DE3902172A1 - Verfahren zum schmieren eines lagers und hierbei verwendetes lager - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmie­ ren eines Lagers und ein Kegelrollenlager, bei dem der Innen­ seite eines Lagers zugeführtes Schmieröl nur in einer Rich­ tung fließt, wobei das Eindringen von im Schmieröl enthaltenen Fremdkörpern in das Lager verhindert werden kann.

Herkömmliche Kegelrollenlager, die bei der Antriebsachse des Differentials eines Automobils verwendet werden, sind offene Lager, die nicht mit einer Dichtung versehen sind und das Schmieröl innerhalb des Getriebekastens wird dem Kegel­ rollenlager zugeführt und dient zu dessen Schmierung. Das Schmieröl innerhalb des Getriebekastens hat jedoch große Men­ gen Eisenbestandteile und andere Fremdkörper, die durch die Berührung und Reibung zwischen den Zahnrädern erzeugt werden, und diese Fremdkörper dringen in das Kegelrollenlager ein und verursachen an den Lagern Abnützung und Zerstörung. Weiter­ hin kann bei dem Lager während plötzlicher Starts oder wenn die Viskosität des Öls wie in kalten Re­ gionen hoch ist, ein Festfressen oder eine Zerstö­ rung auftreten, da das Schmieröl das Lager erst nach zehn Sekunden nach dem Drehen der Achse erreicht, da das auf der Differential-Antriebsachse verwendete Lager oberhalb der Schmieröloberfläche liegt.

Durch die JP-PA 53-1 09 049 ist eine Achsenlager-Lager­ anordnung bekannt, bei der ein Kegelrollenlager, wie in der Fig. 3 dargestellt, verwendet wird. Diese Lager­ aufnahme hat einen Getriebekasten (Gehäuse) 1, der mit einem Schmieröl gefüllt ist, eine Antriebsachse 5 und ein Kegelrollenlager 6. Das Kegelrollenlager 6 ist mit Dichtungen 4 versehen, die am inneren Laufring befestigt sind und das Innere ist beispielsweise mit Schmierfett gefüllt. Daher ist es für das Schmier­ öl im Getriebekasten 1 schwierig, in das mit Schmier­ fett gefüllte und mit Dichtungen 4 abgedichtete Kegel­ rollenlager einzudringen, und das Lager wird nicht durch Fremdkörper im Getriebekasten zerstört. Da das Lager mit Schmierfett abgedichtet ist, kann das Lager weiterhin in kalten Regionen oder im Fall eines plötz­ lichen Starts nicht zerstört werden.

Ungeachtet dessen bleibt das Problem des Fressens und der Zerstörung des Kegelrollenlagers für den Fall, daß das eingefüllte Schmierfett weniger wirkt, bestehen, da das Lager nicht mit Schmieröl versorgt wird, weil das Lagerinnere mit einer Dichtung 4 abgedichtet ist, die beispielsweise mit Schmierfett gefüllt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfah­ ren zum Schmieren eines Lagers zu schaffen, bei dem durch Zirkulieren des Schmieröls in nur einer Richtung, bei­ spielsweise das Schmieröl innerhalb des Getriebekastens als Schmieröl für die Lager verwendet werden kann, und ein Kegelrollenlager zu schaffen, bei dem das der Lager­ innenseite zugeführte Schmieröl nur in einer Richtung fließen kann, und bei dem ein Eindringen von in Schmier­ öl enthaltenen Fremdkörpern in das Lager verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Schmieren eines Lagers, gekennzeichnet durch ein Lager mit Laufringen, bestehend aus einem Innenring und einem Außenring, einer Anzahl von rollen­ den Elementen, einem Käfig, der diese rollenden Elemen­ te zurückhält und einem Paar Dichtungselementen zwi­ schen den Laufringen, die so angeordnet sind, daß die Lippen der Dichtungselemente einen der Laufringe berüh­ ren, und daß, wenn diese Lippen in dieselbe eine Rich­ tung sich bewegen, sich diese Lippen vom Laufring trennen und dabei einen Spalt erzeugen, und wenn diese Lippen sich in dieselbe andere Richtung bewegen, gegen den Laufring gepreßt werden, wobei das Schmieröl dem Lager in der einen Richtung und mit vorbestimmtem Druck zugeführt wird, so daß nur das Schmieröl das Lager passiert.

