DE3929426A1 - Lager mit einem oelabstreifer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager mit einem Ölabstreifer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

In den Fig. 7 und 8 der Zeichnungen ist ein bekanntes Radialgleitlager dieser Art dargestellt. Sein Ölabstreifer 1 besteht aus einem flachen Metallblatt mit einer Ausnehmung 2, durch welche ein Schmierring 3 läuft. Der Schmierring 3 ist fest mit einer Welle verbunden oder ist ein mit der Welle einstückiger Ringbund, und wird deshalb in der Praxis auch als "Festschmierring" bezeichnet. Im Gegensatz dazu sind "Losschmierringe" solche Schmierringe, welche eine Welle lose umgeben und relativ zu ihr drehbar sind.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, auf einfache Weise eine bessere Schmierung der Lagerflächen zu erzielen, in welchen die Welle oder ein rotierender Zapfen gelagert ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Der Ölabstreifer nach der Erfindung hat eine im wesentlichen keilförmige Form und ist dadurch wesentlich strömungsgünstiger als die senkrecht zur Richtung der Ölströmung angeordneten Abstreifflächen von bekannten Ölabstreifern. Der Keilwinkel kann zwischen 10° und 80° liegen und beträgt vorzugsweise ungefähr 30°. Die Größe des Keilwinkels ist wesentlich von den geometrischen Abmessungen, und insbesondere der Größe des Raumes abhängig, in welchem der Ölabstreifer angeordnet wird. Die Keilform nach der Erfindung hat zur Folge, daß mit steigender Drehzahl des Schmierringes auch die Fördermenge steigt, d.h. der erfindungsgemäße Ölabstreifer bewirkt eine stetig ansteigende Drehzahl-Fördermengen-Charakteristik. Während die bekannten Ölabstreifer mit im wesentlichen senkrecht zum Ölstrom angeordneten Ableitflächen mit zunehmender Drehzahl des Schmierringes immer weniger Öl von ihm abstreifen, verhält sich das Förderverhalten des keilförmigen Ölabstreifers nach der Erfindung wunschgemäß mit zunehmender Drehzahl ansteigend. Dadurch können gemäß der Erfindung hydrodynamische Gleitlager auch für Drehzahlbereiche eingesetzt werden, welche oberhalb von 1200 U/min liegen. Selbstverständlich muß dafür gesorgt werden, daß die erhöhte Ölmenge, welche mit dem erfindungsgemäßen Ölabstreifer vom Schmierring abgestreift wird, auch ausreichend schnell in Ölablaufkanäle zu den mit dem Öl zu schmierenden Lagerflächen des Lagers abfließen kann. Dies kann durch Vergrößern der Durchmesser oder durch eine erhöhte Anzahl von Bohrungen geschehen, welche die Ölablaufkanäle bilden. Auch bei niedrigen Drehzahlen wird mit dem Ölabstreifer gemäß der Erfindung eine verbesserte Schmierung des Lagers erzielt. Bei Versuchen mit dem erfindungsgemäßen Ölabstreifer wurde bei einer Drehzahl von 60 U/min bereits nach drei Umdrehungen die erste Ölförderung durch den Ölabstreifer vom Schmierring zu den Ölablaufkanälen erzielt. Dadurch können kritische Drehzahlen, insbesondere im Anlaufzustand des Schmierringes problemloser durchlaufen werden. Auch für den Fall, daß das Gleitlager im warmen Zustand angefahren wird, kann das dünnflüssige Öl nach wenigen Umdrehungen vom Ölabstreifer zu den Ölabflußkanälen gelangen. Bei Versuchen mit einem Ölabstreifer nach der Erfindung, dessen keilförmig zueinander angeordneten Ableitflächen über der Mantelfläche des Schmierringes zu einer Keilspitze zusammenliefen, wurde eine bis zu 8-fach höhere Ölabstreifmenge erzielt als mit dem bekannten Ölabstreifer, unter gleichen Versuchsbedingungen.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß auf beiden Seiten des Schmierringes gelegene Abschnitte der Ableitflächen des Ölabstreifers durch Klappen gebildet sind, die mit einem sich über den Schmierring erstreckenden Brückenteil des Ölabstreifers um eine zur Lagerachse im wesentlichen senkrechte Schwenkachse schwenkbar verbunden sind, wobei die von den Ableitflächen abgewandten Rückseiten der Klappen ebenfalls als Abschnitte von Ableitflächen ausgebildet sind, auf welche bei einer Drehrichtungsumkehr des Schmierringes das von ihm nunmehr umgekehrt zugeführte Öl drückt und die Klappen über die Ölablaufkanäle hinweg in eine zweite Position schwenkt, in welcher die auf den Rückseiten der Klappen gelegenen Abschnitte der Ableitflächen keilförmig schräg zueinander angeordnet sind und entgegengesetzt zu der umgekehrten Drehrichtung des Schmierringes aufeinander zulaufen. Dadurch ist es gemäß der Erfindung bei einer Drehrichtungsumkehr des Ölschmierringes nicht mehr erforderlich, den Ölabstreifer um 180° in die Gegendrehrichtung des Schmierringes umzusetzen, sondern bei einer Drehrichtungsumkehr des Schmierringes werden die Klappen von dem nunmehr in entgegengesetzter Drehrichtung geförderten Öl in eine neue Position geschwenkt, in welcher sie wiederum keilförmige Ableitflächen für das Öl bilden. Der Ölabstreifer kann aus Metall im Spritzgußverfahren hergestellt sein, da Metall verschleißfester ist als andere Materialien. Die Herstellung des Ölabstreifers aus Kunststoff hat jedoch den Vorteil, daß er insgesamt aus einem einstückigen Teil aus Kunststoff hergestellt werden kann, da dieses zwischen dem Brückenteil und den Klappen lediglich etwas dünner gestaltet werden muß, damit die Klappen relativ zum Brückenteil schwenkbar sind. Gegenüber einem aus Metall bestehenden Spritzgußteil brauchen also keine zusätzlichen Scharniere verwendet und Einzelteile montiert werden.

