DE2557959B2 - Schmiermitteldichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schmiermitteldichtung für eine in einer stationären Gehäuseausnehmung mittels eines ölgeschmiertcn Kugellagers gelagerte, sich aus der Ausnehmung durch eine Gehäuseöffnung nach außen erstreckende Welle, mit einem an der Welle befestigten starren ölschleuderring.

Die herkömmlichen Verfahren zur Abdichtung von Wellenlagern gegen Schmiermittelverlust beruhen auf der Verwendung biegsamer Dichtungen, metallischer Halterungs- oder Klemmteile oder von »O«-Ringen, für welche körperlicher Kontakt erforderlich ist. Wird hierbei die Dichtung stationär in dem Lagergehäuse gehalten, so besteht der körperliche oder Reibungskontakt mit der in dem Lager gelagerten Drehwelle. Falls umgekehrt die Dichtung auf der Welle angeordnet ist, besteht der Reibungskontakt mit dem das Wellenlager umgebenden Gehäuse. Für hochtourige Motoren oder anderweitige Vorrichtungen mit kugelgelagerten Wellen sind zur Gewährleistung eines geringen Verschleißes und eines guten Wirkungsgrades extrem niedrige Reibungswiderstände erforderlich. Ideal wäre eine Konstruktion, bei welcher die Dichtung auf der Welle sitzt und keinen körperlichen Kontakt mit der Wandung der Gehäuseausnehmung Desitzi, in welcher das die Welle lagernde Kugellager angeordnet ist.

Aus der US-Patentschrift 25 71 352 ist eine Schmiermitteldichtung für eine Wellenlagerung, beispielsweise für ein Getriebegehäuse oder ein anderweitiges Lagergehäuse, bekannt, bei welcher als Dichtungselement ein mit der umlaufenden Welle verbünde ?er Ring oder Kragen aus einem synthetischen Gummi o. dgl.

ίο verwendet wird, wobei benachbarte Gehäusewandteile aus Sintermetall bestehen können, das in der Lage ist, öl zu absorbieren, welches dann als Schmiermittel für den Gummiring wirkt. Bei dieser bekannten Anordnung bestehi somit kein körperlicher Kontakt zwischen dem mit der Welle umlaufenden Dichtungsring und dem Gehäuse, wodurch die o. e. Nachteile der Dichtungsanordnungen mit Reibungsberührung, nämlich hoher Verschleiß und Drehzahlbegrenzung, vermieden werden. Der auf der Welle festsitzend angeordnete und mit dieser umlaufende Dichtungsring verhindert ein Auslekken von Öl entlang der Welle in axialer Richtung; entlang der Welle axial nach außen kriechendes öl wird an dem Dichtungsring aufgehalten und von dessen Drehbewegung mitgenommen und durch Zentrifugalkraftvvirkung nach außen abgeschleudert, wo es gegebenenfalls in den erwähnten umgebenden porös ausgebildeten Wandungsteilen bis zu einer gewissen Menge absorbiert wird. Diese bekannte Anordnung ermöglicht somit eine im wesentlichen berührungsfreie

■30 und damit reibungsarme Abdichtung; jedoch wird das in den Bereich des Dichtungsrings gelangte und von diesem radial nach außen abgeschleuderte Öl nicht in nennenswertem Umfang in den zu schmierenden Bereich der Lagerung zurückgefördert.

J5 Der Erfindung liegt daher als Aufgabe die Schaffung einer Schmiermitteldichtung der eingangs genannten Art ohne körperlichen Kontakt mit dem stationären Gehäuse zugrunde, die einerseits ein Auslecken des Öls entlang der Welle insbesondere im Ruhezustand bzw.

•»o bei niedrigen Drehzahlen verhindert und so die gewünschte Abdichtung gewährleistet und andererseits bei höheren Drehzahlen eine aktive Schmiermittelzu- bzw. -rückführung zu dem benachbarten Kugellager sicherstellt.

Zu diesem Zweck ist bei einer Schmiermitteldichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Ölschleuderring aus einem ölabsorbierenden Material besteht und in der Gehäuseausnehmung zwischen Gehäuseöffnung und Kugellager

so auf der Welle so angeordnet ist, daß das von dem ölschleuderring abgeschleuderte Schmieröl dem Kugellager zugeführt wird.

Indem nach dem Grundgedanken der Erfindung der als Ölschleuderring arbeitende Dichtungsring aus einem ölabsorbierenden Material besteht, vermag er, insbesondere auch im Ruhezustand bzw. bei niedrigeren Drehzahlen, Öl aufzunehmen und gewissermaßen als Ölreservoir zu wirken, aus welchem dann beim Übergang zu höheren Drehzahlen das Öl abgeschleudert und zur Schmierung dem benachbarten Kugellager zugeführt wird. Auf diese Weise wird durch die Erfindung neben der an sich bekannten berührungsfreien und damit reibungsarmen Abdichtung, durch welche die Dichtung insbesondere auch für hochlourige Lagerungen geeignet wird, der Schmiervorgang als solcher durch Zu- bzw. Rückführung des aus dem als Reservoir wirkenden Ölschleuderring abgespritzten Öls zu dem zu schmierenden Lager aktiv unterstützt, und

/war gerade im hohen Drehzahlbereich, bzw. während der kritischen Phase des Übergangs von niedrigen zu hohen Drehzahlen.

