WO2014048594A1 - Schmiervorrichtung für ein lager - Google Patents

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WO2014048594A1
WO2014048594A1 PCT/EP2013/063187 EP2013063187W WO2014048594A1 WO 2014048594 A1 WO2014048594 A1 WO 2014048594A1 EP 2013063187 W EP2013063187 W EP 2013063187W WO 2014048594 A1 WO2014048594 A1 WO 2014048594A1
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WO
WIPO (PCT)
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bearing
lubricant
lubricating device
supply line
supply
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/063187
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Schiffler
Michael Bogner
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6637—Special parts or details in view of lubrication with liquid lubricant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6637—Special parts or details in view of lubrication with liquid lubricant
    • F16C33/6659—Details of supply of the liquid to the bearing, e.g. passages or nozzles
    • F16C33/6674—Details of supply of the liquid to the bearing, e.g. passages or nozzles related to the amount supplied, e.g. gaps to restrict flow of the liquid

Definitions

  • the invention relates to a lubricating device according to the preamble of claim 1 for direct lubrication of a bearing, in particular for a rolling bearing.
  • a direct lubrication of bearings in particular of high-speed bearings such as spindle bearings for storage of machine tool parts, known, wherein in the direct lubrication, a liquid lubricant, such as a lubricating oil, directly, namely without a gaseous carrier medium such as compressed air, the bearing to be lubricated is supplied, so that the lubricant fills a leading into the bearing supply line between a supply of the lubricant and the outlet opening of the supply line or in the camp.
  • a liquid lubricant such as a lubricating oil
  • metering units which measure small quantities of lubricant from a supply of lubricant. These metering units comprise a metering element which can be actuated periodically, for example, which releases a specific, measured and optionally adjustable small amount of the lubricant from the supply during each actuation.
  • EP 1 579 951 A1 describes a lubricating device for direct lubrication of a bearing, comprising a supply of a lubricant, a leading into the bearing supply line for a de-lubricated lubricant, which passes through an outlet in the camp, and a metering element, for example as Piezo actuator trained pump element whose operation releases a defined amount of lubricant from the supply in the supply line.
  • the supply line is designed as a hose, which has an opening diameter of about 250 micrometers, wherein the wall thickness of the tube is significantly larger than the opening diameter, so that the tube dimensionally stable, in particular not stretchable, is formed.
  • the hose is a great flow resistance.
  • a lubricating device for direct lubrication of a bearing which comprises a discontinuously actuatable metering element, and which allows a substantially continuous delivery rate of the lubricant into the bearing.
  • the lubricant collects in this section, so that des- sen volume increases until that elastic return forces allow further promotion to the camp down, resulting in a constant operating frequency of the metering a substantially constant time delivery of the lubricant in the camp out.
  • the volume of the elastically extensible trained portion of the supply line expands depending on the delivery rate, so that even with a longer standstill of the metering, still a volume of lubricant can be delivered to the camp and lubrication can be maintained.
  • the elastically stretchable section of the feed line comprises a hose element made of an elastic material, in particular an elastomer.
  • the supply line can in particular be designed completely as an elastically extensible hose element, or have the elastically stretchable hose element only as a section.
  • the hose element experiences an increase in volume due to the lubricant absorbed in it, which exceeds the wall thickness of the hose material.
  • the hose element is firmly clamped at the end, in particular fixedly clamped at the two ends.
  • the hose member expands in a defined manner in particular laterally by the lubricant absorbed therein.
  • the elastically expansible section of the supply line it is preferably provided instead of the hose element or in addition to the hose element that the supply line comprises an elastically extensible membrane.
  • the membrane is arranged at an end portion of a facing away from the supply line stub.
  • the feed line between the elastically stretchable section and the outlet opening is a throttle, in particular special an annular gap choke comprises.
  • the throttle forms a flow resistance.
  • a connecting line is provided, which has a diameter of more than about 250 micrometers.
  • the connecting line can be designed as an inherently stiff, in particular not elastically extensible, conduit whose essentially circular flow cross-section ensures a diameter of more than about 250 micrometers, that capillary self-promotion of the lubricant is prevented.
  • a pressure sensor which detects the elastic expansion is arranged on the elastically stretchable section, in particular on the hose element or on the elastically extensible membrane.
  • the pressure sensor is in particular designed as a piezoelectric element, especially as a piezoelectric coating, which is arranged, for example, on the elastically extensible membrane. The pressure sensor allows the control of the function of the metering element or the throttle.