Die Führung des Ölabstreifers kann durch den Festschmierring erfolgen. Dabei kommt es nicht zum direkten Kontakt mit dem Schmierring, da sich zwischen ihm und dem Ölabstreifer ein Ölkissen aufbaut. Eine zusätzliche Stabilisation kann durch Verlängern der Ableitflächen erreicht werden.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von mehreren Ausführungsformen als Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 schematisch einen Axialschnitt durch ein Radialgleitlager nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des Radialgleitlagers von Fig. 1,

Fig. 3 einen Teil des Radialgleitlagers von Fig. 1 längs der Ebene III-III,

Fig. 4 einen abgebrochenen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Radialgleitlagers nach der Erfindung,

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Teil des Radialgleitlagers von Fig. 4,

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines Radialgleitlagers nach der Erfindung,

Fig. 7 eine Seitenansicht eines bekannten Ölabstreifers, und

Fig. 8 eine Draufsicht auf den bekannten Ölabstreifer von Fig. 7, eingesetzt in ein Radialgleitlager.

Das in Fig. 1 dargestellte Radialgleitlager besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 2 und einer darin untergebrachten unteren Lagerschale 3 und einer oberen Lagerschale 4. In den beiden Lagerschalen 3 und 4 ist eine Welle 5 gelagert, die sich in Richtung eines Pfeiles 6 dreht und mit einem Schmierring 7 versehen ist, welcher mit der Welle 5 fest verbunden ist oder zusammen mit ihr aus einem einstückigen Teil besteht, also ein Ringbund der Welle 5 ist. In der oberen Lagerschale 4 ist auf ihrer Oberseite eine Ausnehmung 11 gebildet, welche im folgenden als "Ölkelch" bezeichnet wird, da diese Ausnehmung 11 mit Öl gefüllt wird, welches der Schmierring 7 aus einem Ölsumpf 12 des Lagers aufnimmt und in diese Ausnehmung 11 fördert. In dem Ölkelch 11 befindet sich ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Ölabstreifer 13, der mit einer Ausnehmung 14 und Ableitflächen 15 und 16 zum Ableiten von Öl von dem Schmierring 7 versehen ist, welcher durch die Ausnehmung 14 läuft. Die Ableitflächen 15 und 16 leiten das vom Schmierring 7 abgestreifte Öl in Ölablaufkanäle, welche die Form von Bohrungen 17, 18, 19, 20, 21 und 22 haben, die sich vom Grund 23 des Ölkelches 11 durch die obere Lagerschale 4 hindurch zu deren Gleitlagerfläche 24 erstrecken, so daß das Öl zwischen die Gleitlagerfläche 24 der oberen Lagerschale 4 und die Welle 5 sowie zwischen diese Welle 5 und die Gleitfläche 25 der unteren Lagerschale 3 gelangen kann.