Aus der US-Patentschrift 36 79 278 ist eine ebenfalls im wesentlichen berührungsfreie Schmiermitteldichtung für eine kugelgelagertc Welle bekannt, bei welcher die eigentliche Abdichtung durch einen in axialer Richtung entlang der Wellenoberfläche und durch das Kugellager hindurch aufrechterhaltenen Luftstrom bewirkt wird, mit welchem die Lagerung in einer der potentiellen Schmiermittelleckrichtung entgegengesetzten axialen Richtung beaufschlagt wird; durch einen einwärts des Kugellagers angeordneten Entlüftungskanal in der Welle kann der zur Abdichtung eingeblasene Luftstrom wieder nach außen entweichen; in diesem Entlüftungskanal ist ein Filterring aus einem porösen Material vorgesehen, welches die Luft hindurchtreten läßt, jedoch mit dem Luftstrom mitgeführte öltröpfchen zurückhält; die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die von dem an bzw. in der Welle in dem Eniiüflungskanai angeordneten und mit der Welle rotierenden Filterring zurückgehaltenen Gitröpfchen durch die Zentrifugalkraft nach außen abgeschleudert werden, und zwar in axialer Richtung einwärts von dem Kugellager weg. Nicht nur ist somit bei dieser bekannten Anordnung der porös ausgebildete Schleuderring nicht das eigentliche Dichtungselement, sondern lediglich ein Filter zur Zurückhaltung von Öltröpfchen aus dem abfließenden Luftstrom; das von dem Filter zurückgehaltene öl wird auch nicht dem zu schmierenden Kugellager zugeführt, sondern dem im Inneren des Gehäuses befindlichen Ölvorrat.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das ölabsorbierende Material des ölrings eine Porosität von 30 bis 40 Vol.% besitzt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das ölabsorbierende Material des ölschleuderrings eine gesinterte Bronze der Zusammensetzung 92% ± 3°/o Kupfer und 8% ± 3% Zinn, mit einer Dichte im Bereich von 5,8 bis o3 g/ccm und einer Endzugfestigkeit von im wesentlichen 48,23 N/mm ist. Alternativ kann vorgesehen sein, daß das ölabsorbierende Material ein Kunststoff ist.

Zweckmäßig kann in an sich bekannter Weise vorgesehen sein, daß der Ölschleuderring und eine benachbarte Gehäusewandung miteinander berührungsfrei zusammenwirkende Teile aufweisen, welche miteinander einen Labyrinthweg zur weiteren Verhinderung des Durchtritts von öl aus der Gehäuseausnehmung nach außen bilaen. Gemäß einer konstruktiv besonders einfachen und wirksamen Anordnung ist vorgesehen, daß die Welle und der Öldichtungsring zur gemeinsamen Drehung mit dem Innenlaufring des Kugellagers angeordnet sind.

Im folgenden werden Alisführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Die Zeichnungsfigur zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung in Schnittansicht.

In der Zeichnung ist eine Welle 11 mit ihrem einen Ende mittels eines herkömmlichen Kugellagers 12 drehbar in der zylindrischen Bohrung oder dem Hohlraum 13 eines stationären Gehäuses 14 gelagert. Das Kugellager 12 weist einen inneren Laufring 15 auf, welcher einen Endfortsatz 16 der Welle 11 aufnimmt. Der äußere Lauft ing 17 des Kugellagers 12 ist in die zylindrische Bohrung bzw. den Hohlraum 13 eingepaßt; zwischen dem innereu und dem äußeren Laufring befinden sich herkömmliche Lagerkugeln 18, die durch einen Kugellagerkäfig bzw. eine Kugellagerbuchse 19 gehaltert sind.

Das Kugellager 12 ist auf dem Wellenfortsatz 16 im Abstand von der Schulter 20 der Hauptwelle 11 gehaltert, und zwar durch ein Abslandsteil 21 und einen ölschleuderring 22, die beide mit der Welle 11 drehbar sind. Das Abstandsstück 21, der ölring 22 und das Kugellager 12 werden auf dem Wellenfortsatz 16 durch eine mittels eines Mittelbolzens 24 befestigte Halte- bzw. Klemmplatte 23 festgehalten.

An ihrem äußeren Ende ist die zylindrische Bohrung 13 des Gehäuses 14 durch eine äußere Lagerhalterung 25 verschlossen; eine zentrische Öffnung 27 in dieser Halterung ist mit einer ölkappe 26 abgedeckt. An seinem gegenüberliegenden oder inneren, die Welle 16 aufnehmenden Ende weist das Gehäuse 14 eine sich radial erstreckende Stirnwandung 28 auf. welche in einem sich axial einwärts erstreckenden Ring oder Zylinderflansch 29 endet. Der Innendurchmesser dieses Flansches ist geringfügig größer s\ der Außendurchmesser des Abstandsstückes 21.

