systems wird zunächst Keramikpulver fließfähig gemacht und in Formen gespritzt oder gegossen. In die formbare und weichen Schichten werden dann die entsprechenden Strukturen für die Zuläufe, die Ver teiler und die Zufuhr mechanisch oder per Laser eingebracht. Anschließend werden die Schichten aufeinander gestapelt und dabei so zu einander positioniert, dass sie die zum System gehörenden Hohlräume zwischen sich einschließen. Schließlich wird die noch weiche formbare Masse zum Beispiel in Formen gespritzt oder gegossen, die den Teil der Außenkontur des Wälzlagerelementes wiedergeben, an dem das System befestigt wird.

Vorteile:

– einfache kostengünstige Herstellung
– einfache spanabhebende Nachbearbeitung des Gehäuses ist möglich
– geringes Gewicht
– hohe Festigkeit gegen Schlag- und Schwingungen
– hohe chemische Beständigkeit gegen aggressive Medien
– das System beansprucht wenig Bauraum
– das Wälzlager ist in bestehen Konstruktionen gegen Lager des Standes der Technik austauschbar.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in das System ein Sensor zum Erfassen von physikalischen Größen des für die Versorgung des Wälzlagers eingesetzten Mediums integriert ist. Mit derartigen Sensoren sind die Drücke des Schmieröls aber auch die Temperaturen von Schmiermitteln, die Vermengung mit Abriebpartikeln u. a. unmittelbar am Lager messbar. Derartige Sensoren sind vorzugsweise Druck- und/oder Temperatursensoren. Es ist auch denkbar, ganze elektrische bzw. elektronische und den Sensoren nachgeschaltete Schaltkreise zur Datenermittlung, Datenübertragung und Datenauswertung in die Keramikmasse zu integrieren.

Es ist auch denkbar, in das System Förderelemente, wie Piezo-Aktuatoren zu integrieren, die durch Spannungen beaufschlagt, Impulse an Flüssigkeiten weitergeben und die somit die Flüssigkeit bei Bedarf in das Wälzlager fördern.

Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen stark vergrößerten und nicht maßstäblich dargestellten Schnitt durch ein Detail eines Wälzlagers 10. In einer Nut 11 eines Lagerelementes 12 ist ein System 1 zum Versorgen des Wälzlagers mit flüssigen oder gasförmigen Medien 13 aufgenommen. Das System 1 weist einen Zulauf 14 zwei Verteiler 15 und 16 sowie mehrere Zufuhren 17 auf. Die Verteiler 15 und 16 sind von den keramischen Schichten 3, 4, 5, 6 eingeschlossen. In den Verteiler 15 mündet der Zulauf 14. Über den Zulauf 14 gelangt das schraffiert dargestellte Medium 13 von einem Anschluss 18 zunächst in den Verteiler 15 und von dort über eine Verbindung 19 in den Verteiler 16.
Von dem Verteiler 16 gehen die einzelnen kanalförmig ausgebildeten Zufuhren 17 ab. Dabei verlaufen die Zufuhren von dem Verteiler 16 durch eine keramische Schicht 2 hindurch, setzen sich durch das Lagerelement 12 hindurch fort und münden an einer Laufbahn 20 in das Wälzlager 10 an Wälzkörper 23. Das Lagerelement ist wahlweise an Innen- bzw. Außenring eines Rotativlagers oder eine Schiene eines Linearwälzlagers. In die keramischen Schichten 3 und 4 ist jeweils ein Sensor 21 oder 22 integriert. Der Sensor 21 ist als Dehnungsmessstreifen oder Piezo-elektrischer Drucksensor ausgebildet. Der Sensor 22 ist ein Temperaturfühler.
Zwischen dem System 1 und der Nut 11 ist eine Ausgleichsschicht 7 ausgebildet, die die Unterseite (8) und die Flanken (9) des Systems (1) einfasst. Die Ausgleichsschicht (7) gleicht zum Beispiel Wärmedehnungen des Lagerelementes (12) zum System (1) aus und ist wahlweise gleichzeitig die Haftschicht für das System (1) an dem Wälzlager (10).

1: System
2: Schicht
3: Schicht
4: Schicht
5: Schicht
6: Schicht
7: Ausgleichsschicht
8: Unterseite
9: Flanke
10: Wälzlager
11: Nut
12: Lagerelement
13: Medien
14: Zulauf
15: Verteiler
16: Verteiler
17: Zufuhr
18: Anschluss
19: Verbindung
20: Laufbahn
21: Sensor
22: Sensor
23: Wälzkörper

Claims

Wälzlager (10) mit einem System (1) zum Versorgen des Wälzlagers (10) mit flüssigen oder gasförmigen Medien, wobei das System (1) aus zumindest einem Verteiler (15, 16), aus wenigstens einem Zulauf (14) zum Verteiler (15, 16) und aus mindestens einer von dem Verteiler (15, 16) abgehenden Zufuhr (17) zum Wälzlager (10) ausgebildet ist und wobei zumindest der Verteiler (15, 16) von wenigstens zwei unmittelbar aneinander unlösbar befestigten keramischen Schichten (3, 4, 5, 6) an dem Wälzlager (10) eingeschlossen ist.
Wälzlager (10) nach Anspruch 1, mit wenigstens drei der Schichten (2, 3, 4, 5, 6), wobei der Verteiler (15, 16) von wenigstens drei der Schichten eingeschlossen ist und wobei der Zulauf (14) und die Zufuhr (17) jeweils zumindest von einer der Schichten (2, 3, 4) wenigstens teilweise umgriffen sind.
Wälzlager (10) nach Anspruch 1, bei dem das System (1) in einer Nut (11) eines Lagerelementes (12) des Wälzlagers (10) aufgenommen ist.
Wälzlager (10) nach Anspruch 3, bei dem das Lagerelement (12) eine Schiene eines Linearwälzlagers ist.
Wälzlager (10) nach Anspruch 3, bei dem das Lagerelement (12) ein Lagerring eines Rotativwälzlagers ist.
Wälzlager (10) nach Anspruch 3, bei dem die Zufuhr (17) sich von dem Verteiler (16) aus in Richtung einer Laufbahn (20) für Wälzkörper (23) des Wälzlagers (10) fortsetzt und dabei in die Laufbahn (20) mündet.
Wälzlager (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Schichten (2, 3, 4, 5, 6) jeweils aus einem gleichen keramischen Werkstoff gebildet sind.
Wälzlager (10) nach Anspruch 1, bei dem in das System (1) zumindest ein Sensor (21, 22) zum Erfassen von physikalischen Größen des Mediums (13) integriert ist.