Weil bei diesem Verfahren nur Schmieröl an den Lippen vorbei das Lager passiert, wird ein Eindringen von Fremd­ körpern in das Lagerinnere verhindert und das Schmieröl kann nur in einer Richtung zirkulieren.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Kegelrollenlager gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst, gekennzeich­ net durch einen Innenring mit einer Lauffläche, die einen kegelförmigen Teil aufweist, einen Außenring mit einer kegelförmigen Lauffläche, mehreren Kegelrollen, die auf der Lauffläche des Innenrings und der Lauffläche des Außenrings laufen; einem Käfig zum Halten der Rollen in gleichmäßigen Abständen zueinander in Umfangsrich­ tung; eine erste Dichtung, die eine Lippe und einen Haupt­ teil aufweist der auf dem Ende mit dem kleinen Durch­ messer des Innenrings befestigt ist, wobei die Lippe in einer axialen Richtung nach außen gegen den Außenring vorgespannt ist und vom Außenring getrennt wird, wenn die Lippe in axialer Richtung zwangsweise nach innen gedrückt wird, und eine zweite Richtung, bestehend aus einer Lippe und einem Hauptteil, der auf einem Ende mit einem großen Durchmesser des Innenrings befestigt ist, wobei diese Lippe in axialer Richtung nach innen gegen den Außenring vorgespannt ist, und vom Außenring getrennt ist, wenn diese Lippe in axialer Richtung nach außen ge­ drückt wird.

Bei dieser Konstruktion fließt das dem Lager von außen zugeführte Öl nur in einer Richtung, und das Eindringen von in Schmieröl enthaltenen Fremdkörpern in das Lager kann durch die Lippe verhindert werden. Da weiterhin dieses Kegelrollenlager so montiert wer­ den kann, daß die Lippe der Dichtung durch die kegel­ förmige Lauffläche des Außenringes nach innen gedrückt werden kann und die Lippe von der Lauffläche getrennt wird, kann der Innenring im Außenring ohne dazwischen liegende Dichtung montiert werden, und weil darüber hinaus in diesem Lager die Lippe der Dichtung die rollende Fläche des Außenrings berührt, kann ein Polieren und Schleifen der Gleitfläche weggelassen wer­ den. Dadurch können die Herstellkosten verringert wer­ den.

Die Lippen der ersten Dichtung und der zweiten Dichtung bestehen vorzugsweise aus einer dünnen Folie, die jeweils mit ihrem Hauptteil verbunden sind, wodurch die Elasti­ zität der Lippen verringert wird. Bei einer derartigen Gestaltung ist der Strom des Schmieröls gleichmäßiger und das Drehmoment des Lagers kann verringert werden.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 die wesentlichen Teile eines Kegelrollenlagers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schnitt;

Fig. 2 eine Lagerung für eine Differential-Antriebs­ achse unter Verwendung eines Kegelrollenlagers gemäß Fig. 1 im Schnitt; und

Fig. 3 eine Achsenlagerung unter Verwendung eines herkömmlichen Kegelrollenlagers im Schnitt.

Fig. 1 zeigt im Schnitt die wesentlichen Teile eines Kegelrollenlagers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Bezugsziffer 11 bezeich­ net einen Innenring, die Bezugsziffer 12 einen Außen­ ring, die Bezugsziffer 13 eine Kegelrolle, die Bezugs­ ziffer 15 und 16 die Dichtungen und die Bezugsziffer 17 ein Rückhalteelement.

