DE2804811A1

DE2804811A1 - Vorrichtung zur langzeitschmierung von lagerelementen

Info

Publication number: DE2804811A1
Application number: DE19782804811
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Fister
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-02-04
Filing date: 1978-02-04
Publication date: 1979-08-09
Also published as: GB1584918A; FR2416379A1; BR7900649A; US4241959A; SE7806001L; JPS54113743A

Description

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nerhalb dieses Gehäuses ist eine Zwangsumwälzeinrichtung angeordnet, die von der Drehbewegung der Welle angetrieben ist und die in Verbindung mit besonderen Leitkanälen im Gehäuseinneren dafür sorgt, daß das Schmierfett im zyklischen Umlauf durch das Wälzlager und die Fettvorratskammern geführt wird.

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Langzeitschmierung nach der Gattung des Ilauptanspruchs. Es ist bei Maschinen mit Fettschmierung erforderlich, in gegebenen zeitlichen Intervallen für eine Fettnachschmierung zu sorgen, wenn sichergestellt werden soll, daß die durch die mechanische Ermüdung verursachte Grenze der Lebensdauer der eine Relativbewegung zueinander ausführenden strukturellen Bauelemente auch tatsächlich erreicht werden soll. Zur Verminderung des Wartungsaufwandes durch die Nachschmierung ist es bekannt, bei Wälzleigern einen möglichst großen Fettvorrat vorzusehen, wobei sich allerdings herausgestellt hat, daß das Fett aus diesen Fettvorratskammern nur in einem vergleichsweise geringen Umfang bis an die Laufbahn der Wälzkörper herankommt, so daß der gewünschte Effekt nur in einem sehr begrenzten Umfang erreicht wird. Nicht selten verbleibt das Fett in diesen Fettvorratskammern und verhärtet dort allmählich, wobei sich krustenartige Randschichten aus Abrieb und sonstigen Verunreinigungen bilden, die die Bewegung des Fetts in Richtung auf das Wälzlager und die Stellen, wo es tatsächlich benötigt wird, unterbinden. Es besteht dann die Gefahr, daß die sich berührenden, aufeinander gleitenden bzw. sich abwälzenden Lagerflächen zum Teil ohne jede Schmierung auskommen müssen, was zu einem schnellen Verschleiß führt. Zu berücksichtigen ist hierbei aucli noch, daß aucli bei Fettschmierung eine gewisse Temperaturabhängigkeit vorliegt und Schmierfett im sehr kalten Zustand kaum in der Lage ist, von den Fettvorratskam-

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mem etwa zu den Gleitbahneil der Wälzlager zu gelangen. Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Langzeitschmierung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch eine Zwangsumwälzung des Fettes die Lager, üblicherweise Wälzlager,stets optimal mit Schmierfett versorgt und geschmiert sind, so daß unter allen Umständen, auch bei längerem Betrieb bei sehr niedrigen Temperaturen eine Vollschmierung gewährleistet ist.

Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß an die Kontaktflächen der Wäl/.lager stets frische Fettmengen herangeführt v/erden und es nicht schon im Bereich der Wälzlagerkäfige zu Fettstauerscheinungen kommt, während die eigentlichen Wälzkörper mit nur einer sehr geringen Schmierung auskommen müssen. Solche Phänomene treten häufig nach längeren Betriebs ".ei ten auf; Untersuchungen ergeben, daß trotz ausreichendem Fettvorrat in den Vorratskammern den Wälzlagern nur geringe Schmierungsiaengen zur Verfügung stehen oder diese zum Teil sogar trockenlaufen, so daß neben der schnellen Verkürzung der Lebensdauer solcher Lagerelemente auch erhebliche Geräuschentwicklungen auftreten.

Besonders vorteilhaft ist weiterhin, daß für die Zwangsumwälzung des Fetts die Drehbewegung der Welle selbst herangezogen wird, deren Reibung bezüglich des stationären Lagerteils durch das (Wälz)Lager reduziert werden soll.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptansnruch angegebenen Fettumlaufschmierung möglich. Besonders vorteilhaft ist hierbei, daß das Gehäuse so ausgebildet ist, daß

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es mindestens einen in sich geschlossenen Umlaufkanal bildet, der direkt über die Wälzkörper des Wälzlagers führt, so daß das Fett zwangsläufig bis zu den Wälzkörpern geführt wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein über ein Wälzlager von einem stationären Lagerarm gehaltenes Wellenende; es versteht sich aber, daß die Erfindung auch auf Zwischenlagerbereiche für Wellen anwendbar ist.

