DE2319264A1

DE2319264A1 - Schmierverfahren und schmiereinrichtung sowie damit ausgestattete rad- und achslager

Info

Publication number: DE2319264A1
Application number: DE2319264A
Authority: DE
Inventors: William Patrick Scott; Charles Joseph Swartz
Original assignee: Continental Oil Co
Current assignee: ConocoPhillips Co
Priority date: 1972-04-26
Filing date: 1973-04-16
Publication date: 1973-11-15
Also published as: CA974179A; CS199548B2; JPS4941741A; AR198827A1; CH574076A5; DE2319264B2; NL155925B; SE387425B; ES414119A1; DE2319264C3; AU5456573A; IE38443B1; US3913992A; AT329328B; IT980291B; IE38443L; NL7304414A; ZA732667B; GB1430673A; FR2182539A5

Description

Schmierverfabren und BchraiereinriobiSwng aowie "damit ausgeatattete Rad-» und Ach»lagt r

Die Erfindung betrifft ein Schmiervqrfahren atm Schmieren einer Lagerfläche, eine insbesondere zum Durchführen dieses'Verfahrene geeignete Schmiereinrichtung zum Zuführen von Öl au einer Lagerfläche und mit einer solchen Schmiereinrichtung ausgestattete Ead- und Achslager.

Bei Anordnungen, in denen ein Bauteil relativ «U einem anderen rotiert, hängt die Lebenedauer der Lagerflachen von der Erneuerung des Schmiermittela dafür ab, da dieses Schmiermittel im Lauf dea Betriebes zerstört oder sonst erschöpft wird. Bei hoher Belastung und hoher Drehzahl verschärft sich dieaea Eroblera in starkem Maße, und es ist dann unabhängig davon, ob daa betreffende Lager perwanent versiegelt ist oder ob der Schmieretoffvorrat von Zeit zu Zeit aufgefüllt wird, aus v/irtschaftlichen Qründen vorteilhaft, eine einfache Konstruktion zu finden, die keiner oder nur geringer "Wartung bedarf. Ungeachtet dessen, daß ölgeschmierte Lager in dem Ruf stehen, eine längere Lebensdauer aufzuweisen als fettgeschmierte Lager, besitzt festes Fett als ein geliertes Schmiermittel ihm tigene einzigartige strukturelle Vorteile, da es gut an seinem Platz bleibt und keinen mechanischen Aufbau für seine Bevorratung und Abführung verlangt, wie dies für flüssige Schmierstoffe erforderlich i*t. Eine füllung mit Fett ist beispielsweise für die Badlager von Kraftfahrzeugen üblich, und Fettbüchsen in verschiedener Ausführung beweisen .die Zuverlässigkeit von Fett zur Lagerschmierung unter h*rten phyniltülisehen Bedingungen. -

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BAD ORIGINAL

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In einem friecli gefüllten Lager wird jedoch der große Überschuß an Fett beim Einlaufen sofort aus dem Lager abgedrückt, und der größte Teil dieses abgedrückten Fetts wird verschwendet und ist nicht «ehr für die Erneuerung des Schmierfilms verfügbar, wenn sich dieser verschlechtert« Zwar kann ein gewisses Maß an Langzeit-BChmierung dadurch angestrebt werden, daß in einer Fettbuchse ein Eettvorrat gehaXten wird, jedoch tritt dann, wenn dieses Vorratsfett unter Druck gesetzt oder geschmolzen wird, um es zum Einfließen, zwischen die LageTKflaehen zu bringen, auch Fett in seifiger Struktur ebenso wie das darin enthaltene Öl in das Lager ein und führt früher oder später zu erhöhter Lagerreibung.

Kurz geeägt fehlt es also den fichmiersystemen mit Ölumlauf an der mechanischen und baulichen Einfachheit einer Fettfüllung, während die bisher bekannten. Methoden der Fettschmierung nicht die für eine lange Lebensdauer der Lager erwünschte, sehr langsame und seifenfreie Schmierstoffzufuhr aus einem begrenzten Schmierstoffvorrat, der entweder eine einmalige Füllung wie bei einem versiegelten Lager oder auch eine periodisch ergänzte Füllung sein kann, zu gewährleisten vermögen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu finden, auf dem sich unter Nahrung der konstruktiven Einfachheit und der sonstigen wirtschaftlichen Vorteile eines fettgefüllten Lagers eine kontinuierliche Lagerflächenschmierung unter Eredsetzung von Öl aus einem Fettvorrat ohne Schmelzen oder sonstige Einführung des Fettes selbst zwischen die zu schmierenden Lagerflächen und damit eine erhöhte Lagerlebensdauer erreichen läßt. *

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Schmieren einer Lagerfläche gelöst, das sich dadurch kennzeichnet, daß ein Vorrat an geliertem Schmierstoff auf einer festen Stützfläche einer Zentrifugal- und/oder Schwerkrafteinwirkung ausgesetzt wird, die ausreichend ist zur Freisetzung von im Schmierstoff festgehaltenes Öl, aber niedriger liegt als die Fließspannung an der

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Grenzfläche zwischen Schmierstoffgel und Festkörper, und daß in Bezug auf die Öl freisetzende Kraft eine Verbindungsfläche zwischen der Stelle der Ölfreisetzung und der zu schmierenden Lagerfläche geschaffen wird.

Eine insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Schmiereinrichtung zum Zuführen von Öl zu einer Lagerfläche zwischen einem stationären und einem rotierenden Bauelement ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß auf dem rotierenden Bauelement in einem dem Radialabstand der zu schmierenden Lagerfläche von der Drehachse höchstens gleichen Hadialabstand von der Drehachse eine dieser zugewandte feste Stützfläche, die einen aus eirer selbsthaltenden Schmierstoffmasse bestehenden Schmierölvorrat crägt, der einer an seiner Basis auf der festen Stützfläche Öl freisetzenden Zentrifugalkraft ausgesetzt ist, und ein von der Stützfläche zur zu schmierenden Lagerfläche führender Fließweg für die Zuführung von freigesetztem Öl zur Lagerfläche unter Vortrieb durch Zentrifugalkrafteinwirkung vorgesehen sind. -

Ein im Sinne der Erfindung gestaltetes Eadlager mit einer einen inneren Laufring tragenden stationären"Achse, einer einen äußeren Laufring tragenden rotierenden Nabe und dazwischen angeordneten Lagerrollen ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in der Nabe mit einem dem Eadius des äußeren Laufrings höchstens gleichen radialen Abstand von der Drehachse eine dieser zugewandte Stützfläche für die Abstützung einer Schmierstoffinasse 'ohne Berührung mit den Laufringen gegen die bei der Hotation der Nabe entstehende und eine die Fließspannung des Schmierstoffs an seiner Grenzfläche zur Stützfläche unterschreitende Scherspannung für die Freisetzung von Gl erzeugende Zentrifugalkraft und ein an die Lagerfläche des äußeren Laufrings anschließender Übertragungsweg für die Übertragung von freigesetztem Öl mit einer in der Sichtung der Zentrifugalkraft liegenden Komponente für die Weiterleitung von freigesetztem Öl .unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft zum äußeren Laufring zur Lagerschmierung vorgesehen sind.

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Ein im Sinne der Erfindung gestaltetes Achslager mit einer einen inneren Laufring tragenden rotierenden Achse, einer einen äußeren Laufring tragenden stationären Lagerbüchse und dazwischen angeordneten Lagerrollen ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse mit einem de& Eadius des äußeren Laufrings unterschreitenden radialen Abstand von der Drehachse eine dieser zugewandte Stützfläche für die Abstützung einer Schmierstoffmasse ohne Berührung mit den Laüfringen gegen die bei der Rotation der Achse entstehende und eine die Eließspannung des Schmierstoffs an seiner Grenzfläche zur Stützfläche unterschreitende Scherspannung für die Freisetzung von Öl erzeugende Zentrifugalkraft und in der Lagerbuchse ein an den äußeren Laufring anschließender Übertragungsweg für die Aufnahme von freigesetztem Öl unter Zentrifuga_plkrafteinwirkung und dessen Weiterleitung zum äußeren Laufring zur Lagerschmierung vorgesehen ist.

Sowohl das erfindungsgemäße Schmierverfahren als auch die erfindungsgemäß ausgebildete Schmiervorrichtung sind ebenso wie die im Sinne der Erfindung gestalteten Bad- und Achslager vorteilhafter Weiterbildungen, Ausgestaltungen und Abwandlungen fähig, die Gegenstand von Unteransprüchen sind.

Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren und eine Einrichtung zum Schmieren von Lagerflächen, wobei eine erhöhte Lebensdauer der jeweiligen Lager dadurch erreicht wird, daß von einem Schmierfettvorrat Ql an das Lager abgegeben wird, wie es dessen Betrieb erfordert. Dabei wird das Schmieröl über einen langen Zeitraum hinweg mit geringer Fließgeschwindigkeit abgegeben. Die Fettmasse befindet sich auf einer Abgabefläche,die ihrerseits auf einer der Drehachse zugewandten Oberfläche des rotierenden Bauteils liegt, εο daß die Zentrifugalkraft die Fettmasse gegen die Abgabefläche drückt und eine Freisetzung von Öl daraus bewirkt, während die Fettmasse selbst an ihrem Platz bleibt. Die Abgabefläche für die Abstützung der Fettmasse kann «inen integralen Bestandteil des Lagers bilden, oder sie kann durch einen abnehmbaren Stütaring gebildet werden.

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Die Erfindung führt zu einem sehr wirkungsvollen, zuverlässigen und wirtschaftlichen Einsatz von Schmierfett als Reservoir von Schmieröl für eine die Lagerlebensdauer steigernde kontinuierliche Schmierung. Das Schmierfett selbst gelangt nicht an die zu schmierenden Lagerflächen, es dient nur als Quelle für durch Zentrifugalkraft- und/oder 3chwerkrafteinwirkung freisetzbares und den Lagerflächen zuführbares Schmieröl. In dieser Hinsicht vereinigt die Erfindung in sich, also dis Vorteile fettgeschmierter Lager in baulicher Hinsicht und ölgeschmierter Lager hinsichtlich ihrer Lebensdauer, ohne daß die zugehörigen Kachteile in Kauf genommen werden müßten. Mit Hilfe der Erfindung kann man daher in vorteilhafter Weise zu sowohl baulich einfachen als auch langlebigen Lagern kommen.

Erfindungsgemäß wird der Fettvorrat, zweckmäßig als zusammenhängender Eing, auf eine rotierende Stützfläche für die ölabgabe in einem Drehlageraufbau aufgebracht. Die Fettmasse bleibt ohne Änderung in Größe oder Form an ihrem Platz, infolge der darauf einwirkenden .Zentrifugalkraft entläßt sie jedoch Schmieröl _i für dessen Weiterleitung von der Stützfläche für die Fettraasse zur zu schmierenden Lagerfläche ein vom Schmieröl unter Antrieb durch Zentrifugalkraft und/oder Schwerkraft zu durchlaufender Ölv:eg vorgesehen ist, wobei jedoch nochmals betont sei, daß das Fett selbst nicht zwischen die Lagerflächen eintritt. Die Stützfläche für die Fettmasse liegt gleichgültig, ob das rotierende Bauteil der Lageranordnung eine innenliegende drehende Welle oder eine außenliegende drehende Nabe ist, auf oder in dem rotierenden Bauteil und steht der Drehachse mit einem radialen Abstand gegenüber, der nicht größer, vorzugsweise sogar kleiner ist als der der mit dem freigesetzten Öl zu schmierenden Lagerfläche. Die die Fettmasse an ihre Stützfläche andrückende Zentrifugalkraft führt_zu einer Freisetzung von Schmieröl· an der Grenzfläche zwischen Fettmasse und Stützfläche. Die Geschwindigkeit oder Rate für diese Ölfreisetzung variiert mit der auf die Fettmasse einwirkenden Zentrifugalkraft, und diese wiederum ist eine Funktion der Drehzahl und damit des Schmierölbedarfs. Die Schmierölzufuhr zu den Lagerflächen erfolgt damit stets bedarfsgerecht.

Bei einer Lageranordnung, bei der eine äußere Nabe um eine stationäre innere Welle rotiert^ liegt die der Drehachse zugewandte Stütafläche für das Schmierfett auf einem Kragen in der Wabe oder auf einer anderen Innenfläche der Nabe. Das freigesetzte Öl fließt unter Zentrifugalkrafteinwirkung von der Stützfläche für das Fett zur iagerfläche auf dem rotierenden Bauteil, in diesem Falle also zur Lagerfläche an der Nabe. Wenn das Schmieröl, erst einmal zwischen die eich relativ zueinander bewegenden Lagerflächen gelangt ist, wird es_; rasch über das gesamte Lag sr verteilt«

Bai einer Lageranordnung_$ bei der eine innenliegende Welle in einer stationären, außenliegenden Lagerbüchse rotiert, ist die Welle entweder- mit einem Kragen oder mit einem inneren. Hohlraum versehen, um eine der Drehachse zugewandte Stützfläche für das Fett zu schaffen. Bin von dieser Stützfläche ausgehender Fließweg ermöglicht es dem freigesetzten 01, unter 2©ntrifugalkrafteinwirkung radial nach außen zu einer gegenüberliegenden und mit dem Lager in Verbindung stehenden Obez-fläche des stationären Bauteils, also in diesem Falle der Lagerbuchse zu fließen. Auf dieser stationären Oberfläche fließt das freigesetzte Öl dann der Schwerkraft folgend bis zum Eintritt ins Lager.

Die Freisetzung von Öl aus der F-ettmasse kann als Reaktion auf eine an ihrer Grenzfläche zur festen Stützfläche auftretende Scherspannung aufgefaßt werden. Diese Scherspannung entsteht aus der Reaktionskraft, die von der Stützfläche für die durch die Zentrifugalkraft dagegen angepreßte Fettmasse ausgeht» Die Größe dieser Zentrifugalkraft liegt um ein Vielfaches höher als- die der auf die Fettmasse einwirkenden Schwerkraft, sie ist aber immer noch kleiner als die Fließspan.nung, bei der die Fettmasse verformt iverden würde. (Der Fall sehr niedriger Lagerdrehzahlen, bei dem Zentrifugalkraft und Schwerkraft in der gleichen Größenordnung liegen können, ist ein schmierungstechnisch andersartiges Problem und soll hier nicht behandelt werden.) Diese an der Grenzfläche zwischen Festkörperoberfläche und Fett auftretende unterkritische Scherspannung führt zu einer

Freisetzung von Öl an der Grenzfläche in für eine Langzeitschmierung brauchbaren Mengen. Beobachtungen der Anmelderin liefern eine tragfähige Basis für die allgemeine -Kegel, daß eine irreversible Freisetzung von öl aus der auf Scherung beanspruchten Grenzfläche auftritt, wenn die Scherspannung etwas unter der Fließspannung für das Fett liegt und dem öl ein Fließweg für sein Entkommen angeboten wii'd. Physikalisch gesehen könnte der Ölaustritt als eine dem "Weinen" von Fett ähnliche Erscheinung angesehen werden, er sollte jedoch nicht mit einem ungenügenden Vermählen bei der Fettbereitung oder mit einem Schmelzen oder einer sonstigen Verschlechterung der Seifenstruktur des Fettes in Verbindung gebracht werden. Die Unterschiede zwischen den Ölfreisetzungsrnechanismus, der nach Meinung der Anmelderin die durch die vorliegende Erfindung erzielbare Langzeitschmierung bewirkt, einerseits und den üblicheren Erklärungen für die Freisetzung von öl aus Fett unter Druck andererseits sind im einzelnen in einem auf den Seiten 12*f bis 129 der Zeitschrift KLGI Spokesman vom Juli 1970 unter dem Titel "The Oil Eelease Response of Grease" veröffentlichten Aufsatz dargelegt.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung brauchbare Schmierfette können als Gele definiert werden, die nachstehende Eigenschaften zeigen:

a) Ihre kontinuierliche Phase ist ein Schmieröl.

b) Sie gehorchen den Gesetzen der plastischen Hheologie, beispielsweise dem Kraftgesetz- für Fluidfluß oberhalb der Fließspannung.

c) Die kontinuierliche Phase wird aus der Gelstruktur bei Scherspannungen entlassen, die niedriger sind als die Fließspannung des Gels.