Die Dichtung 15 besteht aus einem Dichtungselement 18, bestehend aus einer L-förmigen Kernplatte und der Lippe 24; das Dichtungselement 18 ist am äußeren Umfang des Endes mit dem kleinen Durchmesser des Innenrings 11 montiert. Die Lippe 24 ist eine dünne Folie an dem Ver­ bindungsstück mit dem Dichtungselement 18, wodurch die Elastizität der Lippe verringert wird, und die in axialer Richtung (in der Figur nach links) vorge­ spannt ist und in Berührung mit dem Ende 23 der Lauf­ fläche 21 des Außenrings 12 gleitet. Wenn daher die Lippe 24 in die entgegengesetzte Richtung, d.h. in axialer Richtung nach innen, gedrückt wird, hebt die Lippe 24 leicht vom Ende 23 ab. Im folgenden wird der Teil der Lauffläche 21,an dem die Lippe 24 gleitet, als Gleitfläche 23 bezeichnet. Da die Lippe 24,bezo­ gen auf die Gleitfläche 23, zur Außenseite gleitet, wird von der Außenseite zugeführtes Schmieröl, wie durch den Pfeil A angegeben, die Lippe 24 leicht nach innen öffnen und somit kann Schmieröl in das Lager strömen. Wenn jedoch der Schmierölfluß in Pfeil­ richtung A aufhört und das Schmieröl innerhalb des Lagers zwangsweise in die dem Pfeil A entgegengesetzte Richtung nach außen strömt, wird die Lippe 24 durch die Kraft ihrer eigenen Elastizität und den Öldruck gegen die Gleitfläche 23 gedrückt und das Schmieröl kann nicht zurückfließen. Für den Fall, daß weiterhin beispielsweise Schmieröl innerhalb des Gehäusekastens als Schmieröl verwendet wird, werden Fremdkörper, die in dem Schmieröl in großen Mengen enthalten sind,durch die Dichtung 15 zurückgehalten und können nicht in das Innere des Lagers gelangen.

Die Dichtung 16 besteht aus der Lippe 25 und dem Haupt­ teil 19, der eine L-förmige Kernplatte aufweist,und ist am Umfang des L-förmigen Ringelementes 28 be­ festigt, welches am äußeren Ende mit dem großen Durch­ messer des Innenrings 11 montiert ist. Auf die Lippe 25 der Dichtung 16 ist eine dünne Folie am Verbindungsele­ ment mit dem Dichtungs-Hauptteil 19, wodurch die Elasti­ zität der Lippe verringert wird und nach innen (in der Figur nach links) vorgespannt ist, und gleitet in Berührung mit der Gleitfläche 29 die auf der Seite des Endes mit dem großen Innendurchmesser des Außen­ rings 12 vorgesehen ist. Daher wird Schmieröl, welches von der Außenseite mit einem vorbestimmten Druck in Pfeilrichtung A zugeführt wird, die Dichtung 15 passie­ ren und in das Lager strömen und die Lippe 25 nach außen drücken und aus dem Lager strömen. Wenn jedoch der Strom des Schmieröls stoppt, wird die Lippe 25 gegen die Gleit­ fläche 29 infolge ihrer eigenen Elastizitätskraft ge­ drückt und ein Einströmen von Schmieröl wird verhindert.

Da das Kegelrollenlager gemäß der vorliegenden Erfin­ dung mit den Dichtungen 15, 16 versehen ist, die Lippen 24, 25 aufweisen, welche gegen die Gleitflächen 23, 29 vorgespannt sind und an diesen entlang gleiten, wenn sie in eine Richtung gedrückt werden, kann auf diese Art und Weise Schmieröl, welches dem Lager von außen zugeführt worden ist, nur in eine Richtung strömen und es wird ein Eindringen von Fremdkörpern, die in dem Schmieröl ent­ halten sind, durch die Dichtungen 15, 16 verhindert.