Der Ölabstreifer 13 hat in der in Fig. 2 dargestellten Draufsicht die Form eines Dreieckes, von welchem zwei Seiten durch die Ableitflächen 15 und 16 gebildet sind, welche keilförmig zu einer Keilspitze 28 zusammenlaufen, die sich an einer Wand 29 des Ölkelches 11 abstützen kann und sich in der axialen Mitte auf der Mantelfläche 30 des Schmierringes 7 befindet. Die dritte Seite 32 des Dreiecks, welches den Ölabstreifer 13 bildet, ist dessen Rückseite und kann sich an einer Wandfläche 33 des Ölkelches 11 abstützen, welche dessen Wandfläche 29 gegenüberliegt. Die Größe des Keilwinkels 35, unter welchem die Ableitflächen 15 und 16 keilförmig schräg zueinander angeordnet sind, und die Länge der Abstreifflächen 15 und 16 in Dreiecks- Umfangsrichtung sind so zu wählen, daß vom Ölabstreifer 13 vom Schmierring 7 abgestreiftes Öl in alle Bohrungen 17 bis 22 gelangen kann, also keine dieser Bohrungen vom Ölabstreifer 13 verdeckt wird, und so, daß möglichst kein oder nur wenig Öl auf der Rückseite, d.h. der dritten Seite 32 des Ölabstreifers 13 aus dem Ölkelch 11 entlang des Schmierringes 7 in den Ölsumpf 12 zurückfließen kann oder vom Schmierring 7 aus dem Ölkelch 11 in den Ölsumpf 12 zurückgefördert wird. Eine bevorzugte Größe des Winkels 35 liegt bei ungefähr 30°, kann jedoch je nach Größe des Ölkelches 11 und je nach Position der Bohrungen 17 bis 22 auch kleiner oder größer sein, beispielsweise zwischen ungefähr 15° und 60° liegen. Extreme Größen wären zwischen 10° und 80°.

Die auf beiden Seiten des Schmierringes 7 gelegenen Abschnitte 36 und 37 der Ableitflächen 15 und 16 haben Teile 38 und 39, die sich ungefähr über die gesamte radiale Höhe des Schmierringes 7 im wesentlichen von dessen Mantelfläche 30 bis zu dem Grund 23 des Ölkelches 11 erstrecken. Die vorderen Abschnitte 40 und 41 der Abstreifflächen 15 und 16 erstrecken sich über der Mantelfläche 30 des Ölringes 7 bis zur Keilspitze 28, so daß der Ölabstreifer 13 in der in Fig. 3 gezeigten Seitenansicht eine im wesentlichen rechtwinkelige Form hat.

Die Ränder 43 des Ausschnittes 14 bilden die Ölabstreifkanten des Ölabstreifers 13 um den Schmierring 7 herum.

Der Ölabstreifer 13 kann vom Schmierring 7 radial abgehoben und um 180° in die Gegendrehrichtung 45 des Schmierringes 7 gedreht und dann wieder auf dem Schmierring 7 aufgesetzt werden, um vom Schmierring 7 Öl abzustreifen, wenn dieser in Gegendrehrichtung 45 rotiert.

