DE202006008288U1 - Lageranordnung und Zumessventil hierfür - Google Patents

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Abstract

Lageranordnung mit einem Außenring (1) und einem Innenring (2), welche relativ zueinander verdrehbar sind, und mit Wälzkörpern, insbesondere Kugeln (3), welche zwischen dem Außenring (1) und dem Innenring (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Außenring (1) und/oder in dem Innenring (2) wenigstens eine vorzugsweise radial geht auch axial verlaufende Bohrung (5) vorgesehen ist, in der ein Zumessventil (6) als Einsatzpatrone aufgenommen ist, das mit einer Schmierstoffversorgung (8, 9) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit einem Außenring und einem Innenring, welche relativ zueinander verdrehbar sind, und mit Wälzkörpern, insbesondere Kugeln, welche zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordnet sind. Weiter betrifft die Erfindung einen Einleitungsverteiler zum Einbau in eine derartige Lageranordnung.
  • Wälzlager der eingangs genannten Art werden u. a. für Lagerungen in Windkraftanlagen, Baumaschinen oder dergleichen eingesetzt. Bei diesen Lagerungen ist häufig eine eigene Schmierstoffversorgung zum Abschmieren der Wälzkörper vorgesehen. Hierzu werden teilweise Einleitungsverteiler (Injektoren) als Blockverteiler mit mehreren Zellen oder als Einzelzellenverteiler, die mit einer Verteilerleiste gehalten werden, eingesetzt. Bei beiden Varianten sind die Einleitungsverteiler mit Befestigungsbohrungen zum Befestigen entweder auf dem zu schmierenden Bauteil oder auf einer Halteplatte versehen. Der Schmierstoff wird dann von den Einleitungsverteilern (Injektoren) über eine Schmierleitung an die zu schmierende Stelle gefördert. Dies wird in einigen Anwendungsfällen aufgrund des für die Einleitungsverteiler benötigten Bauraums als nachteilig empfunden. Zudem besteht die Gefahr, dass die Schmierleitungen platzen, was zeit- und kostenintensive Reparaturarbeiten nach sich zieht.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche besonders Platz sparend und Kosten sparend das Abschmieren von beispielsweise Wälzkörpern bei hoher Betriebssicherheit ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im Wesentlichen dadurch gelöst, dass in dem Außenring und/oder in dem Innenring wenigstens eine vorzugsweise radial verlaufende Bohrung vorgesehen ist, in der ein Einleitungsverteiler oder dgl. Zumessventil als Einsatzpatrone aufgenommen ist, das mit einer Schmierstoffversorgung verbunden ist. Mit anderen Worten ist das bspw. als Einleitungsverteiler ausgebildete Zumessventil derart ausgebildet, dass es als Einsatzpatrone in eine Bohrung eines Bauteils integrierbar ist. Wenn das Zumessventil als Einsatzpatrone unmittelbar in den Außenring oder den Innenring der Lageranordnung integriert ist, ist kein zusätzlicher Bauraum für die Anordnung von Blockverteilern oder Einzelzellenverteilern erforderlich. Gerade bei vergleichsweise großen Lageranordnungen, wie sie beispielsweise in Windkraftanlagen oder Baumaschinen eingesetzt werden, ist eine Platz sparende Anordnung der Zumessventile in der Lageranordnung selbst möglich. Da auch Verteilerleisten oder dergleichen entfallen, bringt die erfindungsgemäße Anordnung der Zumessventile als Einsatzpatronen in der Lageranordnung auch eine deutliche Kostenersparnis mit sich.
  • Zudem wird die Betriebssicherheit erhöht, da der Verteilerauslass jedes Zumessventils in direkter Verbindung mit der zu schmierenden Stelle steht. Da keine Schmierleitung vorhanden ist, besteht somit auch nicht die Gefahr, dass die Schmierleitung aufgrund des hohen Gegendrucks platzt. Weiter wird auch der Austausch von Zumessventilen zur Reparatur- oder Wartungszwecken vereinfacht, wenn diese als Einsatzpatronen gestaltet in einer Bohrung in dem Außenring oder dem Innenring der Lageranordnung aufgenommen sind.