Mit anderen Vierten ausgedrückt sollte die im wesentlichen aus einer mit Schmieröl gefüllten stabilen Seifenstruktur bestehende gelierte Schmierstoffmasse steif genug sein, um unter den jeweiligen Betriebsbedingungen hinsichtlich Temperatur und Zentrifugalkraft ohne Schmelzen oder Verformung an ihrem Platz zu bleiben. Da die Seifenstruktur des Fettes selbst nicht in das zu schmierende Lager eintritt, gibt es keine Einschränkungen· in der Auswahl des Fettes aufgrund von

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Überlegungen zur Auswirkung der Restseife, innerhalb des zu scnmierenden Lagers. In dem Maße, in dem Schmierstoffadditive wie Äntioxydantien für den speziellen Schmierzweck gewünscht werden, sollte als Träger dafür eher das Ql als die Seifenstruktur benutzt werden. Spezifikationen oder Messungen der Fließpunkte bei den- in Frage kommenden Temperaturen oder der Zentrifugalkräfte und Scherspannungen bei den in Frage kommenden Drehzahlen sind keine nützlichen Daten für die Spezifizierung eines Fettes, für einen speziellen Anwendungsfall. Die einzige-· leicht beobachtbare und mit einer QIfreisetzung unterhalb des Fließpunktes vereinbare Bedingung, die eingehalten werden muß, liegt darin, daß der Fettkörper unter den insgesamt in der jeweiligen Anlage anzutreffenden Bedingungen sich weder verformen noch schmelzen darf, und die Schmelztemperatur des Fet.tes und seine Steifigkeit können entsprechend ausgewählt v/erden. Ebenso können die Größe der Grenzfläche zwischen Fettkörper und fester Stützfläche und die eingesetzte Fettmenge erhöht xverden, um eine ausreichende Freisetzungsrate und Freisetzungsdauer für vorgegebene Betriebsbedingungen zu gewährleisten.

Für die weitere Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der einige bevorzugte Ausführungsbeispiele für im Sinne der Erfindung gestaltete Lager veranschaulicht sind. In.der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Klumpen aus Fett oder geliertem Schmiermittel auf einer Oberfläche zur Veranschaulichung der zur · Freisetzung von Ql führenden Kräfte,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß gestaltetes Eollenlager,

Fig. 3 eine Einzelheit der Darstellung in Fig» 2 in größerem Maßstab, .

Fig. h einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß gestaltetes Kugellager,

Fig. 5 ein is» Sinne der Erfindung ausgeführtes Achslager für Schienenfahrzeuge,

F-ig. β einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausfiihrungsform für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Achslager für · -Schienenfahrzeuge,

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Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein Teilstück eines v/eiteren abgewandelten Lagers in erfindungsgemäßer Ausführung und

Fig, 8 einen Längsschnitt, durch ein Teilstück eines versiegelten Kugellagers in erfindungsgemäßer Gestaltung.

In Fig. 1 ist auf einer festen Stützflache 10 eine als Abgabereservoir für Schmieröl dienende Schmierfettmasse 11 aufgehäuft. Das Fett ist dabei im landläufigen Sinne fest, indem es eine plastische, aber selbsttragende Struktur aufweist. Die Stützfläche 10, die typischerweise eine metallische Oberfläche ist, ist in- üblichen Sinne fest oder starr und braucht nicht ununterbrochen zu sein. Auch ein feindrähtiges Hetz oder Sieb stellt eine in diesem Sinne feste Stü;zflache 10 dar.

Wenn die Schmierfettmasse 11 als ganzes beschleunigt wird, um eine in die Richtung des Pfeiles 12 in Fig. 1 fallende Kraft auf die feste Stützfläche 1Q zu erzeugen, so ist die entgegengesetzte Reaktionskraft von der Stützfläche 10 gegen die Basis der Schmier- · fettmasse 11 gerichtet. Die Tendenz des Schmierfetthaufens, sich abzuflachen und in radialer Richtung zu expandieren, findet εο lange Widerstand, bis der Fließpunkt des Schmierfetts erreicht ist. In Fig. 1 ist die Zugspannung, der sich die Fettstruktur widersetzt» durch vom Schmierfetthaufen radial nach außen und parallel zur Stützfläche 10. gerichtete Pfeile 13 dargestellt. Die Scherspannung an der Basis der Schmierfettmasse 11, wo diese eine gemeinsame Grenzfläche mit der Stützfläche 1Q besitzt, ist in Fig. 1 durch radial nach außen gerichtete Pfeile 1*f angedeutet. Diese Scherspannung führt zur Freisetzung von Öl aus der Fettstruktur, und dieses freigesetzte Öl fließt von der Grenzfläche an der Peripherie des Schmierfetthaufens auch nach außen, wie dies in Fig. 1 durch Pfeile 15 angedeutet ist, oder durch die Stützfläche 10 hindurch, wenn diese gelocht ist. Diese langsame Freisetzung von Öl ohne Fließen des Schmierfettes selbst, die vor Erreichen des Fließpunktes für das Fett auftritt, ist es, auf die sich die Erfindung

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stützt. Der Ölfluß halt an, während die unterkritische Scherspannung aufrechterhalten wird und Öl in der Seifenstruktur verbleibt.

Fig.« 2 und 3 zeigen eine praktische Ausführungsform für ein im Sinne der Erfindung gestaltetes Vorderradlager für Kraftfahrzeuge, insgesamt Kit der Bezugszahl 16 bezeichnet ist. Bei dieser Art von Lagern behält ein Achsstummel 17 eine stationäre Lage relativ zu einer Badnabe 18 bei, die sich um den Achsstummel 17 dreht. Wie bei solchen Vorderradlagern üblich sind in Fig« 2 für die Aufnahme sowohl der Axialkre.fte als auch der Querkräfte für die Radachse zwei mit gegenseitige^ Abstand angeeignete Kegelrollenlager 19 und 20 vorgesehen, von denen das innenseitige Lager 19» das näher am Lenkzapfen liegt, in typischer Weise etwas größer bemessen ist als das außenseitige Lager 20. Jedes der beiden Lager 20 und 19 besitzt einen inneren Laufring 21 und einen äußeren Laufring 22 sowie einen Satz von dazwischen auf einem Κχ-eis angeordneten Kegelrollen. Die Eadnabe 18 ist an beideii Seiten aufgebohrt und mit Endanschlägen oder Schul. -

j tern 2k und 25 für die Aufnahme und Festlegung der Laufringe 22

j beider Lager 19 und 20 versehen.

Bei üblichem Einsatz wird axe Hadnabe 18 hinreichend gefüllt, um Fett zwischen die Lagerflächen au drücken, obwohl während des Betriebes nur eine kleine_s aber anfänglich ausreichende Schmiermittelmenge zwischen den Lagerflächen verbleibt. Dichtungen und Abschlußdeckel sind in Fig. 2 und 3 nicht gezeigt, doch liegt es auf der Hand, daß es von Nutzen ist, ein Herausspritzen oder Heraustropfen van Fett • oder Öl auf benachbarte Bauteile zu verhindern» In dieser Hinsicht ist es gewöhnlich wichtig, jedken _aÜberschuß an Schmiermittel von der Bremstrommel des Fahrzeugrades fernzuhalten.

Kit Bezug auf die erfindungsgemäß vorgesehene Olabgabeeinrichtung enthält der im übrigen konventionelle Lageraufbau jeweils anschließend an die inneren Enden beider Lager 19 und 20 der Eadnabe 18 je einen zweckmäßig aus bearbeitetem Stahl bestehenden, abnehmbaren Kragen oder Eing 26 bzw. 2? als Fetthalter, von denen der Bing 26

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dem innenseitigen Lager 19 an der Schulter Zk gegenübersteht, während der Ring 27 an der Schulter 25 an das.außenseitige Lager 20 anstößt. Wie Fig. 3 erkennen läßt, ist der Ring 27 so ausgebildet, daß er reit Preßsitz in der Radnabe 18 sitzt und daher bei deren Rotation seinen Platz beibehält. Die lichte Weite des Ringes 27 ist groß genug, daß der Achsstummel 17 vollkommen frei ist, und der Ring 27 braucht dea Achsstummel 17 auch nicht sehr nahe zu kommen. Aufgabe des Ringes 27 ist es, eine Stützfläche 28 für. die Aufnahme von Schmierfett und für die Weiterleitung, von Schmieröl festzulegen, die der Drehachse zugewandt ist. Die Stützfläche 28 besitzt bei dem dargestellten Beispiel die Form eines Kegelmantels mit einem Kegel- oder Neigungswinkel von angenähert k3° gegen die Drehachse, so daß sich eine \iesentliche Komponente in Richtung der Drehachse ergibt. Die Randsante 29 «lit maximalem Radius auf der Oberfläche des Ringes 27 isi Anschluß an das Lager 20 ist genau so groß oder kleiner im Radius als die Innenkante des äußeren Laufrings 22 des Lagers 20, so daß der Ölstrom entlang der Stützfläche 28 ohne Hindernis in das Lager 20 eintreten kann. Die Randkante 3.0 des Ringes 27 mit minimalem SadiLis für die Stützfläche 28 kann im Durchmesser der kleinsten lichten Weite des Ringes 27 entsprechen, im vorliegenden Falle ist jedoch an dieser Stelle eine vertikale, also rechtwinklig zur Singachse verlaufende Haltewand 31 vorgesehen, die sich vom kleinsten Durchmesser der Stützfläche 28 bis zur Innenkante des Ringes 27 erstreckt und das Einfüllen des Schmierfetts erleichtert.

