DE69321326T2 - Wälzkörper-Lageranordnung, versehen mit einer Filterdichtung - Google Patents

Wälzkörper-Lageranordnung, versehen mit einer Filterdichtung

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Description

  • Lagersystem mit Wälzelement und einer filternden Dichtung Die Erfindung betrifft ein Lagersystem mit Wälzelement, das mindestens ein Wälzelement-Lager mit einem äußeren Laufring und einem inneren Laufring umfaßt, die einen Raum einschliessen, der Wälzelemente enthält, wobei der Raum zu der Außenseite mittels Dichtringen begrenzt ist und das Lagersystem mit Wälzelementen weiterhin Filtermittel umfaßt, um das Eindringen von Kontaminationen in den Raum mit einem Schmiermittel zu verhindern.
  • Ein derartiges Wälzelement-Lager (bzw. Wälzlager) ist aus DE-U-90 02 218 bekannt. Das bekannte Wälzelement ist mit Scheiben vorgesehen, die mittels Zentrifugalkräften in der Lage sind, äußeres Schmiermittel oder Öl auf ein Filterelement, das in Verbindung mit dem Lagerraum steht, zu schleudern. Das somit auf das Filterelement gebrachte Schmiermittel wird nachfolgend in den Lagerraum eindringen.
  • Obgleich es auf diese Weise möglich ist, das Schmiermittel zuverlässig auf das Filterelement zu bringen, ist das nachfolgende Eindringen des Schmiermittels in den Lagerraum schwieriger. Zum Beispiel im Falle eines in dem Lagerraum auftretenden Überdrucks ist es nicht wahrscheinlich, daß irgendein Schmiermittel dorthin durchdringt.
  • Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, ein Wälzlager zu schaffen, das eine zuverlässige Schmiermittelversorgung in seinem Lagerraum vorsieht. Diese Aufgabe wird dadurch erreicht, daß mindestens einer der Dichtringe und/ oder einer der Laufringe mit einem stromerzeugenden Mittel zum Pumpen von Schmiermittel aus dem Raum ausgestattet ist, wodurch ein Unterdruck in dem Raum erzeugt wird, der bewirkt, daß von der Außenseite durch das Filtermittel ein Schmiermittel in den Raum fließt.
  • Unter Berücksichtigung des Unterdrucks, der in dem Lagerraum herrscht, wird das Schmiermittel, das auf der Außenseite zur Verfügung steht, immer durch das Filterelement gesaugt. Folglich drückt das Pumpmittel das Schmiermittel aus dem Lagerraum, und sieht damit eine zuverlässige Schmiermittelzirkulation durch das Lager vor.
  • Die Porosität des Filtermittels kann sowohl entsprechend der Natur der Kontaminationen, der das Lager im Betrieb ausgesetzt ist, als auch auf der Basis der optimalen Lebensdauer und Schmierungsdurchführung des Lagers ausgewählt werden.
  • Das Stromerzeugungsmittel kann zusammen mit dem Filtermittel an jeder geeigneten Stelle bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann das stromerzeugende Mittel selbst an einer Stelle angeordnet sein, die von dem Lagersystem entfernt ist und über eine Strömungsleitung damit verbunden ist. Der Unterdruck wird das Einströmen
  • von Schmiermittel in den Lagerraum durch die Filtermembran fördern. Dadurch wird eine konstante Auffrischung des Schmiermittels garantiert. Auch werden alle Kontaminationen, die innerhalb des Lagers erzeugt werden, aus dem Lagerraum zusammen mit dem somit erzeugten Strom des Schmiermittels entfernt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens einer der Dichtringe mit einer Öffnung, die durch eine filternde Membran bedeckt ist, vorgesehen. Derartige Dichtringe können relativ leicht auf jeder Art von Lagern installiert werden.
  • Um die gewünschte Schmiermittelversorgung zu erreichen, weist mindestens einer der Dichtringe an seiner Gleitkante, die eine der Laufringe berührt, eine Form auf, die das Ausströmen aus dem Raum zur Außenseite hin von dem Dichtring während der Relativbewegung des Dichtringes und des Laufringes fördert. Eine derartige Form kann zum Beispiel durch eine Kante bereitgestellt werden, die eine Lippe aufweist, deren Innenseitenoberfläche einen relativ kleinen Winkel mit der Laufringoberfläche bildet, die in bezug auf den Dichtring innen liegt und mit der Außenfläche davon, einen relativ großen Winkel mit Bezug auf die Laufringfläche, die auswärts in bezug auf den Dichtring liegt, einschließt.