Da weiterhin eine Gleitfläche 23,an der die Lippe 24 gleitet, die Lauffläche des Außenringes 12 ist, ist ein Polieren oder Schleifen insbesondere zum Erzielen einer Dichtung für die Gleitfläche 23 bei der Lager­ herstellung nicht erforderlich. Daher kann ein Teil des Herstellprozesses vermieden werden und so können die Herstellkosten verringert werden. Da dieses Lager ein Kegelrollenlager ist, und darüber hinaus so kon­ struiert ist, daß die Dichtungen 15, 16 gegen die Flä­ chen 23, 29 nach links in der Figur gesehen (in Richtung auf die Seite mit dem kleinen Durchmesser der Laufflä­ che 21) gleiten, ist die Druckrichtung und Installa­ tionsrichtung der Lippen 14, 15, bezogen auf den Außen­ ring, die gleiche. Daher kann, wenn der Innenring 11, an dem die rollenden Elemente 13 und die Dichtungen 15, 16 befestigt sind, im Außenring 12 montiert wird, die Anord­ nung leicht zusammengebaut werden, ohne daß die Dichtun­ gen 15, 16 stören. Da die Verbindung der Hauptelemente 18, 19 der Dichtungen 15, 16 mit den Lippen 24, 25 eine dünne Folie ist, die die Elastizität der Dichtung schwächt, ist darüber hinaus der Schmierölstrom gleichmäßig,und das Drehmoment des Lagers kann dadurch verringert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Dichtung 16 so kon­ struiert, daß sie an der Gleitfläche 29 gleitet, die am äußeren Ende des Außenringes 12 vorgesehen ist, aber es kann auch auf ähnliche Art und Weise die Dichtung 15 an der Lauffläche 21 gleiten.

Fig. 2 zeigt im Schnitt eine Lagerung für die An­ triebsachse eines Automobildifferentials, bei der das Kegelrollenlager gemäß Fig. 1 verwendet wird. Die Bezugsziffer 41 bezeichnet den Differential­ antrieb, die Bezugsziffer 42 eine Differential- Antriebsachse, die Bezugsziffer 43 ein Kegelrollen­ lager (im nachfolgenden als vorderes Lager bezeich­ net), welches das vordere Ende der Differential- Antriebsachse 42 lagert, und die Bezugsziffer 45 ein Kegelrollenlager (im folgenden als rückwärtiges La­ ger bezeichnet), welches das rückwärtige Ende der Differential-Antriebsachse 42 lagert.

Das vordere Lager 43 und das rückwärtige Lager 45 sind in die Schulter 49 und die Schulter 50 der Achs­ bohrung 47 eingepaßt, die in der Mitte des Gehäuses 46 vorgesehen ist. Das vordere Lager 43 und das rückwär­ tige Lager 45 haben die gleiche Konstruktion wie das in der Fig. 1 gezeigte Kegelrollenlager. Die Dich­ tungen 51, 53 und die Dichtungen 54, 55 sind so vor­ gesehen, daß, wenn Schmieröl von der Kammer 54 zuge­ führt wird, die dann gebildet ist, wenn die Achsbohrung 47 durch das vordere Lager 43 und das rückwärtige La­ ger 45 geschlossen ist, nach außen strömen kann. Am Ende der Differential-Antriebsachse 42 gegenüber dem Differential- Antriebsrad 41 ist ein Gewinde vorgesehen und die Diffe­ rential-Antriebsachse 42 ist mittels einer Mutter 57 am Element 58 befestigt. Auf diese Art und Weise ist die Differential-Antriebsachse 42 durch den Differential­ antrieb 41 und die Mutter 57 so festgelegt, daß sie in axialer Richtung, bezogen auf das vordere Lager 43 und das rückwärtige Lager 45 nicht bewegt werden kann.

Von der Seite des Differentialantriebs 41 her ist in dem Gehäuse 46 ein Durchgang 59 zur Kammer 54 a im oberen Teil des Gehäuses 46 vorgesehen. Zusätzlich ist im unteren Teil des Gehäuses 46 ein Durchgang 61 an der Außenseite des vorderen Lagers 43 zum Inneren des Differentialantriebs 41 vorgesehen. Die Dichtung 63 dient dazu, das Eindringen von Wasser und Schmutz aus der Um­ gebung zu verhindern.

Bei der vorliegenden Erfindung wird das Differential- Antriebsrad 41 in das Schmieröl innerhalb des Lager­ kastens 62 eingetaucht.

Eine detailliertere Beschreibung der Schmierwirkung inner­ halb eines Lagers gemäß der vorliegenden Konstruktion wird im folgenden gegeben.