Für den Betrieb des Lagers wird die Stützfläche 28 aiit Fett bestrichen, so daß sich ein Fettring 32 ergibt« Dabei erleichtert die Haltewand 31 die Beladung der Stützfläche 28 mit soviel Fett, daß eine kreisförmige Anhäufung entsteht. Nur der Sing 27 und nicht das Lager 20 selbst muß gefüllt oder wieder gefüllt werden, wenn Bedarf nach Schmierung entsteht. Wenn die Radnabe 18 sich dreht, führt die Anpressung des Fettringes 32 durch die Zentrifugalkraft an die Stützfläche 28 zu der langsamen, im wesentlichen drahzahlbeßtimmten Freisetzung von Öl, wie sie oben beschrieben ist. Da die Stützfläche 28 auch eine in der Richtung der Zentrifugalkraft

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liegende Komponente besitzt, fließt das freigesetzte Ol radial nach außen und in den äußeren Laufring 22 des Lagers 20 hinein. Sobald das Öl auf eine Lagerfläche fließt, wird es von den rotierenden Kegelrollen des Satzes 23 aufgegriffen und über die Lagerflächen der Laufringe 21 und 22 verteilt. Diese Ölfreisetzung dauert während des Betriebes mit langsamer Geschwindigkeit an und hält damit den Ölfilm in den Lagern 19 und 20 aufrecht. Die Fettstruktur bleibt dabei dank ihres zusammenhängenden und ringförmigen Gefüges an ihrem Platz , auf der Stützfläctfe 28. Der als Fetthalter für das innenseitige Lager 19 dienende Hing 26 gleicht dem King 27 bis auf die Größe, und er trägt einen Fettring 33» der in der gleichen Weise wie der Fettring für die stetige Zufuhr von Schmieröl zu dem ihm zugeordneten Lager sorgt.

Wenn das Eadlager 16 in periodischen Zeitabständen inspiziert wird, können die Fettringe 32 und 33 mit dem in ihrem Gefüge noch verbliebenen Öl. entfernt und an ihrer Stelle neu Fettringe aufgebracht werden. Da. in der erläuterten Weise eine kontinuierliche Ölzufuhr gewährleistet ist, können die Wartungsabstände für die Lagerinspektion vergrößert werden. ■

Anstelle einer Verwendung gesonderter Hinge 26 und 27 für die · Schaffung von Stützflächen 28 für Vorratsfett kann auch die Badnabe selbst eine entsprechende Ausbildung erhalten. Ein Beispiel für eine solche Eadlagerausführung mit einer Badnabe mit each in üblicher Weise im mittleren Teil erweiternder lichter Weite ist in Fig. k dargestellt. Das dargestellte Eadlager 35. weist eine rotierende Badnabe und einen stationären Achsschenkel 37 auf, zwischen denen ein innenseitiges und ein außenseitiges Wälzlager 38 bzw. 39 angeordnet sind. Die Lager 38 und 39». die bei diesem Beispiel als übliche Kugellager ausgeführt sind, besitzen in Bohrungen in der Badnabe 36 eingesetzte äußere Laufringe *fO und auf den Achsschenkel 37 aufgesetzte innere Laufringe ^1 sowie einen Kranz k2 von zwischen diese Laufringe kO und 41 eingefügten Lagerkugeln für jedes der beiden Wälzlager 38 und 39.

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Der äußere Laufring kO des außenseitigen Lagers 39 liegt an einer Schulter h3 in der Bohrung der Radnabe 36 an, und diese Schulter ^3 weist die gleiche Tiefe oder, eine geringfügig größere Tiefe auf als der zugehörige äußere Laufring *fQ. Das innenseitige Lager 38 ist in analoger Weise an. eine Schulter kh in der Bohrung der Badnabe 36 angelegt. Die Innenwand der Radnabe 36 läuft von beiden Schultern ^lvj> und kk aus jeweils schräg auf den Achsschenkel 37 zu, so daß Stützflächen 45 bzw. hS für Fett entstehen. Im verbleibenden mittleren Teil- zwischen den "Stützflächen k3 und k6 folgt die Inm.-nwand der Radnabe 36 dem Verlauf des Achsschenkels 37» hält jedoch einen Abstand davon ein. Da dieser mittlere Teil der Radnabe 36 nicht für die Aufnahme einer Fettfüllung benutzt oder benötigt wird und auch bei Ansammlung irgendwelchen dort fließenden Überschufjöles keinem nützlichen Zwecke dienen würde, wird er entweder wie in der Darstellung in Fig. k mit geradem oder mit konvex auf die Drehachse zu gerichtetem Verlauf auegebildet. Auf die schrägen Stützflächen ^5 unä k6 aufgebrachte Fettringe *f8 bzw. k9 dienen wie bei dem Ausführuhgsbeispiel nach Fig. 2 und 3 zur stetigen Ölzuführung zu den Lagern 38 und 39 unter Freisetzung von Öl und dessen Weiterleitung zu den äußeren Laufringen ^O durch die die Fettringe *f8 und h9 auf ihre jeweiligen Stützflächen 4-5 und k6 pressende Zentrifugalkraft.

Bei manchen Lagerausführungen rotiert die innere Welle, und die äußere Nabe oder Lagerbüchse bleibt in stationärem Zustand. Als ein erstes Beispiel für ein Lager dieser Art in erfindungsgemäßer Ausbildung ist in Fig. 5 ein Achslager für Schienenfahrzeuge dargestellt, das bis auf minimale strukturelle Abwandlungen für die Realisierung der Merkmale der Erfindung die übliche Bauform aufweist. Das dargestellte Achslager 50 nimmt in einer stationären Lagerbüchse 52 ein Ende einer drehenden Achse 51 auf. Zwischen einem gemeinsamen inneren Laufring 55 und einem ebenfalls gemeinsamen äußeren Laufring 56 sind zwei entgegengesetzt geneigte Wälzlager 53 ^unxT 5^ angeordnet. Da hochbeanspruchte Achslager dieser Art üblicherweise stark mit Fett gefüllt sind, sind Fettdichtungen 57 vorgesehen. Außerdem ist noch ein mittels Schrauben 59 auf der Achse 51 befestigter Lagerdeckel 58 dargestellt.