  • Die Erfindung ist dabei nicht nur auf die Anwendung bei einreihigen Kugellagern beschränkt, sondern die erfindungsgemäße Lageranordnung kann auch als ein zwei- oder mehrreihiges Lager mit Kugeln, Rollen oder dergleichen Wälzkörpern gestaltet sein.
  • Um eine optimale Schmierstoffversorgung bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung zu erreichen, wird es bevorzugt, wenn jeder Wälzkörperreihe wenigstens ein Zumessventil zugeordnet ist, wobei mehrere Zumessventile über eine gemeinsame Schmierstoffversorgung miteinander verbunden sind.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das wenigstens eine Zumessventil über einen insbesondere in die wenigstens eine Bohrung eingeschraubten Adapter in dem Außenring bzw. dem Innenring der Lageranordnung fixiert und an die Schmierstoffversorgung angeschlossen. Der Adapter befestigt somit das beispielsweise nur in eine Bohrung eingesteckten und als Einsatzpatrone ausgebildeten Zumessventil in dem Außenring bzw. dem Innenring der Lageranordnung. Gleichzeitig kann der Adapter dabei auch das Anschlusselement bilden, mit welchem das bspw. als Einleitungsverteiler (Injektor) ausgebildete Zumessventil mit der Schmierstoffversorgung verbunden ist.
  • Die erfindungsgemäße Lageranordnung kann Bestandteil einer Baumaschine oder einer Windkraftanlage sein. Es ist jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße Lageranordnung mit als Einsatzpatrone ausgebildeten Einleitungsverteilern oder dgl. Zumessventilen in Fahrzeugen oder Werkzeugen einzusetzen.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiter durch ein bspw. als Einleitungsverteiler ausgebildetes Zumessventil zur Zudosierung von Schmierstoff an eine Schmierstelle, insbesondere an eine Lageranordnung, gelöst, wobei das Zumessventil einen Schmierstoffeinlass und einen einer zu schmierenden Stelle zugewandten Schmierstoffauslass aufweist, zwischen denen in einer Hülse, die zusammen mit einer Einlasskappe als eine in eine Bohrung einsetzbare oder einschraubbare Einsatzpatrone ausgebildet ist, ein Dichtungskolben als Umsteuerventil und ein Förderkolben verschiebbar geführt sind. Zur Zudosierung von Schmierstoff weist dabei der Dichtungskolben eine umlaufende Dichtlippe auf, die ein Durchströmen eines Schmierstoffs in Förderrichtung er laubt und ein Zurückströmen des Schmierstoffs verhindert, und zwischen einer einen Umsteuer- oder Druckentlastungskanal freigebenden und einer diesen sperrenden Stellung verschiebbar ist. Der Dichtungskolben kann durch eine Feder oder dergleichen elastisches Element in seine den Druckentlastungskanal sperrende Stellung beaufschlagt sein. Weiter ist der Förderkolben gegen die Kraft einer Feder oder eines anderen geeigneten elastischen Elements zur Förderung von Schmierstoff zu der zu schmierenden Stelle in Förderrichtung und zum Ansaugen von Schmierstoff durch die Kraft der Feder bzw. des elastischen Elements entgegen der Förderrichtung verschiebbar.
  • In der Druckphase, in welcher Schmierstoff durch den Schmierstoffeinlass zu dem Dichtungskolben geleitet wird, strömt der Schmierstoff an dem als Umsteuerventil wirkenden Dichtungskolben vorbei, der in seiner den Umsteuer- oder Druckentlastungskanal sperrende Stellung verschoben wird und dadurch den Umsteuer- oder Druckentlastungskanal hydraulisch von dem Einlassbereich trennt. Der an einer elastischen Dichtlippe des Dichtungskolbens vorbei strömende Schmierstoff beaufschlagt dabei den Förderkolben, welcher Schmierstoff gegen die Kraft der diesen beaufschlagenden Feder an die zu schmierende Stelle fördert.