Die in den Fig. 4 und 5 dargestellte weitere Ausführungsform eines Ölabstreifers nach der Erfindung ermöglicht ein Abstreifen von Öl vom Schmierring 7 in seinen beiden Drehrichtungen 6 und 45, ohne daß der Ölabstreifer 53 um 180° gedreht werden muß. Dieser Ölabstreifer 53 besteht aus einem Brückenteil 55, in welchem der Ausschnitt 14 für den Schmierring 7 gebildet ist, und mit ihm je über ein Scharnier 56 und 57 verbundenen Klappen 58 und 59, von welchen je eine auf jeder Seite des Schmierringes 7 angeordnet ist. Der Brückenteil 55 und die Klappen 58 und 59 können aus Metall bestehen, was den Vorteil hat, daß es abriebfest ist. Der Brückenteil 55 und die Klappen 58 und 59 können jedoch auch zusammen aus einem einzigen Stück aus Kunststoff bestehen, was den Vorteil hat, daß keine getrennte Scharniere 56 und 57 erforderlich sind, sondern diese Scharniere 56 und 57 durch eine verringerte Dicke des einstückigen Teiles im Bereich dieser Scharniere gebildet werden können. In den Fig. 4 und 5 sind Teile, welche Teilen der Fig. 1 bis 3 entsprechen, mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Die Teile der Fig. 4 und 5, welche Teilen der Fig. 1 bis 3 entsprechen, jedoch nur bei Gegendrehrichtung 45 des Schmierrings 7 wirksam sind, sind mit den gleichen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszahlen versehen. Die Scharniere 56 und 57 und damit auch deren Schwenkachsen erstrecken sich radial zur Lagerachse 26. Dadurch ist aus den Zeichnungen 4 und 5 ersichtlich, daß der Brückenteil 55 eine der Drehrichtung 6 entgegengerichtete Keilspitze 28 und eine dazu in entgegengesetzter Richtung zeigende, der Gegendrehrichtung 45 entgegengesetzte Keilspitze 128 hat. Dadurch hat der Brückenteil in der Draufsicht von Fig. 5 die Form von zwei entgegengesetzt zueinander angeordneten Dreiecken oder insgesamt die Form eines Viereckes, von welchem zwei Ecken durch die einander entgegengesetzt gerichteten Keilspitzen 28 und 128, und die beiden anderen Ecken durch die jeweils neben dem Schmierring 6 gelegenen Scharniere 56 und 57 gebildet sind. Die Keilspitze 28 wird durch die vorderen Abschnitte 40 und 41 der beiden Ableitflächen 15 und 16 gebildet, deren hintere Abschnitte 36 und 37 durch die Vorderseiten der Flügel 58 und 59 gebildet sind. Die Ausnehmung 14, durch welche der Schmierring 7 läuft, ist auf der Unterseite des Brückenteils 55 gebildet, so daß sich von ihm, wie Brückenpfeiler, Teile 60 und 61 bis auf den Grund 23 des Ölkelches 11 erstrecken. Die Klappen 58 und 59 sind unten und oben geringfügig kürzer als der Brückenteil 55, damit die Klappen 58 und 59 von der mit durchgehenden Linien gezeichneten Position in die in Fig. 5 durch gestrichelte Linien gezeichnete Positionen 58′ und 59′ geschwenkt werden können, ohne daß sie auf dem Grund 23 oder an einem nicht dargestellten Deckel auf dem Gehäuse 2 reiben. Das Verschwenken der Klappen 58 und 59 zwischen den in Fig. 5 gezeichneten Positionen 58 und 59 einerseits sowie 58′ und 59′ andererseits erfolgt automatisch durch das vom Schmierring 7 aus dem Sumpf 12 in den Ölkelch 11 geförderte Öl, wenn der Schmierring 7 seine Drehrichtung 6 in die Drehrichtung 45 ändert, oder umgekehrt. Das Verschwenken der Klappen 58 und 59 bis zu Anschlägen 63 und 64 ist in Fig. 5 durch Pfeile 66 und 67 gezeigt. Das Verschwenken der Klappen 58 und 59 in entgegengesetzter Schwenkrichtung in die Positionen 58′ und 59′ an Anschlägen 68 und 69 der oberen Lagerschale 4 ist in Fig. 5 durch gestrichelte Pfeile 70 und 71 angedeutet. Daraus ist ersichtlich, daß in beiden Positionen der Klappen 58 und 59 einerseits bei den Anschlägen 63 und 64 oder andererseits bei den Anschlägen 68 und 69 alle Bohrungen 17, 18, 19, 20, 21 und 22 frei sind vom Ölabstreifer 53 und Öl aufnehmen können, welches der Ölabstreifer 53 vom Schmierring 7 abstreift. Die auf der "Rückseite" des Ölabstreifers 53 gelegene Keilspitze 128, welche der Drehrichtung 45 entgegengerichtet ist, ist durch die Abschnitte 140 und 141 der auf der Rückseite gelegenen Ableitflächen 115 und 116 gebildet, deren seitlich neben dem Schmierring 7 gelegene Abschnitte 136 und 137 durch die Rückseiten der Klappen 58 und 59 gebildet sind. Zusätzlich bilden die Brückenpfeiler-Teile 60 und 61 je einen kleinen Teil der axial neben dem Schmierring 7 gelegenen Abschnitte der Ableitflächen 15 und 16 sowie 115 und 116. Die Brückenpfeiler-Teile 60 und 61 streifen vom Schmierring 7 auf seinen beiden axialen Stirnseiten Öl ab.

Gemäß einer nicht dargestellten, abgewandelten Ausführungsform könnten die Brückenpfeiler-Teile 60 und 61 auch weggelassen werden, so daß die Klappen 58 und 59 Öl von den axialen Stirnseiten des Schmierringes 7 abstreifen.