  • an evaluation unit may be provided which determines and compares the measured values of the pressure sensor at two different times within a short time interval relative to the period duration of the request rate, wherein the first time interval shortly before reaching the maximum pressure in the supply line provides a clue for the function of the dosing element and the second time window between two pressure maxima in the supply line give an indication of the function of the throttle or the permeability of the supply line.
  • the invention further relates to a bearing, in particular a rolling bearing comprising a previously described lubricating device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic, partially sectioned illustration of a first exemplary embodiment of a lubricating device according to the invention for a first exemplary embodiment of a bearing according to the invention
  • Fig. 2 shows a schematic, partially sectioned view of a second embodiment of a lubricating device according to the invention for a second embodiment of a bearing according to the invention.
  • a bearing 1 designed as a rolling bearing, to which a lubricating device is assigned, the lubricating device being provided for direct lubrication of the bearing 1 and a lubricant, namely a lubricating oil, directly, namely as a liquid, without a gaseous carrier medium such as compressed air, in the area between the two bearing rings of the bearing 1 promotes.
  • the lubricant conveyed to the bearing 1 passes through a bore in the stationary outer bearing ring 2 of the bearing 1 through an outlet opening 3 on the inner surface of the outer bearing ring 2 into an annular groove which rotates about the axis of rotation of the bearing 1 and adjacent to a raceway of the outer bearing ring 2 is arranged.
  • the lubricating device for direct lubrication of the bearing 1 comprises a supply (not shown) of the lubricant, namely the lubricating oil, wherein a storage container with an antechamber 4 in strömungs- moderate connection is, and wherein the prechamber 4 can be set by a pneumatically, electrically or hydraulically actuated piston 5 under an adjustable pressure.
  • a metering element 6 is provided which comprises a spring-biased valve 7, wherein the valve 7 of the metering 6 opens at a certain adjustable critical pressure and a by the stroke of the piston 5 and the dimensions of the piston. 5 defined, so measured, and adjustable amount of lubricant from the antechamber 4 in a supply line 8 releases.
  • the supply line 8 extends between the outlet of the pre-chamber 4 and the outlet opening 3 on the bearing ring 2 of the bearing 1 and serves for the purposeful guidance of the lubricant in the bearing 1.
  • the lubricating device for direct lubrication of the bearing 1 thus also includes the leading into the bearing 1 supply 8 for the from the stock, namely the lent from the associated with the stock antechamber 4, released lubricant, the lubricant through the outlet opening 3 in the camp 1 occurs.
  • the supply line 8 is completely filled with the lubricant.
  • the lubricating device for direct lubrication of the bearing 1 further comprises the metering element 6, the actuation of which releases a defined quantity of lubricant from the supply into the supply line 8; the actuation of the metering element 6 can be done, for example, by a continuous increase in pressure, so that the valve 7 opens at short intervals and a small, defined amount of lubricant, for example, a volume of less than about 30 microliters in a single operation in the Feed line 8 from the antechamber 4 pressurized emerge.
  • the metering element 6 could also be selectively controlled electronically, so that the valve 7 is opened or closed.
  • the supply line 8 is elastically stretchable at least in sections. det.
  • the elastically extensible trained portion 9 of the supply line 8 comprises a hose member 10 made of an elastomer, wherein the wall thickness of the elastomer of the hose member 10 is dimensioned so thin that causes an increase in volume of the hose member 10 in the hose member 10, wherein the volume increase is a multiple of the wall thickness the hose element 10, in particular also a multiple of the flow cross-section of the unstretched hose element 10, is.
  • the hose member 10 is clamped at both ends fixed to the adjacent portions of the lead 8, which is formed of a plastic having a negligible elongation, so that the increase in volume of the hose member 10 substantially radially, perpendicular to the direction of the longitudinal extension of the substantially straight trained hose element 10, takes place, whereby the volume increase of the hose member 10 is adjustable, in particular controllable, takes place, and which in particular allows to close from the volume of the hose member 10 to the pressure within the hose member 10 and thus within the supply line 8.
  • the hose element 10 can be accommodated in a tubular receptacle, not shown, made of a dimensionally stable material, the receptacle ensuring that the hose element 10 can not expand uncontrollably, in particular beyond the elastic yield point.
  • a throttle 1 1 namely an annular gap throttle comprises.
  • the throttle 1 1 causes a targeted narrowing of the flow cross-section of the supply line 8 and generates a flow resistance, which causes the lubricant in the bearing 1 at a reduced pressure, as a light flow, but not as a spray, exits.