  • In der Entlastungsphase, in welcher der Druck in der Hauptleitung abfällt und dadurch kein Schmierstoff durch den Schmierstoffeinlass zugeführt wird, drängt die den Förderkolben beaufschlagende Feder diesen entgegen der Förderrichtung zurück. Hierdurch wird der Dichtungskolben aus seiner den Umsteuer- oder Druckentlastungskanal sperrenden Stellung in seine den Druckentlastungskanal freigebende Stellung verschoben. Auf diese Weise kann Schmierstoff durch den Druckentlastungskanal von der Einlassseite des Förderkolbens zu der Auslassseite des Förderkolbens umgeschichtet werden, bis der Förderkolben seinen dem Schmierstoffeinlass zugewandten Anschlag erreicht. Die beiden Kolben des Zumessventils haben dann ihre Ausgangsstellung erreicht, um in einer er neuten Druckphase den auf der Auslassseite des Förderkolbens angeordneten Schmierstoff an die zu schmierende Stelle zu fördern.
  • Die Ausgestaltung des Zumessventils als Einsatzpatrone bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass diese derart ausgebildet ist, dass die Einsatzpatrone in eine Bohrung eines Bauteils integrierbar ist. Ein Verteiler (manifold) und/oder Befestigungsbohrungen sind daher nicht erforderlich.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Einleitungsverteiler oder dgl. Zumessventil einen Adapter mit einem Außengewinde zum Fixieren der Einsatzpatrone in einer Gewindebohrung aufweist, wobei die Einsatzpatrone zumindest bereichsweise einen kleineren Außendurchmesser als der Adapter hat. Auf diese Weise lässt sich das als Einsatzpatrone ausgebildete Zumessventil leicht in eine Bohrung oder dergleichen einschieben und kann durch Einschrauben des Adapters befestigt werden. Alternativ kann die Einsatzpatrone selbst zumindest bereichsweise mit einem Außengewinde versehen sein, um unmittelbar auch ohne einen zusätzlichen Adapter in eine Gewindebohrung eingeschraubt zu werden.
  • In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass der Druckentlastungskanal zumindest abschnittsweise entlang der Außenfläche der Einsatzpatrone in einem aufgrund des gegenüber dem Adapter verringerten Außendurchmessers gebildeten Spalt verläuft. Der Aufbau der Einsatzpatrone wird auf diese Weise besonders einfach, da kein zusätzlicher Entlastungskanal vorgesehen ist, welcher an dem Förderkolben vorbei durch die Hülse führt. Vielmehr kann der Schmierstoff in der Entlastungsphase in einem spaltartigen Ringraum zwischen der Außenseite der Hülse und der Innenseite einer Bohrung oder dergleichen zu dem auslassseitigen Ende des Förderkolbens strömen. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es auch möglich, dass in der Außenwand der Hülse eine Nut oder dergleichen Vertiefung oder Abflachung ausgebildet ist, welche dann einen Teil des Druckentlastungskanals bildet. Wenn an der Einsatzpatrone O-Ringe oder dgl. Zentriermittel vorgesehen sind, kann eine definierte Breite des ringförmigen Spaltes erreicht werden, so dass der Spalt als Teil des Druckentlastungskanals nutzbar ist.