  • Die spezielle Form der Lippe erzeugt einen nach außen gerichteten Strom, wenn die Lippe und die gegenüberliegende Fläche relativ zueinander bewegt werden. Natürlich können weitere strömungserzeugende Mittel an der Lippe vorgesehen werden, wie spezielle Profile in ihrer Oberfläche.
  • In einer ersten Ausführungsform ist mindestens einer der Dichtringe sowohl, mit einer Öffnung, die durch eine filternde Membran bedeckt ist, als auch mit einer Gleitkante vorgesehen, die das Ausströmen aus dem Raum fördert, wobei die Öffnung in einem Abstand von der Gleitkante angeordnet ist.
  • In einer zweiten Ausführungsform ist einer der Dichtringe mit einer Öffnung versehen, die durch eine filternde Membran bedeckt ist und der andere Dichtring ist mit einer Gleitkante versehen, die das Ausströmen aus dem Raum fördert.
  • In einer dritten Ausführungsform sind beide Laufringe an mindestens einer ihrer Seiten mit Ringen versehen, die in Richtung auf den anderen Laufring sich erstrecken, wobei sich beide Ringe teilweise überlappen und einen engen radial ausgerichteten Spalt zum Erzeugen eines radial nach außen gerichteten Stromes bei relativer Drehung der beiden Laufringe begrenzen.
  • In einer vierten Ausführungsform umfaßt das System mindestens ein Wälzlager, das zwei Reihen von Rollen und einen äußeren Laufring aufweist mit einem gemeinsamen sphärischen Abrollweg, wobei der Abrollweg mit mindestens einer Öffnung, die zwischen den beiden Reihen der Rollen angeordnet ist, zum Entfernen von Schmiermittel unter dem Einfluß der Zentrifugalkräfte bei einem Drehen des äußeren Laufringes vorgesehen ist. Der auf diese Weise erzeugte Unterdruck innerhalb des eingeschlossenen Lagerraumes führt zu einem Einströmen von Schmiermittel durch das Filtermittel.
  • Das Lagersystem mit Wälzelementen kann auch zwei axial ausgerichtete Wälzlager aufweisen, deren äußere Laufringe und/oder innere Laufringe gemeinsam durch einen Ring aus filterndem Material verbunden sind.
  • Vorzugsweise bestehen die Dichtringe aus einem elastomeren Material. Dadurch wird ein genauer elastischer Druck zwischen dem Ring und der entsprechenden Oberfläche des gegenüberliegenden relativ bewegbaren Laufrings erhalten, der als vorteilhaft für die Pumpwirkung angenommen wird.
  • Die Erfindung wird nun weiterhin mit Bezug auf einige Ausführungsformen, wie sie in den Figuren gezeigt werden, beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt ein Kugellager mit einem Dichtelement gemäß der Erfindung.
  • Fig. 2 zeigt ein Lager mit einem anderen Satz von Dichtringen gemäß der Erfindung.
  • Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform.
  • Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform.
  • Fig. 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform.
  • Fig. 6 zeigt eine sechste Ausführungsform.
  • In Fig. 1 wird ein Kugellager 1 gezeigt, dessen Außenring 2 mit einem Maschinenelement 3 verbunden ist, das in bezug auf ein Gehäuse 4 drehbar ist, an dem der innere Ring 5 des Lagers befestigt ist. Das Gehäuse 4 enthält ein Ölbad 6, dessen Öl durch Drehbewegungen des Maschinenelementes auf die Außenseite des Lagers gespritzt wird. Das Lager 1 enthält weiterhin Kugeln 7 und einen Lagerkäfig 8.
  • Auf der Innenfläche des Laufringes 2 ist ein Dichtelement 9 gemäß der Erfindung mit seiner Außenkante 10 geklemmt. Die Innenkante 11 des Dichtringes weist einen U-förmigen Querschnitt auf, der eine Dichtlipppe 12 enthält. Die Spitze 13 der Dichtlippe 12 berührt die äußere Fläche des Laufrings 5.
  • Darüber hinaus bildet die innere Wand 14 der Lippe 12 einen relativ kleinen Winkel mit Bezug auf die äußere Fläche des Laufringes 5, während die äußere Fläche 15 der Lippe 12 einen relativ großen Winkel mit dieser Fläche bildet. Als eine Folge dieser Form der Lippe 12 wird ein nach außen gerichteter Strom, wie er durch die Pfeile gezeigt wird, in der Flüssigkeit in der Nähe der Lippe erzeugt, wenn der Laufring 5 und damit die Fläche 16 in bezug auf die Lippe 12 gedreht wird. Dadurch wird ein Unterdruck in dem inneren Lagerraum 17 erzeugt, der durch die Laufringe 2 und 5 und die Dichtlippen 9 auf beiden Seiten begrenzt ist.