  • the throttle 1 1 is designed as an annular gap throttle, wherein the lubricant on the inlet side at high pressure in a one-sided open cylindrical piston enters and through a thin annular gap which occurs between the outer wall of the piston and the inner wall of a cylinder bore receiving the piston, wherein at the bottom of the piston, a check valve is arranged. The annular gap then causes a pressure drop.
  • a throttle in particular as an annular gap throttle, in particular a valve clearance compensation element can be used.
  • a connecting line 12 is provided, which is formed as a further, in addition to the hose member 10 provided portion of the supply line 8.
  • the feed line 8 in the region of the connecting line 12, has a flow cross-section with a diameter of more than approximately 250 micrometers and is formed from a plastic material. whose elastic deformation is negligible compared to the elastomer of the hose element 10 and whose wall thickness is so dimensioned that a substantial change in volume does not occur.
  • the wall thickness of the connection line 12 and of the remaining supply line 8, outside the elastically stretchable section 9 or the hose element 10, is greater than the diameter of the substantially circular flow cross section, so that the supply line 8, outside the elastically stretchable section 9 or ., outside of the hose member 10, is formed substantially dimensionally stable and a pressure-induced change in shape of the supply line 8 only in the region of the elastically stretchable portion 9, ie in particular by the hose member 10, occurs.
  • the valve 7, when opened, releases a high amount Qi of lubricant under a high pressure into the adjacent region of the supply line 8, which comprises the elastically stretchable section 9, in particular the hose element 10 the hose element 10 expands laterally.
  • the valve 7 After closing the valve 7, no lubricant is released, so that the lubricant collects in the stretchable portion 9 and causes the volume increase.
  • a discontinuous, discontinuous release of the lubricant from the supply is effected.
  • the hose member 10 is sized to require multiple quantities Qi to effect a substantial volume increase.
  • the lubricant emerging from the hose element 10 through the throttle 1 1 via the connecting line 12 at the outlet opening 3 into the bearing 1 has a quantity Q2 which is approximately constant over time and which is delivered to the bearing 1. If an increased need for lubricant in the bearing 1 is detected, for example, the clock frequency at which the metering element 6 releases the lubricant, increased and / or increased the per actuation of the metering element 6 releasable amount of lubricant. Thereupon, the hose element 10 expands further, so that an increased amount of lubricant is delivered to the bearing 1, but at a time still substantially constant rate.
  • the elastically extensible section 9, in particular the hose element 10, acts as a buffer, which converts the discontinuous, intermittent release of the lubricant through the metering element 6 into an approximately constant flow of the lubricant.
  • the elastically stretchable section 9, in particular the hose element 10, is arranged in terms of flow between the metering element 6 and the throttle 11.
  • like reference numerals designate like or comparable in their technical effect characteristics; In particular, the differences from the embodiment shown in Fig. 1 are to be highlighted.
  • the bearing 2 shows a bearing 1, which is supplied by a lubricating device for direct lubrication with lubricant from a supply, wherein between the antechamber 4 of the supply and the outlet opening 3 in the bearing 1 a Supply line 8 'is provided, between the ends of a throttle 1 1 is arranged, which is designed as an annular gap throttle.
  • the supply line 8 ' has between the outlet of the prechamber 4 and the throttle 1 1 an elastically stretchable portion 9'.
  • the feed line 8' comprises an elastically extensible membrane 13, the membrane 13 being arranged at an end section 14 of a stub line 15 pointing away from the feed line 8 '.
  • the membrane 13 In the region of a substantially T-shaped flow divider 16, which is arranged in terms of flow between the metering element 6 and the throttle 1 1, the supply line 8 'branches into a leading to the throttle 1 1 part and into the stub 15, at the end portion 14th , connected to the supply line 8 'in terms of flow, the membrane 13 is held by an annular retaining element 17 peripherally pressed circumferentially on a support.
  • the membrane 13 is formed of a thin elastomer and elastically expands depending on the pressure in the supply line 8 '. By changing the diameter of the retaining element 17, the membrane 13 can expand more or less, at a same pressure in the supply line 8 ', so that here an additional degree of freedom.
  • the supply line 8 'between the outlet of the metering element 6 and the throttle 1 1 or between the throttle 1 1 and the outlet port 3 in the bearing 1 is formed similar, namely a tubular plastic, such as PVC ( Polyvinyl chloride), wherein the material or the wall thickness of the hose ensures that the elongation of the supply line 8 ', apart from the membrane 13, due to the pressure in the supply line 8' is negligible, so that the elastic, pressure-induced elongation of the feed line 8 'is essentially limited to the membrane 13.