  • Vorzugsweise steht der Schmierstoffauslass des Zumessventils ohne Zwischenschaltung einer Schmierleitung in direkter Verbindung mit der zu schmierenden Stelle. Der durch die Ausbildung des Zumessventils als Einsatzpatrone ermöglichte Wegfall der Schmierleitung erhöht die Sicherheit, da bei Schmierleitungen teilweise die Gefahr besteht, dass diese aufgrund des hohen Gegendrucks platzen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
  • Es zeigen schematisch:
  • 1 in Schnittansicht eine erfindungsgemäße Lageranordnung mit einem Einleitungsverteiler,
  • 2 in vergrößerter Schnittansicht den Einleitungsverteiler nach 1 in der Druckphase und
  • 3 in vergrößerter Schnittansicht den Einleitungsverteiler nach 1 in der Entlastungsphase.
  • In den Figuren ist eine Lageranordnung, wie sie beispielsweise für Windkraftanlagen oder große Baumaschinen eingesetzt werden kann, durch einen Außenring 1 und einen Innenring 2 angedeutet, zwischen denen Kugeln 3 in Laufbahnen vorgesehen sind, so dass der Außenring 1 relativ zu dem Innenring 2 verdrehbar ist. Bei der in 1 dargestellten zweireihigen Lageranordnung sind die Kugeln 3 in jeweils einem Käfig 4 geführt.
  • Durch den Außenring 1 der Lageranordnung erstrecken sich in radialer Richtung mehrere Bohrungen 5, welche in die Laufbahnen der Kugeln 3 münden. In der in der 1 linken Bohrung 5 ist ein in der dargestellten Ausführungsform als Einleitungsverteiler (Injektor) 6 ausgebildetes Zumessventil vorgesehen, welcher als Einsatzpatrone in die Bohrung 5 eingeschoben ist. Auf der in den Figuren oberen, außen liegende Seite ist jede der Bohrungen durch einen Adapter 7 verschlossen, welcher in einem Gewindeabschnitt der Bohrung 5 eingeschraubt ist, und hierdurch den als Einsatzpatrone ausgebildeten Einleitungsverteiler 6 fixiert. Weiter ist der Adapter 7 mit einem T-Stück 8 verbunden, welches an Leitungen 9 zur Zufuhr von Schmierstoff aus einem nicht dargestellten Schmierstoffvorratsbehälter angeschlossen ist.
  • Der Einleitungsverteiler 6 ist im Wesentlichen durch eine Einlasskappe 10 und eine Hülse 11 gebildet, welche zusammen die Einsatzpatrone bilden. Der Außendurchmesser der Einsatzpatrone ist dabei kleiner als der Außendurchmesser des Adapters 7, so dass sich die Einsatzpatrone leicht in die Bohrung 5 einführen lässt. Gleichzeitig wird zwischen der Innenwand der Bohrung 5 und der Außenwand der Einsatzpatrone 6 ein ringförmiger Spalt 12 definiert. Durch O-Ringe 23 wird das Zumessventil einerseits in der Bohrung 5 abgedichtet und andererseits auch zentriert geführt. Die O-Ringe 23 bewirken also eine weitgehend konstante Breite des ringförmigen Spalts 12.
  • Der durch die zentralen Öffnungen im Adapter 7 und der Einlasskappe 10 definierte Schmierstoffeinlass steht mit dem den zu schmierenden Wälzkörpern 3 zugewandten Schmierstoffauslass 13 durch zwei Kanäle in Verbindung. Wie auch aus der vergrößerten Darstellung der 2 und 3 ersichtlich ist, mündet der Schmierstoffeinlass zunächst in einen oberen Zylinderraum 14, in welchem ein als Umsteuerventil arbeitender Dichtungskolben 15 verschiebbar geführt ist. Aus dem oberen Zylinderraum 14 führt ein axialer Kanal 16 in einen in den Figuren unteren Zylinderraum 17, der in den Schmierstoffauslass 13 mündet. In dem unteren Zylinderraum 17 ist ein Förderkolben 18 verschiebbar geführt. Zusätzlich zweigt aus dem oberen Zylinderraum 14 ein Umsteuer- oder Druckentlastungskanal 19 ab, welcher einen in den Figuren oberen Abschnitt 19a, der von dem oberen Zylinderraum 14 in den ringförmigen Spalt 12 zwischen der Bohrung 5 und dem Einleitungsverteiler mündet, sowie einen unteren Abschnitt 19b aufweist, welcher aus dem Spalt 12 in den unteren Zylinderraum 17 mündet.