Beschreibung der Erfindungsbeispiele

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung beruht darin, bei Lagern beliebiger Axt, also bei Übergangsbereichen zwischen Maschinenelementen, zwischen denen eine Relativverschiebung stattfindet, eine Zwangsumwälzung des Schmiermittels zu erreichen, und zwar dadurch, daß man als bewirkendos Medium für die Zwangsumwälzung die Relativverschiebung selbst verwendet. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf die Anwendung dieses Grundgedankens auf ein Wälzlager, welchen ein Wellenende an einem stationären Maschinenteil lagert. Die Welle ist mit T bezeichnet; sie verfügt über eine Abschulterung 2 zur Aufnahme des Innenrings 3 eines üblichen Wälzlagers, beim Ausführungsbeispiel eines Kugellagers. Die Kugeln 4 laufen in üblicher Weise in konzentrischen Rillen, die vom Tnnenring 3 und vom Außenring 4 gebildet sind, der drehfest in das stationäre Halte- oder Lagerteil 5 eingepreßt ist. Der stationäre Lagerteil 5 verfügt über zwei vom Lagerbereich wegführende Arme oder Erstreckungen 6 und 7 beliebiger Ausführungsform. Umgeben ist der Lagerbereich von einem Gehäuse, welches allgemein mit 8 be-

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zeichnet ist und an sich eine beliebige Form aufweisen kann; das Gehäuse besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Gehäusehälften 8a und 3b, die abdichtend auf radiale Anschlagflächen der Tragarme 6 und 7 aufgeschoben und mit diesen gegebenenfalls, wie bei 11, 12 angedeutet, auch verflanscht sein können. Die beiden Gehäusehälften 8a und 8b sind schalenförmig ausgebildet; die Gehäusehälfte 8b ist geschlossen, da es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um die Lagerung eines Wellenendes handelt. Für eine WeI lenzwischen lagerung v/äre auch die Gehäusehälfte 3b, wie die Gehäusehälfte 8a, mit einer konzentrischen Ringausnehmung 13 zu versehen, durch welche die Welle 1 geführt ist. Das Gehäuseinnere ist im Bereich der konzentrischen Ringausnehmung 13 gegenüber dem Gehäuse und der Welle mit Hilfe eines durch die Pfeile 14 angedeuteten, beliebigen Abdichtmittels abgedichtet, etwa einen o-Ring, einen Simmerring o. dgl., der von einem Sprengrinn 15 gehalten ist.

Im Gehäuseinneren befinden sich somit das Wellenende, das dieses lagernde Wälzlager 3, 4, 4a, Teile Jer stationären Lagerarme sowie, wie noch zu beschreiben sein wird, Aufnahniebereiche für einen ausreichenden Fettvorrat:, also Fettvorratskomnern, Leitkanäle für eine SwangsumwÜlzung des Fettes und die die Fettzwangsumwälzung bewirkende Antriebseinrichtung.

Die Leitkanäle für die Zwangsirawülzung des Schmierfetts durch das Lager - es verstellt sich, daß grundsätzlich Lager beliebiger Art, auch normale Gleitlager oder sonstige Lagerformen verwendet werden können, obwohl die Anwendung auf ein Wälzlager bevorzugt ist - sind mindestens teilweise gebildet von den Innenwandbereichen der Gehäuseschalen 8a und 8b, indem nämlich die Innenwände der Gehäuseschalen zu den restlichen Bauelementen einen Abstand einhalten. Es ergeben sich so Freiräume, die allgemein mit 16 bezeichnet sind und die bei entsprechend grö-