  • Die Dichtlippe 9 ist darüber hinaus mit einer Öffnung 18 vorgesehen, die mit einer filternden Membran 19 bedeckt ist. Dadurch kann das Öl, das gegen die Membran spritzt, in den Raum 17 über die Membran 19 eindringen. Das Einströmen von Öl wird weiterhin durch den Unterdruck, der durch eine Relativbewegung von Lippe 12 und Laufrad 5 erzeugt wird, gefördert. Alle Kontaminationen, die in dem aufspritzenden Öl vorhanden sind, werden auf der Außenseite der Membran 19 gesammelt, was bedeutet, daß nur sauberes Öl in den inneren Raum 17 eindringt. Wenn das Öl in den Raum 17 eingedrungen ist, wird es sich sowohl über die Kugeln 7 und den Lagerkäfig 9 als auch über die Abrollwege (bzw. Laufrillen) der Laufringe 2 und 5 ausbreiten.
  • Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der unterschiedliche Dichtringe angewendet werden. Zwischen dem inneren Laufring 20 und dem äußeren Laufring 21 gibt es einen inneren Raum 22, der Wälzelemente 23 enthält. Dieser Raum ist weiterhin durch einen Dichtring 24 und einen Dichtring 25 begrenzt. Der Dichtring 25 enhält eine Öffnung, die mit einer filterndem Membran 26 ausgestattet ist. Er kann mit einem der Laufringe 20 oder 21 verbunden und gleitbar in bezug auf den anderen Laufring sein.
  • Jedoch ist der Dichtring 25 auf den Laufring 20 geklemmt und weist einen äußeren Rand auf, der eine Lippe 27 enthält, die die gleiche Form aufweist, wie die, die in bezug auf Fig. 1 erörtert wurde. Dadurch erzeugt die Lippe 27 einen Unterdruck in dem Innenraum 22 während der Drehung des Laufrings 21 mit Bezug auf den Laufring 20. Öl wird auch in den Raum 22 über die filternde Membran 26 gesaugt.
  • Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform, die Dichtringe 28 und 29 enthält. Sowohl der Dichtring 28 als auch der Dichtring 29 enthalten filternde Membranen 30 sowie eine Lippe 31, die eine Pumpwirkung anbietet. Dadurch wird Öl in den Innenraum 21 gedrückt und von dort nach beiden Seiten des Lagers gepumpt.
  • Das Wälzlager, das in Fig. 4 gezeigt wird, umfaßt einen inneren Laufring 50 und einen äußeren Laufring 51, die mittels Kugeln 52 gestützt werden. Mit dem inneren Laufring wurde ein Ring aus filterndem Material 53 verbunden. Dieser Ring 53 trägt einen Ring 54, der radial nach außen in die Richtung des äußeren Laufrings 51 gerichtet ist und begrenzt einen engen Spalt mit Bezug auf den äußeren Laufring 51.
  • Mit dem äußeren Laufring 51 ist weiterhin ein Ring 55 verbunden, der radial einwärts gerichtet ist und der einen engen Spalt mit Bezug auf den Filterring 53 aus Dichtmaterial begrenzt. Auch die Ringe 54 und 55 begrenzen einen engen radial ausgerichteten Spalt 56. Bei Rotation des Ringes 55 in bezug auf den Ring 54 wird ein radial auswärts gerichteter Strom von dem Lagerraum, der durch die Laufringe 50, 51 und die Ringe 54, 55 auf beiden Seiten des Lagers begrenzt wird, erzeugt. Dadurch wird in dem Lagerraum ein Unterdruck erzeugt. Jedes aufgespritzte Öl, das den Ring aus filterndem Material 53 trifft, wird dadurch in den Lagerraum gesogen, in dem es schließlich auf den Laufringen 50, 51 und den Kugeln 52 abgeschieden wird.
  • Die Ausführungsform der Fig. 5 enthält ein sphärisches Lager mit einem äußeren Laufring 57 und einem inneren Laufring 58. Weiterhin gibt es dort zwei Reihen von Wälzelementen 59, 60. Für die Ausführungsform, in der der äußere Laufring 57 rotiert, ist der Laufring 57 mit mindestens einer Öffnung 61 versehen. Beim Drehen des äußeren Laufringes 57 werden Zentrifugalkräfte erzeugt, die ein Ausströmen durch die Öffnung 61 erzwingen. Natürlich muß das Element 62, das mit dem äußeren Laufring 57 verbunden ist, eine Bohrung 63 enthalten, die mit einer Öffnung 61 in den äußeren Laufring 57 ausgerichtet ist und die ein Entladen des Lagerraums ermöglicht.