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Anstelle der sonst üblichen Fettfüllung des gesamten Achslagers ist in Eig» 5 auf dem Mittelabschnitt 61 des rotierenden inneren Laufrings 55 zwischen den beiden Kegelrollenlagern 53 und 5k ein Siebring oder Käfig 60 als Fettträger montiert. Die Seitenwände dieses Käfigs 60 halten zwischen sich.einen Siebzylinder, so daß ein Behälter für das Fett entsteht. Die Oberseite des Siebkäfigs 60, also der Käfigabschnitt mit dem größten Eadius wird durch die Seitenwände des Käfigs 60 in einem Abstand vom Mittelabschnitt, 61 des inneren Laufrings 55 gehalten und weist auch von dem gegenüberliegenden Mittelabschnitt 62 des äußeren Laufrings 56 einen Abstand auf, so daß kein Reibkontakt zu diesem stationären Bauteil besieht. Der Käfigumfang dient als feste Stützfläche für das Fett in Käfig 60, und der Widerstand dieser Stützfläche gegen die bei der. Rotation der Achse 51 auf das Fett einwirkende Zentrifugalkraft führt zur Entbindung von Öl aus dem Fett. Die Siebwände des Käfigs 60 können Standardsiebe nach ASTM 100 oder 200-Maschen-Siebe sein, oder sie können durch mit feinen Bohrungen versehene Bleche gebildet werden. Die Aufgabe des Metalls der Siebe besteht in der Schaffung der Stützfläche für das Fett, während die Löcher _t oder Öffnungen darin als Austrittswege für das freigesetzte Öl dienen. Die austretenden Öltröpfchen überbrücken den Spalt zwischen den Laufringen 55 und 56, öder sie werden durch die Zentrifugalkraft gegen die Innenseite des Mittelabschnitts 62 des stationären äußeren Laufrings 56 geschleudert. Da der Mittelabschnitt 62 des äußeren Laufrings 56 auf seiner Innenseite Zylinderform aufweist und die Drehachse normalerweise horizontal verläuft, neigt das freigesetzte Öl dazu, nach unten zum Grunde des äußeren Laufrings 56 zu fließen, von wo aus auch der Teil davon, der nicht schon vorher seitwärts zu den Lagerflächen gelangt ist, in die beiden Wälzlager 53 und 5^ fließt. In gewissem Umfang kriecht das Öl entgegen den Zentrifugalkräften über den Laufring in die Lager. Wenn sich das Öl erst einmal unter den Kegelrollen befindet, wird es natürlich davon aufgenommen und rasch über die Lagerflächen verteilt. In der Darstellung in Fig. 5 ist der Ölfluß in die Lager durch Pfeile 63 angedeutet.

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Eine andere Ausführung eines Achslagers für Schienenfahrzeuge ist in Fig. 6 dargestellt, wobei die Achse selbst so abgewandelt ist, daß eine der Drehachse zugewandte Stützfläche für das Fett entsteht. Bei dem dargestellten Achslager 65 sind rund um die rotierende Achse 66 zwischen einem gemeinsamen inneren Laufring 69 und einem ebenfalls gemeinsamen äußeren Laufring 70 zwei Sätze von Kegelrollen 67 und 68 angeordnet. Anstelle der sonst üblichen Fettfüllung ist die Achse 66 von einem Ende her aufgebohrt, so daß ein Hohlraum 71 für die Aufnahme

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von Fett mit konischen oder geneigten Seitenwänden 72 entsteht, die sich an ihren größten Durchmesser oder Scheitel in der Ebene der Mittellinie ^r;3 des Achslagers 65 zwischen den beiden Kegelrollensätzen treffen. In dieser Ebene ist die Achse 66 an ihrem Umfang mit einer Serie von mit gegenseitigem Abstand über einen Umfangskreis verteilten kleinen Bohrungen versehen, die mit dem Hohlraum 71 in Verbindung stehende Öldurchlässe ?k bilden. Entsprechende Bohrungen in der Mittelebene des inneren Laufrings 69 öffnen dem Öl den Weg in den Kaum zwischen den Laufringen 69 und 70. Eine kleine rund um die Achse 66 herumlaufende Umfangsnut 76 verbindet die äußeren Mündungen der Öldurchlässe 7h miteinander und erübrigt deren Ausrichtung auf die Bohrungen 75 im inneren Laufring 69·

Das Schmierfett wird in dem Hohlraum 71 rund um dessen Seitenxirände 72 eingefüllt, die Stützflächen bilden, an die das Fett bei der Rotation der Achse 66 durch die Zentrifugalkraft angedrückt wird. Die Öldurchlässe 7h bieten dem freigesetzten Öl einen Austrittsweg zum Außenumfang der Achse 66, sie sind jedoch zumindest im Bereich ihrer Mündung in den Hohlraum 71 in ihrem Durchmesser so klein gehalten, daß die Fettmasse ohne die Möglichkeit eines Abscherens durch die auftretenden Zentrifugalkräfte abgestützt wird.

Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 fließt das freigesetzte Öl unter Zentrifugalkrafteinwirkung in den Baum zwischen den Laufringen 69 und 70· und durch diesen Kaum hindurch zur Innenseite des äußeren Laufrings 70. An dieser Innenfläche fließt das Öl nach unten und. breitet sich bis zu den den Kegelrollen 67 und 68 gegenüberstehenden

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Rändern hin aus. Für ein vorgegebenes Schmierfett und eine vorgegebene Drehzahl der Achse 66 fällt der Fluß des freigesetzten Öles bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 schwächer aus als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 t weil die durch die Seitenwände 72 des Hohlraums 71 geschaffenen Stützflächen für das Fett einen geringeren Radius aufweisen als die durch den Siebkäfig 60 gebildete Fettstüfczfläche und damit auch die entsprechenden Zentrifugalkräfte für die Ölentbindung aus den¹. Schmierfett im ersten Falle geringer sind als im zweiten. ~ , ■

Für den Fachmann liegen zahlreiche Abwandlungen sowohl für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 als auch für die anderen Ausführungsbeispiele auf der Hand. Beispielsweise kann.das Achslager von Fig. 6 in der in der Detaildarstellung von Fig. 7 gezeigten Weise abgewandelt werden, indem ein entfernbarer Fettkragen oder Fettkäfig verwendet wird. Dazu wird die drehende Achse 80 mit einer zentralen Bohrung Si versehen, an deren Ende ein dem Fettkäfig 60 in Fig. 5 ähnlicher Fettkäfig 82 sitzt. Dieser Fettkäfig 82 kann in die Bohrung 81 eingepaßte, kreisförmige Endplatten 83 und einen dazwischen angeordneten zylindrischen Siebmantel 84 aufweisen, der als Stützfläche für das Fett dient. Der Siömantel weist einen geringfügig kleineren Durchmesser auf als die Bohrung 81, um ein Blockieren des Flusses des freigesetzten Öles durch die Sieböffnungen zu vermeiden. Eine Serie von radialen Bohrungen 85 in der Achse 80 zwischen dem Fettkäfig 82 und der Mitte des inneren Laufrings 86, der mit der Achse 80 rotiert, bildet den ersten Teil eines Durchlasses für das freigesetzte Ql, der durch eine TJmfangsnut 87 auf der Außenseite der Achse 80 und durch den inneren Laufring 86 durchquerende Bohrungen 88 vervollständigt wird und einen Durchgang des aus einer in den Fettkäfig 82 eingebrachten Schmierfettmasse 89 entbundenen Öles zu den Lagerflächen des Achslagers gestattet.

Zu beachten ist, daß bei den vorstehend beschriebenen Beispielen, bei denen das freigesetzte Öl su einer stationären Oberfläche gelangt, die mit einer stationären Lagerfläche in Verbindung steht, stets auch die Schwerkraft verfügbar ist, um das freigesetzte Öl zum Rande einer

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aktiven Lagerfläche zu bringen, wo es aufgenommen und zwischen den relativ zueinander bewegten Oberflächen verteilt wird. Es ist daher nicht erforderlich, daß das Öl in das Lager überall rund um dessen Umfang eintritt. Die Verwendung eines kreisförmigen Ringes aus Fett anstelle exzentrischer Haufensegmente ist für die Schmierung nicht erforderlich, aber wegen der größeren effektiven Fläche unter Scherspannung für die Ölentbindung und wegen des größeren effektiven Fettvorrats ist ein kontinuierlicher Fettring oder Fettkragen vorteilhafter. Es ist einfacher, -die übliche Winkelsymmetrie des Lageraufbaus für die relativ zueinander rotierenden Bauteile mit vollem Vorteil zu nutzen, als dies nicht zu tun« Wie bereits erwähnt ist die als Folge von zur Ölfreisetzung ausreichenden, aber noch kein Fließen unci keine Verformung des Fettkörpers bewirkenden Zentrifugalkräften austretende Scherspannung um ein Vielfaches größer als die auf das Fett einwirkende Schwerkraft. Aus dem gleichen Grunde unterliegt das freigesetzte Öl auf den rotierenden Oberflächen einer Zentrifugalbeschleunigung, · die alle Oberflächen mit größerem Radius, also größerem Abstand von der Drehachse für den Ölfluß ohne Rücksicht auf ihre hinsichtlich der Schwerkraft höhere oder niedrigere Lage und Ausrichtung "bergab" liegen läßt. Das zum stationären Laufring in einem Lager mit rotierender Achse nach Art der Ausführungsbeispiele von Fig. 5, 6 und 7 gelangte Öl unterliegt keiner Zentrifugalkräfteinv/irkung mehr, aber die erforderliche "Bergabströmung¹¹ unter Schwerkrafteinfluß ist sichergestellt, da das Öl durch die Zentrifugalkraft in eine relativ zum letzten Teil seines Weges zu den zu schmierenden Lagerflächen für die Schwerkraft höhere Lage gebracht wird. In diesem bedeutsamen Sinne bewirkt die gleiche Kraft, die zur Freisetzung des Öles führt, auch dessen Transport auf seinem Fließweg zu den relativ zueinander bewegten Lagerflächen, wo es als reibungsverhindernder Schmierfilm verteilt wird.