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ßerem Abstand gleichzeitig die Aufgabe von Fettvorratskammern erfüllen. Damit ein Umlauf des Schmiermittels zustande kommen kann, ist ein äußerer Schmiermittelflußbereich erforderlich sowie ein innerer, dem bei diesem Ausführungsbeispiel auch die Antriebsanordnung zugeordnet ist. Der äußere Schmiermittelbereich ist allgemein gebildet durch die, durch den Abstand der Gehäuseschalen gewonnenen Freiräume 16, zu denen sich noch üurchlaßbohrungen 17 der stationären tlaltearme 6 und 7 gesellen. Als innere Führungskanäle für den .;chmiormitte!zwangsumlauf können dann angesehen werden die Durcatrittsbereiche des Jchmiernittels durch das Wälzlager selbst sov/ie der sich daran anschließende Teilbereich, der gebildet ist einerseits von der AuRenwandung eines verlängerten Wellenzapfens 1B und der Innenwandung einer Führungshülse 1'J, Jio, wie der Zeichnung entnehmbar, K-Ix: einer zylindrischen Fortsetzung 2O den Wellenzaofen 18 etwa konzentrisch umgibt und sich dann Flanschartig mit einer Erweiterung 21 an eine Vordorkiinte 22 des stationären Bauteils j anlegt und dort befestigt ist. Dieses stationäre Bauteil 5 bildet im Gehäuseinneren etwa eine ringförmige, zu Welle 1 und Wälzlager 3, 4, 4a ""•r.-'ont r; sch« Struktur aus.

Als Antrieb für die Zwangsnmwälzung des Schmiermittels oder Fetts dient eine uchn-,>ckenstrukt:ur ir;i Bereich des We Ilen zap fens 1b, also zwischen ckm zylindrischen Teilbo.ro Lch 20 der Führungshülse 19 und dem Wellenzapfen. Diese .'ichnöcknnstruktur kann beispielsv/eise dadurch gebildet sein, daß auf den Wellenzaofen eine Schraubenfeder 24 drehfest aufgepreßt ist, so daß sich auf das dort befindliche Schmierfett eine Schneckentriebwirkung ergibt, die einen Fettumlauf entsprechend den dick ausgezogenen Pfeilen entlang der inneren und äußeren Leitkanäle erzwingt. Dabei können die .äußeren Leitkanäle 1b, 17 auch als Rückförderkanälo bezeichne» t werden. ,Mu alternative Möglichkeiten zur Gewinnung eines Schmier-nii ttelumlaufs kann in Wellenzapfen «:in .Ichnecken-

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gewinde angeordnet sein oder das Schneckengewinde befindet sich in der Führungshülse 19, beispielsweise durch eingerollte Gewindegänge. Man erzielt, wie ersichtlich, auf diese Weise stets eine Fettnachführung in den Wälzlagerbereich, wobei die Förderwirkung auf das Schmiermittel durch entsprechende Auslegung der Steigung des Schneckentriebs (Schraubenfeder 24) entsprechend den Erfordernissen (Drehzahl, Stillstandszeiten u. dgl.) bemessen sein kann.

Eine Nachschmierung ist bei einer solchen Ausführungsform über lange Zeiträume nicht erforderlich, da auch bei allmählicher Erschöpfung des Fettvorrats stets eine, wenn auch nur noch geringe Bewegung des Fettvorrats gewährleistet ist. Soll jedoch eine Nachschmierung vorgenommen v/erden, dann kann man in einen der stationären ilaltoarme für das Lagerteil 5, beispielsweise im Haltearn 7, einen "intrittskanal 2:3 vorsahen. Ergänzend hierzu ist dan:¹, etwa am gegenüberliegenden Bereich eine ;"!uroh Federkraft verschlossene Fettaustrittsüffnung 20 vorgesehen, durch die bei einer /.lachsohmierung über den Cintr; ι- tskanal .11- überschüssiges Fett herausgedrückt wird. Dia Fettnustrittsoffnunn

26 ist. mittels eines Stopfens 27, der in beliebiger VJeise von einer Feder Ao gegen die Fettaustri ttsüf fnunn gedrückt werden kann, vorschlossen. Bei dem dargestellten 7ms f ührungsbeispio.l handelt es sich um eine Blattfeder, die bei 29 mit dem Gehäuse ;] verbunden ist und unter Vorspannung auf dem Verschlußstopfen

27 aufliegt. Die erfindungsgemäße Fettumlaufschmierung stellt einen sicheren Langzeithetrieb auch bei hohen Anforderungen an die» Schmierung bei größten Wartung si η terva Ilen sicher.