  • Der Dichtungskolben 15 wird durch eine Feder 20 in der Figur nach unten beaufschlagt, so dass der Dichtungskolben 15 gegen den oberen Abschnitt 19a des Druckentlastungskanals gedrückt wird und diesen absperrt. Weiter ist der Dichtungskolben 15 mit einer umlaufenden Dichtlippe 21 versehen, welche eine Strömung eines Schmierstoffes in dem oberen Zylinderraum 14 in Förderrichtung, das heißt in der Figur nach unten, erlaubt, ein Zurückströmen des Schmierstoffs in entgegengesetzter Richtung jedoch verhindert. Der Förderkolben 18 ist in dem unteren Zylinderraum 17 abgedichtet geführt, so dass Schmierstoff nicht durch den unteren Zylinderraum 17 an dem Förderkolben 18 vorbei strömen kann. Eine Feder 22 drückt den Förderkolben 18 entgegen der Förderrichtung des Schmierstoffes in den Figuren nach oben.
  • Wird nun in der in 2 dargestellten Druckphase Schmierstoff durch die Leitung 9 und das T-Stück 8 in den Schmierstoffeinlass der Einsatzpatrone ge drückt, so wird der Dichtungskolben 15 fest gegen den oberen Abschnitt 19a des Druckentlastungskanal gepresst und schließt diesen ab. Gleichzeitig kann der Schmierstoff an der Dichtlippe 21 vorbei fließen, welche sich durch den Druck des Schmierstoffs verformt. Der Schmierstoff gelangt über den axialen Kanal 16 in den unteren Zylinderraum 17 und bewegt den Förderkolben 18 gegen den Druck der Feder 22 in Förderrichtung. Hierdurch wird im unteren Bereich des unteren Zylinderraums 17 aufgenommener Schmierstoff durch den Schmierstoffauslass 13 zu der zu schmierenden Stelle gefördert.
  • In der in 3 gezeigten Druckentlastungsphase wird kein weiterer Schmierstoff über die Leitung 9 zugeführt. Der Dichtungskolben 15 wird alleine durch die Kraft der Feder 22 gegen den oberen Abschnitt 19a des Druckentlastungskanals angelegt. Die durch die Druckphase komprimierte Feder 22 ist dagegen so ausgelegt, dass in der Entlastungsphase der Förderkolben 18 in der Figur nach oben verschoben werden kann. Hierdurch wird der oberhalb des Förderkolbens 18 in dem unteren Zylinderraum 17 aufgenommene Schmierstoff durch den axialen Kanal 16 in den oberen Zylinderraum 14 gedrängt. Der Schmierstoff kann jedoch die Dichtlippe 21 des Dichtkolbens 15 nicht passieren und hebt diesen gegen die Kraft der Feder 20 von dem oberen Abschnitt 19a des Druckentlastungskanals ab. Der Schmierstoff kann somit durch den oberen Abschnitt 19a des Druckentlastungskanals in den ringförmigen Spalt 12 strömen und von diesem über den unteren Abschnitt 19b des Druckentlastungskanals auf die in der Figur untere Seite des unteren Zylinderraums 17 fließen.
  • Wenn der Förderkolben 18 seine in 2 gezeigte obere Endstellung erreicht hat, kann in einer erneuten Druckphase der Schmierstoff aus dem unteren Bereich des unteren Zylinderraums 17 von dem Förderkolben zu dem Schmierstoffauslass 13 gefördert werden.