Der in Fig. 6 dargestellte Ölabstreifer 83 nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist identisch mit dem Ölabstreifer 13 der Fig. 1 bis 3, mit der Ausnahme, daß er keine Keilspitze 28 hat, sondern eine "abgeschnittene" Spitze und damit eine Stirnfläche 85, welche im wesentlichen senkrecht über der Mantelfläche 30 des Schmierringes 7 steht. Die Stirnfläche 85 ersetzt somit die vorderen Abschnitte 40 und 41 der Ableitflächen 15 und 16 der Fig. 1 bis 3. Ein stirnseitiger Ansatz 86, welcher von der Stirnfläche 85 wegragt, dient lediglich zur Abstützung des Ölabstreifers 83 an der Wandfläche 29. Diese Ausführungsform ist ungünstiger als die Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 5, weil die Stirnfläche 85 einen größeren Strömungswiderstand für das Öl bildet als die Keilspitzen 28 und 128. Die Ausführungsform nach Fig. 6 hat jedoch auch den Vorteil wie die Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 5, daß der Ölabstreifer 83 für eine gegebene Drehrichtung 6 des Schmierringes 7 nahezu den gesamten Grund 23 und damit alle Bohrungen 17, 18, 19, 20, 21 und 22 offenhält und Öl in alle diese Bohrungen leitet. Dadurch gelangt auch bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform viel Öl vom Ölkelch 11 über diese Bohrungen 17 bis 22 zu den Lagerflächen 24 und 25.

Claims (6)

1. Lager mit einem Ölabstreifer (13, 53, 83), der eine Ausnehmung (14) und Ableitflächen (15, 16; 115, 116) zum Ableiten von Öl von einem Schmierring (7), welcher durch die Ausnehmung läuft, zu Ölablaufkanälen (17 bis 22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitflächen (15, 16; 115, 116) mindestens auf beiden axialen Stirnseiten des Schmierringes keilförmig schräg zueinander angeordnet sind und entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung (6; 45) des Schmierringes (7) aufeinander zulaufen.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölabstreifer (13) wahlweise um 180° in die Gegendrehrichtung (45) des Schmierringes (7) umgesetzt werden kann.

3. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ablaufflächen (15, 16) über der Mantelfläche (30) des Schmierringes (7) zu einer Keilspitze (28; 128) zusammenlaufen.

4. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Schmierringes (7) gelegene Abschnitte (36, 37; 136, 137) der Ableitflächen (15, 16; 115, 116) durch Klappen (58, 59) gebildet sind, die mit einem sich über den Schmierring erstreckenden Brückenteil (55) des Ölabstreifers (53) um eine zur Lagerachse (26) im wesentlichen senkrechte Schwenkachse (56, 57) schwenkbar verbunden ist, daß die von den Ableitflächen (15, 16) abgewandten Rückseiten der Klappen (58, 59) ebenfalls als Abschnitte (136, 137) von Ableitflächen (115, 116) ausgebildet sind, auf welche bei einer Drehrichtungsumkehr (von 6 auf 45) des Schmierringes (7) das von ihm nunmehr umgekehrt zugeführte Öl drückt und die Klappen (58, 59) über die Ölablaufkanäle (17, 18, 19, 20, 21, 22) hinweg in eine zweite Position (bei 58′, 59′) schwenkt, in welcher die auf der Rückseite der Klappen gelegenen Abschnitte (136, 137) der Ableitflächen (115, 116) keilförmig schräg zueinander angeordnet sind und entgegengesetzt zu der umgekehrten Drehrichtung (45) des Schmierringes (7) aufeinander zulaufen.

5. Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückenteil (55) des Ölabstreifers (53) in beiden Drehrichtungen (6, 45) des Schmierringes (7) je als ein Keil mit entgegengesetzt zueinander gerichteten Keilspitzen (28, 128) ausgebildet ist, deren Keilflächen (40, 41; 140, 141) über der Mantelfläche 30 des Schmierringes (7) angeordnete Abschnitte der Ableitflächen (15, 16; 115, 116) sind und wechselweise, je nach Position der Klappen (58, 59) mit den durch die Vorderseite der Klappen (58, 59) gebildeten Abschnitten dieser Ableitflächen fluchten oder mit den durch die Rückseite der Klappen (58, 59) gebildeten Abschnitten der Ableitflächen (115, 116) fluchten.

6. Lager nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückenteil (55) und die Klappen (58, 59) zusammen aus einem einstückigen Körper aus Kunststoff bestehen und die Schwenkachsen (56, 57) durch in der Dicke reduzierte Abschnitte dieses Körpers gebildet sind.