Wenn das Differential-Antriebsrad 41 dreht, wird das Schmieröl innerhalb des Gehäusekastens 62 durch die Zähne des Differential-Antriebszahnrades 41 versprüht und in den Einlaß 59 a des Durchganges 59 gebracht. Das dem Einlaß 59 a des Durchganges 59 zugeführte Schmier­ öl gelangt durch den Durchgang 59 und strömt einmal in die Kammer 54. Das in die Kammer 54 eingeströmte Schmier­ öl hat einen Druck, der ein Passieren der Dichtungen 51, 54 ermöglicht, und es gelangt in das vordere und rückwärtige Lager 43 bzw. 45, wodurch das vordere La­ ger 43 und das rückwärtige Lager 45 geschmiert werden und strömt dann an den Dichtungen 53, 55 vorbei nach außen. Für den Fall des vorderen Lagers strömt das Schmieröl in den nach außen führenden Durchgang 61 und wird wieder im Getriebekasten 62 aufgenommen.

Auf diese Art und Weise wird gemäß einem Schmier­ verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung das Schmier­ öl, welches in den Einlaß 59 a des Durchganges 59 vom Getriebekasten 62 zugeführt worden ist, durch die Wir­ kung der Dichtungen 51, 53 und der Dichtungen 54, 55 in eine Richtung zirkuliert (von der Dichtung 51 zur Dich­ tung 53 und von der Dichtung 54 zur Dichtung 55) und wieder im Getriebekasten 62 aufgenommen. Wenn zu diesem Zeitpunkt beispielsweise die Rotation des Differential-Antriebszahnrades 41 gestoppt worden ist und der Schmierölstrom aufgehört hat, wird Schmier­ öl zeitweilig innerhalb der Lager 43, 45 durch Schließen der Dichtungen 51, 53 und Dichtungen 54, 55 zurückge­ halten. Wenn daher die Viskosität des Schmieröls in kalten Regionen hoch ist, oder für den Fall von plötz­ lichen Starts, kann das zurückbehaltene Schmieröl eine Anfangsschmierung erzeugen. Schmieröl kann ständig dem vorderen Lager 43 und dem rückwärtigen Lager 45 zu­ geführt werden,und die Lager können so geschützt werden. Weiterhin ist ein Eindringen von Eisenteilen oder an­ deren Fremdkörpern, die im Schmieröl innerhalb des Getriebekastens 62 enthalten sind, in das vordere La­ ger 43 und das rückwärtige Lager 45 durch die Dich­ tungen 51, 53 und die Dichtungen 54, 55 verhindert, so daß eine Zerstörung der Lager verhindert werden kann.

Bei der vorliegenden Ausführungsform des Verfahrens zum Schmieren von Lagern werden Kegelrollenlager für das vordere Lager und das rückwärtige Lager verwendet, aber die vorliegende Erfindung soll nicht auf diese Lager begrenzt sein. Im einzelnen kann jedes andere Lager, welches mit einem Innenring, einem Außenring, einem rollenden Element, versehen ist, eine Dichtung aufweisen, die eine Lippe hat, die so ausgebildet ist, daß sie nur in einer Richtung zu öffnen ist, und die an beiden Seiten der rollenden Elemente angeordnet ist, und so konstruiert ist, daß Schmierflüssigkeit nur in einer Richtung in das Lager strömen kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zum Schmieren von Lagern gemäß der vorliegenden Er­ findung kann zwischen der Dichtung 51 und der Dich­ tung 53 des vorderen Lagers 43 auch ein vorher einge­ brachtes Schmierfett als Anfangsschmierung vorgesehen sein. In diesem Fall wird, wenn das Anfangs-Schmier­ fett verschwindet, Schmieröl aus dem Inneren des Ge­ triebekastens 62 in das vordere Lager geleitet.

Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig an­ hand des vorstehend beschriebenen Ausführungsbei­ spieles und der Figuren beschrieben worden ist, bleibt anzumerken, daß zahlreiche Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Schutzumfanges der Pa­ tentansprüche denkbar sind.