Sowohl bei Lagern mit drehender Achse als auch bei Lagern mit drehender Nabe, wie sie beide in den Ausfuhrungsbeispielen gezeigt sind, führt weder eine horizontale Lage der Drehachse noch eine Abweichung· davon zu einem Hindernis für die Vervollständigung des Fließweges für das freigesetzte Öl zu den zu schmierenden Lagerflächen. Bei einem

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Lageraufbau mit ständig vertikal stehender rotierender Achse sollte für.die Verteilung des Öles auf ein oberes und ein unteres Lager nicht nur ein einziger dazwischen angeordneter Fettring eingesetzt werden. Vielmehr sollte bei solchen Vertikallageranordnungen für jedes Lager ein eigener, oberhalb davon angeordneter Fettring vorgesehen werden. Für den ungevvchnlichen Sonderfall·, daß eine Welle über längere Zeit"hinweg unter einem beliebigen Winkel arbeiten soll, empfiehlt es sich zur Sicherstellung eirier einwandfreien Langzeit- > schmierung, auf beiden Seiten jedes Lagers je einen Fettring oder Fettkäfig anzuordnen.

Zur Bestätigung der überlegenen Wirkungsweise der oben beschriebenen Schmiersysteme wurden fünf nachstehend als Beispiele I bis V bezeichnete Testversuche durchgeführt, bei denen die Bedingungen niedriger Belastung, aber hoher Temperatur eingehalten wurden, die im A-STM-Test (ASTM = American Society for Testing and Materials) D-I263 für die Erprobung von Eadlagern für Kraftfahrzeuge unter dem Titel " Leakage Tendencies of Automotive Wheel Bearing Greases" normiert sind. Testmessungen für die Lebensdauer von Lagern haben keine hohe Wiederholbarkeitswahrscheinlichkeit, und die hier beschriebenen Variationen einer bekannten Testprozedur sind dazu gedacht, Personen mit ausgedehntem Wissen über Standardtests Ergebnisse und Variationen an die Hand zu geben, um die Bedeutsamkeit dieser Testergebnisse abzuschätzen. Die äußere radiale Stelle der Radnabe ist beim ASTM-Test D-I263 normalerweise pegelgleich mit den Laufringen mit Fett gefüllt. Eine normale Füllung für den Lecktest sind 90 g Eett. Zwei Gramm Fett werden als Füllung für das kleinere außenseitige Lager verwendet, und drei Gramm Fett dienen zur Füllung des größeren innenseitigen Lagers. Mit dem restlichen Fett wird der innere Hohlraum der Radnabe bis zu einem mit den Laufringen praktisch fluchtenden Pegel gefüllt. Sodann wird die montierte Eadnabe in einer Heizkammer bei einer Spindeltemperatur von 105 C (220 F) sechs Stunden lang mit einer Drehzahl von 66O. i 30 Umdrehungen pro Minute in flotation gehalten« Austritt von Fett oder Öl oder beidem wird gemessen. Eine gute Schmierpraxis jiur die Lager von Kraftfahrzeugen unter Einschluß von

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Lastkraftwagen verlangt nur ein Überziehen der Spindel und der Innenseite der Radnabe mit einer dünnen Fettschicht zur Kostverhinderung. Die tatsächliche Praxis mit einer Füllung von 90g Fett für die Eadnabe kann zu übermäßiger Wärmeentwicklung und einem Austritt von Fett zu den Bremsen führen.

Die für die nachstehend beschriebenen Versuche verwendete Lagerausführung war ein iiadlager nach Fig. 2, von dem allerdings nur das _f kleinere außenseitina Lager 20 beobachtet wurde. Das innenseitige Lager 19 wurde während der Versuche in geeigneter Weise geschmiert gehalten, um eine Beeinflussung des Testablaufs für das beobachtete außenseitige Lager 20 auszuschließen.

Beispiel I

Das außenseitige Lager 20 wurde in der Ausbildung nach Fig. 2, s.ber ohne den als Fetthalter dienenden Ring 27 trocken, also ohne Schmiermittel, in den Testapparat für den ASTM-Test D-I263 installiert, und dieser wurde mit einer Spindeltemperatur von 113°C (235°F) und einer Drehzahl von 66O Umdrehungen pro Minute in Betrieb gesetzt. Nach einer Testdauer von 1 5/6 Stunden fiel das außenseitige Lager 20 aus, was sich in Geräusch und Reibkorrosion (oxydativer Abrieb) an den Rollenenden und an der den konischen Laufring tragenden Spindel ätißerte. Eine nur kurze Lagerlebensdauer bei völligem Fehlen von Schmierung ist trotz der Tatsache, daß das Lager«.nur leicht belastet ist, zu erwarten, und das Testergebnis bestätigte diese Erwartung.

Beispiel II

Bei Verwendung des gleichen Testapparats wie für das Beispiel I wurde das kleinere außenseitige Lager 20 in eine Lösung aus 95 Volumenprozent Hexan und 5 Volumenprozent eines lösungsniittelraffinierten Öles mit einer Viskosität von 17OS.3Ü bei 37,5°C (100⁰F) getaucht. Anschließend wurde das Lager trocknen gelassen, d. h. das Hexan verdampft, wobei ein nahezu trockener Clfilci auf den Lagerflächen

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zurückblieb. Sodann wurde der Testapparat zusammengebaut und bei einer Temperatur von 113 C (235 F) betrieben. Nach einer Betriebsdauer von sechs Stunden stellte sich ein hoher Geräuschpegel ein. Nach Entfernung der Eeibkorrosionsschäden am Lager wurde das Vorhandensein von roten Eisenoxyden an den Rollenenden sowie eines Films aus oxydiertem Öl festgestellt, der sich in Form eines dunkelbraunen Flecks zeigte. Auch dieser Versuch bestätigte, was vernünftigerweise erwartet werden konnte, nämlich daß ein sehr dünner Ölfilm die Gleitflächen bei leichter Belastung des Lagers gut zu schmieren vermag, daß dies aber nur sehr begrenzte Zeit anhält.

Beispiel III

Auch für diesen Versuch wurde wieder der Testapparat nach ASTM D-I263 von Beispiel I verwendet. In das außenseitige Lager 20 wurde 1 g Fett eingefüllt. Bas verwendete Fett war ein Allzweckfett auf Lithium-Hydroxy-Stearat-Basis. Nach 72 Betriebsstunden bei II3 C (235 F) und 66O Umdrehungen pro Minute wurde das Lager laut. Daraufhin wurde der Test unterbrochen und das Lager inspiziert. Es war kein Fett mehr zurückgeblieben, und das Lager erschien trocken. Ea gab keine Schäden anzeigenden offensichtlichen Veränderungen. Der Test wurde wieder aufgenommen, und'nach 2V? Stunden Gesamtdauer kam es zum Versagen des Lagers. Bei diesem Versagen war der innere Laufring stark zerkratzt, die fednbearbeitete Oberfläche abgerieben, und Teile der Oberfläche waren durch Hitzeentwicklung blau gefärbt. Ebenso waren die Enden der Lagerrollen abgerieben und blau gefärbt. Die gegenüber Beispiel II längere Lebensdauer des Lagers in diesem Beispiel ist nicht einer Überlegenheit von Fett gegenüber Öl zuzuschreiben, sondern dem Umstand, daß an den Enden der Laufringe eingepreßtes überschüssiges Fett nach dem Einlaufen durch Schmelzen und Berührung mit den Laufflächen als Schmiermittelnachschub verfügbar war.