Der Ölring 22 weist einen ringförmigen Teil 31 auf, welcher in einem sich axial auswärts erstreckenden Flansch 32 endet, der in eine Ringnut 33 in der Gehäusestirnwandung 28 und dem Zylinderflansch 29 passend hineinragt Durch diesen Paßeingriff kommt ein Toleranzschlitz 34 zustande, der längs eines Labyrinthweges aus der Gehäusebohrung 13 zur Atmosphäre führt.

Dieser Ölring 22 ist mehr als nur eine rotierende Scheibe, welche Öl aus einem Reservoirteil der Gehäusebohrung aufnimmt und das Öl durch Zentrifugalwirkung einer Welle oder einem Lager zuführt, und auch mehr als ein einfacher Verteiler des in die Gehäusebohrung zugelassenen Öls. Der Ölring 22 stellt vielmehr ein starres ringförmiges Teil dar, das Öl absorbiert und daher als ölspeicher in der Ruhestellung oder bei niedrigen Drehzahlen der Welle rnd des Lagers zu wirken vermag, wodurch ein Auslecken des Öls zwischen der Welle und dem Gehäuse vermieden wird.

Bei hohen Geschwindigkeiten, selbst in der Größenordnung von 85 000 UpM, wird das in dtm ölring 22 enthaltene Öl durch Zentrifugalkraftwirkung in das Kugellager geschleudert, um den sich bewegenden Teilen eine ausreichende Menge Schmiermittel zuzuführen. Bei zunehmender Verlangsamung des Aggregats bis zum Stillstand fließt das überschüssige Öl in der Gehäusebohrung — das öl ist mehr oder weniger verdampft — durch Schwerkraftwirkung in Richtung auf den Ring 22 und wird von diesem absorbiert, bevor es durch die miteinander zusammenwirkenden Flansche und Nuten über den Schlitz 34 an der Welle 11 vorbei nach außen gelangen kann.

Als ölabsorbier?nder Werkstoff für den Ölring 22 dient ein gesintertes Bronzematerial mit einem Porositätsanteil von 30 bis 40 Vol.%. Das Material hat eine Bronzezusammensetzung aus 92% ±3% Kupfer und 8% ±3% Zinn. Die Dichte des Materials beträgt 5,8 bis 6,3 g pro '. ecm und die Endzugfestigkeit liegt in der Größenordnung von ca. 48 N/mm,

Ein weiterer Werkstoff ist ein poröses Nylonmaterial mit der gleichen ölabsorptionseigenschaft wie die gesinterte Bronze, d. h. 30 bis 40%.

In der Zeichnung ist der Zustand dargestellt, in welchem der ölring 22 am wirksamsten ist. Das heißt unter dem oberen Lager einer vertikal angeordneten Welle. Wäre die Welle 11 horizontal zu denken, so

würde der Ölring 22 überschüssiges Ol jeweils von derjenigen Seite der Bohrung aufnehmen, die unterhalb des Wcllfnforisalzes 16 liegt. Falls der die Welle ti enthaltende Mechanismus in einer gegenüber der gezeigicn Lage umgekehrten Lage betrieben würde, so würde der ölring 22 wahrscheinlich funktionsunfähig, da das Überschuüöl sich an der cndseitigcn Lagerhalterung 25 sammeln würde. Es sei darauf hingewiesen, daß dieses Ende des Gehäuses 14 durch entsprechende Gummidichtungen zwischen dem Gehäuse 14, dem Lagerhaltering 25 und der ölkappe 26 abzudichten wäre.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schmiermitteldichtung für eine in einer stationären Gehäuseausnehmung mittels eines ölgeschmierten Kugellagers gelagerte, sich aus der Ausnehmung durch eine Gehäuseöffnung nach außen erstreckende Welle, mit einem an der Welle befestigten starren Ölschleuderring, dadurch gekennzeichnet, daß der ölschleuderring (22) aus einem ölabsorbierenden Material besteht und in der Gehäuseausnehmung zwischen Gehäuseöffnung und Kugellager auf der Welle so angeordnet ist, daß das von dem ölschleuderring abgeschleuderte Schmieröl dem Kugellager(18) zugeführt wird.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ölschleuderring (22) und eine benachbarte Gehäusewandung (28) miteinander berührungsfrei zusammenwirkende Teile (32. 33) aufweisen, weiche miteinander einen Labyrinthweg [34) zur weiteren Verhinderung des Durchtritts von

1 aus der Gehäuseausnehmung (13) nach außen bilden.

3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ölabsorbierende Material des ölrings (22) eine Porosität von 30 bis 40 Vol.°/o besitzt.

4. Dichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ölabsorbierende Material des ölschleuderrings (22) eine gesinterte Bronze der Zusammensetzung 92% ± 3% Kupfer und 8% ± 3% Zinn, mit eher Dic'te im Bereich von 5,8 bis 63g/ccm und einer Endzugfestigkeit von im wesentlichen 48,23 N/mm ist.

5. Dichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche t bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ölabsorbierende Material ein Kunststoff ist.

6. Dichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (11, 16) und der Öldichtungsring (22) zur gemeinsamen Drehung mit dem Innenlaufring(15)des Kugellagers angeordnet sind.