Claims (5)

1. Verfahren zum Schmieren eines Lagers für Lager, gekennzeichnet durch Laufringe, be­ stehend aus einem Innenring (11) und einem Außenring (12), eine Anzahl rollender Elemente (13) und ein Paar Dichtungselemente (15, 16), die zwischen den Lauf­ ringen (11, 12) so angeordnet sind, daß die Lippen (24, 25) der Dichtungselemente (15, 16) einen der Laufringe (11, 12) berühren, und zwar so, daß, wenn die Lippen (24,25) in dieselbe eine Richtung bewegt werden, vom Laufring (12) abheben und so einen Spalt erzeugen, und wenn die Lippen in dieselbe andere Richtung bewegt werden, gegen den Laufring (12) gedrückt werden, wobei das Schmieröl dem Lager in der einen Richtung und mit vorbestimmtem Druck so zugeführt wird, daß nur Schmieröl durch die Lager fließt.

2. Verfahren zum Schmieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager ein Kegel­ rollenlager ist, bestehend aus einem Innenring (11) mit einer kegelförmigen Lauffläche und einem Außen­ ring (12) mit einer kegelförmigen Lauffläche, mehre­ ren Kegelrollen (13) und ersten und zweiten Dichtun­ gen (15, 16), die zwischen dem Innenring (11) und dem Außenring (12) angeordnet sind, wobei die erste Dich­ tung (15) aus einer Lippe (24) und einem Hauptteil (18) besteht, der Hauptteil (18) auf dem Ende des Innenrings (11) mit kleinem Durchmesser montiert ist, die Lippe (24) in axialer Richtung nach außen gegen den Außenring (12) gedrückt wird und vom Außenring (12) getrennt wird, wenn sie in axialer Richtung nach innen gedrückt wird, und die zweite Dichtung (16) aus einer Lippe (25) und einem Hauptteil (19) besteht, wo­ bei der Hauptteil (19) auf dem Ende des Innenrings (11) mit großem Durchmesser montiert ist, die Lippe (25) in axialer Richtung nach innen gegen den Außenring (12) gedrückt wird und vom Außenring (12) getrennt wird, wenn die Lippe (25) in axialer Richtung nach außen gedrückt wird.

3. Kegelrollenlager, gekennzeichnet durch:
einen Innenring (11) mit einer Lauffläche bestehend aus einer kegelförmigen Fläche;
einem Außenring (12) mit einer Lauffläche bestehend aus einer kegelförmigen Fläche;
einer Anzahl von Kegelrollen (13), die auf der Lauf­ fläche (21) des Innenrings (11) und der Lauffläche (20) des Außenrings (12) laufen;
einem Käfig (17), der die Kegelrollen (13) in gleich­ mäßigen Abständen zueinander in Umfangsrichtung hält;
einer ersten Dichtung (15) bestehend aus einer Lippe (24) und einem Hauptteil (18), wobei der Hauptteil (18) auf dem Ende des Innenrings (11) mit dem kleinen Durchmesser mon­ tiert ist, die Lippe (24) in axialer Richtung nach außen gegen den Außenring (12) gedrückt wird und vom Außen­ ring (12) getrennt wird, wenn die Lippe (24) in axialer Richtung nach innen gedrückt wird; und
einer zweiten Dichtung (16), bestehend aus einer Lippe (25) und einem Hauptteil (19), wobei der Hauptteil (19) auf dem Ende des Innenrings (11) mit dem großen Durchmesser montiert ist, die Lippe (25) in axialer Richtung nach innen gegen den Außenring (12) gedrückt wird und vom Außenring (12) getrennt wird, wenn die Lippe (25) in axialer Rich­ tung nach außen gedrückt wird.

4. Kegelrollenlager nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Lippe der ersten Dichtung (15) und der zweiten Dichtung (16) eine dünne Folie ist, die jeweils mit dem Hauptteil verbunden ist, wodurch die Elasti­ zität der Lippen (24; 25) verringert wird.

5. Kegelrollenlager nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lippe (24) der ersten Dichtung (15) mit der Lauffläche (23) des Außenrings (12) in Berührung steht und die Lippe (25) der zweiten Dichtung (16) mit einer Stirnfläche (29) des Außenrings (12) in Berührung steht.