Beispiel IV

Der Testapparat nach ASTM D-I263 wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel II aufgebaut mit einem dünnen Ölfilm auf dem außenseitigeii

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Lager. Zusätzlich wurde als Fetthalter ein Metallring mit einer unter 15° gegen die Drehachse geneigten Stützfläche für die Ölabgabe gerade hinter dem äußeren Laufring, in die Radnabe eingebaut, wie dies in Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Der Badius der Ölabgabefläche reichte von 1,3 bis 1,5 cm. Ein Bett aus dem gleichen Fett wie in Beispiel III - insgesamt etwa 1g- wurde als zusammenhängender Eing auf die schräge Stützfläche aufgebracht. Bei einer Drehzahl von 660 Umdrehungen pro Minute berechnet sich die von der Ölabgabefläche ausgehende, der Zentrifugalkraft auf das Fott entgegengerichtete Reaktionskraft zu angenähert 2000 dyn/cm . Koin Fett stand mit irgendeiner-der Lagerflächen in Berührung. Das /?ett enthielt einen roten Farbstoff, um die Beobachtung des freigesetzten Öls zu erleichtern. Der Test wurde mit einer Temperatur von 113 C' (235 F) begonnen. Nach drei. Stunden wurde der Test unterbrochen, und es zeigte sich, daß der -Fettring seine Form, seine Lage und sein Aussehen behalten, aber rotgefärbtes Öl entlassen hatte, das auf den äußeren Laufring geflossen war. Der Test wurde dann 60 Stunden lang fortgesetzt, in welchem Zeitpunkt das Lager immer noch Schmiermittel aus dem Fett bezog. Der Test wurde dann abgebrochen, da seine Bedingungen für das Lager offensichtlich nicht hart genug waren, um innerhalb vernünftiger Zeitgrenzen zu einem Versagen des Lagers zu führen.

Beispiel V

Für diesen Test wurde der gleiche Te8tapparat_##nach ASTM D-1263 mit einem Metallring als Fetthalter verwendet wie in-Beispiel IV, jedoch wurde das außenseitige Lager trocken und ahne Schmierung installiert. Ein Gramm Fett wurde auf die schräge Stützfläche des Metallrings aufgebracht wie bei Beispiel IV. Als Fett wurde wieder das gleiche Fett verwendet wie in den Beispielen III und IV. Der Testapparat v/urde bei 113 C (235 F) und 660 Umdrehungen pro Minute betrieben. Nach 2h Stunden wurde der Apparat angehalten und das Lager inspiziert. Das Lager erwies sich als nicht mehr trocken, sondern geschmiert. Nach 2h 5 Stunden wurde der Test abgebrochen. Zu diesem Zeitpunkt gab es keinerlei Lagergeräusch, das Lager wurde

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nach wie vor geschmiert, und eine Untersuchung'mit einem Mikroskop mit .zwanzigfacher Vergrößerung ließ keine Anzeichen für einen verschlechterten Zustand erkennen. Der Fettring selbst hatte seine Größe, Forin und Lage beibehalten und schien unberührt. Auf den Laufringen zeigte sich zwar eine gewisse Verfärbung, sie schien aber lediglich das Ergebnis einer Fettoxydation und nicht die Folge von Lagerverschleiß zu sein«

Die Testuntersüchungen haben gezeigt, daß ein trockenes Lager nur eine sehr begrenzte Lebensdauer erreicht (Beispiel I), daß nur eine sehr kleine Menge an Schmiermittel im Lager wirklich benötigt wird (Beispiel IJ) und daß ein fettgefülltes Lager längere Zeit betriebsbereit bleibt als ein Lager ohne zusätzliche oder Überschußschmierung (Beispiel III). Bei einem Lager mit einem anfänglichen dünnen Ölfilm und einem erfindungsgemäß auf eine Abgabefläche aufgebrachten Fettring setzt dieser Fettring mit fortschreitender Versuchsdauer Öl frei, das den anfänglichen Schmierfilm erneuert, und das Lager zeigt auch nach ausgedehntem Lauf keine Anzeichen für eine Abnutzung (Beispiel IV). Darüber hinaus stellt der erfindungsgemäße Mechanismus für die Ölfreigäbe offensichtlich nicht nur einen Rückhalt- oder Sicherheitsfaktor für einen Ausgangszustand mit Ölfilm- oder Fettfüllungsschmierung dar, da das Lager mit einem auf eine Stützfläche auf einem Abgabering aufgebrachten Fettring trocken zum Anlaufen gebracht und über lange Zeit betrieben werden kann, ohne daß Anzeichen für Verschleiß auftreten (Beispiel V). Dies steht in starkem Gegensatz zu den bei Beispiel III erhaltenen Ergebnissen, bei dem die gleiche Fettmenge - ein Gramm - unmittelbar in das Lager eingebracht.worden war und bei dem sich nach nur 72 Betriebsstunden Lagergeräusch bemerkbar machte und nach 2^5 Betriebsstunden das Lager total versagte.

Angesichts der oben beschriebenen Beispiele ist festzuhalten, daß sich die Vorteile der erfindungsgemäßen Schmiermethode sowohl bei heutigen Lagersystemen unter deren Abwandlung durch Einfügen eines einfachen Binges als Fetthalter gemäß der Darstellung in Fig. 2 als auch bei von Anfang an mit dem. Ziel einer verlängerten Schmierfähigkeit

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konstruierten und gebauten Lagersystemen gemäß der Darstellung in Fig. h erhalten lassen. Weiter ist auch ohne Testbeweis offensichtlich, daß Achslager von Schienenfahrzeugen bei einer Ausbildung nach den Ausführungsbeispielen von Fig. 5 und 6 langer geschmiert werden als in der bisher üblichen Bauweise, wodurch sich die Anzahl heißgelaufener Radachsen im Eisenbahnbetrieb entscheidend absenken läßt. Angemerkt sei in diesem Zusammenhang schließlich noch, daß sich die Vorteile der Erfindung bei allen beliebigen Lagern ausnutzen lassen, in denen ein innerer oder äußerer Stator und ein äußerer oder innerer Rotor zusammenkommen, daß also die in der vorstehenden Beschreibung verwendeten Begriffe wie "Achse", "Well.e", "Nabe" oder "Lagerbüchse" keinerlei Einschränkung für die Anwendbarkeit der Erfindung auf bestimmte Konstruktionsfcrmen bedeuten.

Die Erfindung bietet verschiedene bedeutsame Vorteile, die der Verwendung eines Fettvorrats als außerhalb der Lagerflächen liegender Ölspeicher für eine laufende Ölzufuhr zu den Lagerflächen im Vergleich zu einer Einführung von entweder festem oder geschmolzenem Fett als Schmiermittelreserve zwischen die Lagerflächen eigen sind. Die Erfindung behält weiter den Vorteil der Fettschmierung gegenüber der Ölschmierung in baulicher Hinsicht bei und führt dennoch zu einem Lager mit einem zusammenhängenden Ölfilm, wodurch sich die, Wärmeentwicklung im Lager während des Einlaufens erheblich vermindert im Vergleich zu einem üblichen fettgefüllten Lager, bei dem während des Einlaufens die Hauptmasse des Fetts₄,nach außen gedruckt v/ird und nur ein geringer Ölrest als Schmierung verbleibt. Durch die Erfindung wird außerdem der Gesamtbedarf an für eine angemessene Lagerschmierung erforderlichem Fett erheblich verkleinert, da beispielsweise bei einem Achslager in der Ausführung; nach Fig. 5 nur die kleine Fettmenge innerhalb des Käfigs 6o benötigt wird, während bei den bisher üblichen Achslagern für Schienenfahrzeuge der gesamte Baum zwischen den -^aufringen mit Fett gefüllt ist.