  • a tubular plastic such as PVC ( Polyvinyl chloride)
  • hose element 10 of the first exemplary embodiment as well as the diaphragm 13 of the second exemplary embodiment also have may be provided in common to form at least two elastically stretchable portions of the supply line.
  • the elastically stretchable portion 9 of the supply line 8 was formed by a hose member 10 of a deviating from the material of the remaining supply line 8 material, in particular an elastomer, so that the hose member 10 as a further component in the Feed line 8 was inserted and attached to this with both ends.
  • the elastically stretchable portion of the lead 8 may be formed of the same material as the lead 8, for example, if the wall thickness of the plastic material of the lead is suitably reduced to form the elastically stretchable portion.

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Abstract

Schmiervorrichtung zur Direktschmierung eines Lager (1), umfassend einen Vorrat an einem Schmiermittel, eine in das Lager (1) führende Zuleitung (8) für aus dem Vorrat freigegebenes Schmiermittel, das durch eine Auslassöffnung (3) in das Lager (1) tritt, und ein Dosierelement (6), dessen Betätigung eine definierte Menge an Schmiermittel aus dem Vorrat in die Zuleitung (8) freigibt. Die Aufgabe, eine Schmiervorrichtung zur Direkt- Schmierung eines Lagers anzugeben, die ein diskontinuierlich betätigbares Dosierelement umfasst, und die eine im wesentlichen kontinuierliche Förderrate des Schmiermittels in das Lager ermöglicht, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zuleitung (8) mindestens abschnittsweise elastisch dehnbar ausgebildet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung Schmiervorrichtung für ein Lager
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schmiervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Direktschmierung eines Lager, insbesondere für ein Wälzlager.
Aus dem Stand der Technik ist eine Direktschmierung von Lagern, insbesondere von schnelldrehenden Wälzlagern wie Spindellagern zur Lagerung von Werkzeugmaschinenteilen, bekannt, wobei bei der Direktschmierung ein flüssiges Schmiermittel, beispielsweise ein Schmieröl, direkt, nämlich ohne ein gasförmiges Trägermedium wie Druckluft, dem zu schmierenden Lager zugeführt wird, so dass das Schmiermittel eine in das Lager führende Zuleitung zwischen einem Vorrat des Schmiermittels und der Auslassöffnung der Zuleitung an oder in dem Lager ausfüllt.
Aus der Praxis ist die Forderung bekannt, dem zu schmierenden Lager nur geringe Mengen des Schmiermittels zuzuführen, insbesondere nur so geringe Mengen, die dem tatsächlichen Verbrauch an Schmiermittel entsprechen. Diese Mengen entsprechen einem Fluss von ca. einigen Mikrolitern pro Stunde oder weniger. Hierzu sind Dosiereinheiten bekannt, die aus einem Vorrat an Schmiermittel geringe Mengen an Schmiermittel abmessen. Diese Dosiereinheiten umfassen ein beispielsweise periodisch zu betätigenden Dosierelement, das bei jeder Betätigung eine bestimmte, abgemessene und ggf. einstellbare geringe Menge des Schmiermittels aus dem Vorrat freigibt. Bei der jeweiligen Betätigung des Dosierelementes wird die abgemessene Mengen des Schmiermittels diskontinuierlich freigesetzt, was einer Forde- rung widerspricht, eine möglichst kontinuierliche, an dem aktuellen Bedarf an Schmiermittel nachführbare Zuführrate des Schmiermittels zu verwirklichen, um einen dünnen Schmierfilm zwischen den zu schmierenden Teilen des Lagers aufrechtzuerhalten.
EP 1 579 951 A1 beschreibt eine Schmiervorrichtung zur Direktschmierung eines Lager, umfassend einen Vorrat an einem Schmiermittel, eine in das Lager führende Zuleitung für ein aus dem Vorrat freigegebenes Schmiermittel, das durch eine Auslassöffnung in das Lager tritt, und ein Dosierelement, beispielsweise ein als Piezoaktor ausgebildetes Pumpenelement, dessen Betätigung eine definierte Menge an Schmiermittel aus dem Vorrat in die Zuleitung freigibt. Die Zuleitung ist als Schlauch ausgebildet, der einen Öffnungsdurchmesser von ca. 250 Mikrometern aufweist, wobei die Wandstärke des Schlauches deutlich größer als der Öffnungsdurchmesser ist, so dass der Schlauch formsteif, insbesondere nicht dehnbar, ausgebildet ist. Dabei stellt der Schlauch einen großen Strömungswiderstand dar.