    • 1
    Außenring
    2
    Innenring
    3
    Kugel
    4
    Käfig
    5
    Bohrung
    6
    Einleitungsverteiler (Injektor)
    7
    Adapter
    8
    T-Stück
    9
    Leitung
    10
    Einlasskappe
    11
    Hülse
    12
    ringförmiger Spalt
    13
    Schmierstoffauslass
    14
    oberer Zylinderraum
    15
    Dichtungskolben
    16
    axialer Kanal
    17
    unterer Zylinderraum
    18
    Förderkolben
    19
    Druckentlastungskanal
    19a
    oberer Abschnitt des Druckentlastungskanals 19
    19b
    unterer Abschnitt des Druckentlastungskanals 19
    20
    Feder
    21
    Dichtlippe
    22
    Feder
    23
    O-Ring

Claims (9)

  1. Lageranordnung mit einem Außenring (1) und einem Innenring (2), welche relativ zueinander verdrehbar sind, und mit Wälzkörpern, insbesondere Kugeln (3), welche zwischen dem Außenring (1) und dem Innenring (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Außenring (1) und/oder in dem Innenring (2) wenigstens eine vorzugsweise radial geht auch axial verlaufende Bohrung (5) vorgesehen ist, in der ein Zumessventil (6) als Einsatzpatrone aufgenommen ist, das mit einer Schmierstoffversorgung (8, 9) verbunden ist.
  2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außenring (1) und dem Innenring (2) eine oder mehr Reihen von Wälzkörpern (3) nebeneinander angeordnet sind.
  3. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wälzkörperreihe (3) wenigstens ein Zumessventil (6) zugeordnet ist, wobei mehrere Zumessventile (6) über eine gemeinsame Schmierstoffversorgung (8, 9) miteinander verbunden sind.
  4. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Zumessventil (6) über einen insbesondere in die wenigstens eine Bohrung eingeschraubten Adapter (7) in dem Außenring (1) bzw. dem Innenring (2) fixiert und an die Schmierstoffversorgung angeschlossen ist.
  5. Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Bestandteil einer Baumaschine oder einer Windkraftanlage ist.
  6. Zumessventil, insbesondere Einleitungsverteiler, zur Zudosierung von Schmierstoff an eine Schmierstelle, insbesondere an eine Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Schmierstoffeinlass und einem einer zu schmierenden Stelle (3) zugewandten Schmierstoffauslass (13), zwischen denen in einer Hülse (11), die zusammen mit einer Einlasskappe (10) als eine in eine Bohrung (5) einsetzbare oder einschraubbare Einsatzpatrone ausgebildet ist, ein Dichtungskolben (15) und ein Förderkolben (18) verschiebbar geführt sind, wobei der Dichtungskolben (15) eine umlaufende Dichtlippe (21) aufweist, die ein Durchströmen eines Schmierstoffes in Förderrichtung erlaubt und ein Zurückströmen des Schmierstoffes verhindert, und zwischen einer einen Druckentlastungskanal (12, 19) freigebenden und einer diesen sperrenden Stellung verschiebbar ist, und wobei der Förderkolben (18) gegen die Kraft eines elastischen Elements (22) zur Förderung von Schmierstoff zu der zu schmierenden Stelle (3) in Förderrichtung und zum Ansaugen von Schmierstoff durch die Kraft des elastischen Elements (22) entgegen der Förderrichtung verschiebbar ist.
  7. Zumessventil nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Adapter (7) mit einem Außengewinde zum Fixieren der Einsatzpatrone in einer Gewindebohrung (5), wobei die Einsatzpatrone zumindest bereichsweise einen kleineren Außendurchmesser als der Adapter (7) aufweist.
  8. Zumessventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckentlastungskanal (12, 19) zumindest abschnittsweise entlang der Außenfläche der Einsatzpatrone in einem aufgrund des gegenüber dem Adapter (7) verringerten Außendurchmessers gebildeten Spalt (12) verläuft.
  9. Zumessventil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierstoffauslass (13) ohne Zwischenschaltung einer Schmierleitung in direkter Verbindung mit der zu schmierenden Stelle (3) steht.
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