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Claims

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Dipl. mg. Peter Otte _{7033 Herrenberg (Kuppingen)}

Patentanwalt Eifelstraße 7

Telefon (O 70 32) 319 99

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Firma Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart

Patentansprüche:

Vorrichtung zur Langzeitschmierung von Lagerelementen, insbesondere zur Fettschmierung von Wälzlagern u. dgl., mit zwischen zwei konzentrischen Lagerschalen geführten Wälzkörpern und mit zugeordneten Fettvorratskammern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Wälzlager (3, 4, 4a) und die mit diesem verbundene Welle von einem abdichtenden, gleichzeitig Aufnahmeräume (16, 17) für Fettvorräte bildenden Gehäuse (8, 8a, 8b) umgeben sind und daß eine von der sich drehenden Welle (1) angetriebene Zwangsumwälzeinrichtung (18, 24, 19) für das Schmierfett vorgesehen ist, die dieses im zyklischen Umlauf durch das Wälzlager und die Fettvorrats-Aufnahmeräume treibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umlauf des Schmiermittels innere,das Wälzlager (3, 4, 4a) umfassende Führungskanäle sowie äußere Rückförderkanäle (16, 17) gebildet sind, die sich innerhalb des Gehäuses (8) befinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Rückführkanäle (16, 17) gebildet sind durch Abstandsbereiche des Gehäuses zu den inneren Lagerelementen, die gleichzeitig im größeren Maße Fettvorratskammern darstellen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß ein Teil des inneren Führungskanals für das Schmiermittel gebildet ist von einem ringförmigen Abstandsraum zwischen einem verlängerten Wellenzapfen (13) der Welle (1) und einer diesen im Abstand umgebenden Hülse (19).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandsringraum zwischen Hülse (19) und Wellenzapfen (18) gleichzeitig die Antriebseinrichtung für die Fettzwangsumwälzung aufnimmt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (19) über einen radial erweiterten Flanschbereich (21) verfügt, der abdichtend an einer Ringfläche des den äußeren Laufring (4) des Wälzlagers aufnehmenden stationären Lagerteils (5) anliegt.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) aus zwei schalenförniigen Gehäuseteilen (8a, 3b) besteht, von denen mindestens einen eine konzentrische Ringöffnung (13) für den VJellendurchtritt aufweist, die durch einen Abdichtring (Simmerring, O-Ring 14) zv/ischen Welle (1) und Gehäuseschale (3a) abgedichtet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsumwälzeinrichtung aus einer Schneckentriebanordnung (24) besteht, die auf den verlängerten Wellenzapfen (18) aufgesetzt ist, der angrenzend den inneren Laufring (3) des Wälzlagers trägt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckentriebanordnung aus einer auf den verlängerten WeI-

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lenzapfen (18) angeordneten Schraubenfeder besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckentriebanordnung aus einem Schneckengewinde im Wellenzapfen (13) besteht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckentriebanordnung aus einem Schneckengewinde (eingerollte Gewindegänge) in der Führungshülse (19) besteht, die den verlängerten Wellenzapfen (13) umgibt.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vervollständigung der äußeren Rückführkanäle Durchtrittsbohrungen (17) im ringförmigen stationären Halteteil (5) für den äußeren V/äIzlagerring

(4) vorgesehen sind und daß .in dem Gehäuse und/oder im stationären Halteteil (5, 6, 7) mindestens ein 7.intrittskanal (25) für eine Fettnachschinierung vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Freigabe überschüssigen Fetts iia Lagerbere.ich in\ Gehäuse eine Fettaustrittsöffnung (26) vorgesehen ist, die von einem federvorgespannten Verschlußstopfen (27) verschlossen ist.

14. Vorrichtung nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuseh'llften (Ga, 3b) an äußere Lagerarme (6, 7) des stationären Ilalteteils

(5) angeflanscht sind.

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