In Fig. δ ist ein Ausschnitt aus einem im Sinne der Erfindung ausgebildeten versiegelten Kugellager dargestellt. Dieses ,Kugellager

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besitzt einen auf einer Welle 101 aufgebrachten inneren Laufring 10Q, auf dem ein äußerer Laufring 102 eine Mehrzahl von Kugeln 10J festhält« Mit dem inneren Laufring 100 bei 105 starr verbunden sind Halteringe für Fett oder Dichtungen 10^, die bei der !Rotation des inneren Laufrings 100 mit diesem mitrotieren. Am stationären äußeren Laufring 102 sind Schrägflächen I06 ausgebildet, und gekrümmte Abschnitte 107 an den Dichtungen 104 helfen mit, aus dem auf die Dichtungen aufgebrachten Fett freigesetztes Öl diesen Schrägflächen 106 zuzuführen. Beim~Betriebe des dargestellten Kugellagers rotieren der innere Eaufring 100 und die daran befestigten Dichtungen 1O*f mit der rotierenden Welle 100 mit. Das auf den Dichtungen iO*f sitzende Fett entläßt Öl, das zu den Schrägflächen IO6 und von dort auf die Lagorflachen gelangt. . " " ■ ·

Bei Ausführung eines Kugellagers nach Fig. 8 mit stationärer Lage der Welle 101 als feste Achse werden die Dichtungen 10*f am dann rotierenden äußeren Laufring 102 befestigt, und dessen Schrägflächen IO6 werden' stattdessen am stationären inneren Laufring 1OQ ausgebildet. Auch in diesem Falle treten an der Schnittstelle zwischen den Dichtungen 10/f selbst und ihren gekrümmten Abschnitten 107 Scherkräfte auf, die aur Ölentbindung aus dem aufgebrachten Fett fuhren«

- Patentansprüche -

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Claims

ι ι

Patentansprüche

j 1.) Schmierverfahren, zum Schmieren einer Lagerfläche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorrat an geliertem Schmierstoff auf einer festen Stützfläche einer Zentrifugal- und/oder Schwerkrafteinwirkung ausgesetzt wird, die ausreichend ist zur Freisetzung von im Schmierstoff festgehaltenem Öl, aber niedriger liegt als die Fließspannung an der Grenzfläche zwischen Schmierstoffgel und Festkörper, und daß in Bezug auf die Öl fr eisest zende Kraft eine Verbindungsfläche zwischen der Stelle der Olfreisetzung und der zu schmierenden Lagerfläche geschaffen wird.

2. Schmierverfahren nach Anspruch 1 zum Schmieren einer Lagerfläche zwischen einer Achse und einer sie umgebenden Nabe, von denen die eine stationär ist und die andere rotiert, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine der Drehachse mit einem dem Eadialabstand der zn schmierenden Lagerfläche von dieser Drehachse" höchstens gleichen Eadialabstand gegenüberstehende feste Oberfläche des rotierenden Bauelements eine gelierte Schmierstoffmasse aufgebracht wird, daß dieses rotierende Bauelement mit einer Drehzahl in Drehung versetzt wird, die eine die Fließspannung des Schmierstoffgels an seiner Grenze zur festen Oberfläche unterschreitende Scherspannung für die Ölfreisetzung entstehen läßt, und daß der Ausstoß des freigesetzten 01s unter Zentrifugalkrafteinwirkung zu der zu schmierenden Lagerfläche geführt wird.

3· Schmierverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als die Schmierstoffmasse aufnehmende feste Oberfläche ein Teil eines auf dem rotierenden Bauelement sitzenden, abnehmbaren Binges benutzt wird, der mit dem gelierten Schmierstoff beladen wird.

*f. Schmiereinrichtung zum Zuführen von Öl zu einer Lagerfläche zwischen einem stationären und einem rotierenden Bauelement, insbesondere in Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem rotierenden Bauelement

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(18; 36; 51; 66j 8θ; 1O1) in. einem dem. Badialabstand der zu schmierenden Lagerfläche (22; 4θ; 56; 70; 102) von der Drehachse höchstens gleichen Bädialabstand eine der- Drehachse zugewandte feste Stützfläche (28; A-5, 46; 60; 72; 84; 104, 107), die einen aus einer selbsthaltenäen-Schmierstoffmasse (32, 33; 48, 49; 77; 89) bestehenden Schnierölvorrat trägt, der einer an seiner Basis auf der festen Stützfläche Öl freisetzenden. Zentrifugalkraft ausgesetzt ist, und von der Stützfläche zur zu schmierenden Lagerfläche ein Eließ- _t weg (62; 74, ?5,"76; 85, 87, 88; 106) für die Zuführung von freigesetztem Öl zur Lagerfläche unter Vortrieb durch Zentrifugalkraft vorgesehen sind«

5. Schmiereinrichtung nach Anspruch if, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche- (28) für die Schmierstof.fmasse (32, 33) auf einem auf dem rotierenden Bauelement (18) sitzenden, abnehmbaren Bing (26, 27) liegt.

6. Schmiereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5i dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (60; 72; 8*0 für die Schmierstoffmasse (77; 89) für freigesetztes Öl durchlässig ausgebildet ist.

7. Schmiereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis-6 für eine · Achse als stationäres und eine diese Achse umgebende Nabe als rotierendes Bauelement, dadurch gekennzeichnet, daß der Fließweg für das freigesetzte Öl von der Stützfläche (28*. 45, 46;1Q4_t 10?) zur zu schmierenden Lägerfläche (22; kQ\ 101) durch eine daran anschließende Oberfläche (107,106) eines rotierenden Bauteils (102) gebildet ist.

8. Schmiereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 für eine Achse als rotierendes und eine diese Achse umgebende Büchse als stationäres Bauelement, dadurch gekennzeichnet, daß der Fließweg für das freigesetzte Ql von der Stützfläche (60; 72; 84; 104, 107) einen radial weiter außen als diese liegenden und an die zu schmierende Lagepfläche (56;. 70) anschließenden Oberflächenabschnitt (62ι 106) des stationären Bauelements (52; 102) enthält.

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9. Schmiereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (72) für die Schmierstoffmasse (77) in einem Hohlraum (71) iä Inneren der rotierenden Achse (66) liegt.

10. Schmiereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (84) für die Schmierstoffmasse (89) Teil eines in oder auf der rotierenden Ajchee (51 i 80) siteenden, abnehmbaren Käfigs (60; 8a) ist. /

11. Eadlager mit einer einen inneren Laufring tragenden stationären Achse, einer einen äußerer. Laufring tragenden rotierenden Nabe und dazwischen angeordneten Lagerrollen, insbesondere nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der'Nabe (18; 36) mit einem dem Eadius des äußeren Laufrings (22j 40 ) höchstens gleichen radialen Abstand von der Drehachse eine dieser zugewandte Stützfläche (28; 45, 46) für die Abstützung einer Schmierstoffmasse (32, 33j 48, 49) ohne Berührung mit den Laufringen (21, 22; 40, 4i) gegen die bei der Eotation der Nabe entstehende und eine die Fließspannung des Schmierstoffe an seiner Grenzfläche aur Stützfläche unterschreitende Scherspannung für die Freisetzung von Öl erzeugende Zentrifugalkraft und ein an die Lagerfläche des äußeren Laufrings anschließender Übertragungsweg für die Übertragung von freigesetztem Öl mit eintr in der Bichtung der Zentrifugalkraft liegenden Komponente für die Weiterleitung von freigesetztem Öl unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft zum Mußeren Laufring zur Lagerschmierung vorgesehen eind.

12. Achslager alt einer «inen inneren Laufring tragenden rotierenden Achse, einer einen äußeren Laufring tragenden stationären Lagerbüchse unA daewischen angeordneten Lagerrollen} insbesondere nach einem del* Ansprüche 4 bis 6 und 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf «ter Achse (51; 66} 80; 101) mit einem den Eadias des äußeren L*»frings (56; 70} 102) unterschreitenden radialen Abstand von der Örehachee eine diener sugewandte Stütifläch« (60; 72; 84{ 104) für die Abstützung einer Sehaieretoffaaeee (?7j 89) ofeae Berührung

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mit den Laufringen (55, 56; 69, 70;.86; 100, 102) gegen die bei der Rotation der Achse entstehende und eine die Fließspannung des Schmierstoffs an seiner Grenzfläche zur Stützfläche unterschreitende Scherspannung für die Freisetzung von Öl erzeugende Zentrifugalkraft und in der Lagerbüclise (52) ein an den äußeren Laufring anschließender übertragungsweg (106) für die Aufnahme von freigesetztem Öl unter Zentrifugulkrafteinwirkung und dessen Weiterleitung zum äußeren Laufring zur Lagerschmierung vorgesehen ist.

13. Achslager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Achse (66; 80) einen die Stützfläche (72; 84) für die Schmierstof i'masse (77; 89) enthaltenden inneren Hohlraum (71; 81) und Durchlässe (7k, 7^y 85, 87) für den Durchgang von aus der Schmierstoffmasse freigesetztem Öl zum Übertragungsweg in der Lagerbüchse aufweist.

Ik. Achslager nach Anspruch 12 oder I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (8*f) 'für die Schmier stoff masse (89) Teil eines in eine axiale Bohrung (81) in der rotierenden Achse (80) einsetabaren Siebkäfigs (82) ist.

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