  • Auf beiden Seiten des sphärischen Lagers sind Filterringe 64 vorgesehen, die das Einströmen von Spritzölteilen in den Lagerraum ermöglichen.

Claims (11)

1. Lagersystem mit Wälzelement umfassend:
mindestens ein Wälzelement-Lager (1) mit einem äußeren Laufring (2, 21, 51, 57) und einem inneren Laufring (5, 20, 50, 58), die einen Raum einschließen, der Wälzelemente enthält, welcher Raum zu der Außenseite mittels Dichtringen (9, 24, 25, 28, 29, 54, 55) begrenzt ist, wobei das Lagersystem mit Wälzelementen Filtermittel (19, 26, 30, 53, 64, 71) umfaßt, um das Eindringen von Kontaminationen in den Raum mit einem Schmiermittel zu verhindern,
dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens einer der Dichtringe und/oder einer der Laufringe mit einem Stromerzeugungsmittel (12, 14, 15, 54, 55, 56) zum Pumpen von Schmiermittel aus dem Raum ausgestattet ist, wodurch ein Unterdruck in dem Raum erzeugt wird, der bewirkt, daß von der Außenseite durch das Filtermittel (19, 26, 30, 53, 64, 71) Schmiermittel in den Raum fließt.
2. System nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der Dichtringe (9, 24, 28, 29, 54) mit einer Öffnung ausgestattet ist, die durch eine Filtermembran (19, 26, 30, 53, 64) bedeckt ist.
3. System nach Anspruch 2, wobei mindestens einer der Dichtringe (9, 24, 28, 29) an seinem Rand, der gleitfähig einen der Laufringe (5, 21) berührt, eine Form aufweist, die das Ausströmen von Schmiermittel aus dem Raum zur Außenseite des Dichtringes während der relativen Bewegung des Dichtringes und des Laufringes fördert.
4. System nach Anspruch 3, wobei der Rand eine Lippe (12, 27, 31) aufweist, deren Innenseitenfläche (14) einen relativ kleinen Winkel mit der Laufringoberfläche (16), die inwärtig in bezug auf den Dichtring (9) liegt, einschließt und die Außenseite der Oberfläche (15) davon schließt einen relativ großen Winkel in bezug auf die Laufringoberfläche (16), die auswärts in bezug auf den Dichtring (9) liegt, ein.
5. System nach Anspruch 3 oder 4, wobei mindestens einer der Dichtringe (9, 28, 29) sowohl mit einer Öffnung, die durch eine Filtermembran (18, 30) bedeckt ist, als auch mit einer Gleitkante, die das Ausströmen des Schmiermittels aus dem Raum fördert, ausgestattet ist, wobei die Öffnung in einem Abstand von der Gleitkante angeordnet ist.
6. System nach Anspruch 3 oder 4, wobei einer der Dichtringe (24) mit einer Öffnung, die durch eine Filtermembran (26) bedeckt ist, ausgestattet ist, und der andere Dichtring (25) mit einer Gleitkante(27) ausgestattet ist, die das Ausströmen von Schmiermittel aus dem Raum fördert.
7. System nach Anspruch 1, wobei sowohl die Laufringe (50, 51) auf mindestens einer ihrer Seiten mit Ringen (54, 55) ausgestattet sind, die sich in die Richtung zu dem anderen Laufring erstrecken, wobei beide Ringe sich teilweise gegenseitig überlappen und einen geringen radial ausgerichteten Spalt (56) festlegen, um einen radialen auswärts gerichteten Strom von Schmiermittel bei relativer Drehung beider Laufringe zu erzeugen.
8. System nach Anspruch 7, wobei einer der Laufringe (50) mit einer Schicht (53) aus Filtermaterial ausgestattet ist, mit welcher Schicht (53) einer der Ringe (54) verbunden ist und der andere Ring (55) sich bis zu der Schicht (53), ohne dieselbe zu berühren, erstreckt.
9. System nach Anspruch 1 oder 2, umfassend:
mindestens ein Wälzelement-Lager mit einem äußeren Laufring (57), der zwei Reihen von Rollen (59, 60) und einen gemeinsamen sphärischen Laufweg aufweist, wobei der Laufweg mindestens einer Öffnung (61) bereitstellt, die zwischen den zwei Reihen der Rollen zum Entladen des Schmiermittels unter der Einwirkung der Zentrifugalkräfte beim Drehen des äußeren Laufringes (57) angeordnet ist.
10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei axial ausgerichtete Wälzelement-Lager (65, 66) bereitgestellt sind, wobei der äußere Laufring und/oder der innere Laufring davon miteinander durch den Ring (71) aus Filtermaterial verbunden sind.
11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dichtring aus einem elastomeren Material besteht.
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