Aufgabe der Erfindung Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Schmiervorrichtung zur Direktschmierung eines Lagers anzugeben, die ein diskontinuierlich betätigbares Dosierelement umfasst, und die eine im wesentlichen kontinuierliche Förderrate des Schmiermittels in das Lager ermöglicht. Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird für die eingangs genannte Schmiervorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zuleitung mindestens abschnittsweise elastisch dehnbar ausgebildet ist.
Aufgrund der mindestens abschnittsweise dehnbaren Ausbildung der Zuleitung sammelt sich das Schmiermittel in diesem Abschnitt, so dass sich des- sen Volumen vergrößert, bis dass elastische Rückstellkräfte eine weitere Förderung zu dem Lager hin ermöglichen, wobei sich bei einer konstanten Betätigungsfrequenz des Dosierelementes eine im wesentlichen zeitlich konstante Abgabe des Schmiermittels in das Lager hin ergibt. Dabei dehnt sich das Volumen des elastisch dehnbar ausgebildeten Abschnitts der Zuleitung abhängig von der Förderrate aus, so dass, auch bei einem längeren Stillstand des Dosierelementes, immer noch ein Schmiermittelvolumen an das Lager abgegeben werden kann und eine Schmierung aufrechterhalten werden kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der elastisch dehnbare Abschnitt der Zuleitung ein Schlauchelement aus einem elastischen Material, insbesondere einem Elastomer, umfasst. Die Zuleitung kann insbesondere vollständig als elastisch dehnbares Schlauchelement ausgebildet sein, oder das elastisch dehnbare Schlauchelement nur als Abschnitt aufweisen. Das Schlauchelement erfährt durch das in diesem aufgenommene Schmiermittel eine Volumenzunahme, die die Wanddicke des Schlauchmaterials übersteigt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Schlauchelement endseitig fest ein- gespannt, insbesondere an den beiden Enden fest eingespannt, angeordnet ist. Dabei dehnt sich das Schlauchelement durch das darin aufgenommene Schmiermittel in definierter Weise insbesondere seitlich aus.
Hinsichtlich des elastisch dehnbaren Abschnitts der Zuleitung ist anstelle von dem Schlauchelement oder ergänzend zu dem Schlauchelement vorzugsweise vorgesehen, dass die Zuleitung eine elastisch dehnbare Membran umfasst. Insbesondere ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Membran an einem Endabschnitt einer von der Zuleitung fort weisenden Blindleitung angeordnet ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Zuleitung zwischen dem elastisch dehnbar ausgebildeten Abschnitt und der Auslassöffnung eine Drossel, ins- besondere eine Ringspaltdrossel, umfasst. Die Drossel bildet einen strö- mungsmäßigen Widerstand aus.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zwischen der Drossel und der Auslass- Öffnung eine Verbindungsleitung vorgesehen ist, die einen Durchmesser von mehr als ca. 250 Mikrometern aufweist. Die Verbindungsleitung kann als eigensteife, insbesondere nicht elastisch dehnbare Leitung ausgebildet sein, deren im wesentlichen kreisförmiger Strömungsquerschnitt einen Durchmesser von mehr als ca. 250 Mikrometern sicherstellt, dass eine kapillare Selbst- förderung des Schmiermittels unterbunden wird.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass an dem elastisch dehnbaren Abschnitt, insbesondere an dem Schlauchelement oder an der elastisch dehnbaren Membran, ein Drucksensor angeordnet ist, der die elastische Dehnung er- fasst. Der Drucksensor ist insbesondere als piezoelektrisches Element, speziell als piezoelektrische Beschichtung, ausgebildet, die beispielsweise an der elastisch dehnbaren Membran angeordnet ist. Der Drucksensor ermöglicht die Kontrolle der Funktion des Dosierelementes bzw. der Drossel. Insbesondere kann eine Auswerteeinheit vorgesehen sein, die die Messwerte des Drucksensors zu zwei verschiedenen Zeitpunkten innerhalb einer bezogen auf die Periodendauer der Forderrungsrate kurzen Zeitintervalls ermittelt und vergleicht, wobei das erste Zeitintervall kurz vor Erreichen des maximalen Drucks in der Zuleitung einen Anhaltspunkt für die Funktion des Dosierelementes und das zweite Zeitfenster zwischen zwei Druckmaxima in der Zuleitung einen Anhaltspunkt für die Funktion der Drossel bzw. der Durchlässigkeit der Zuleitung geben.
Die Erfindung betrifft weiter ein Lager, insbesondere ein Wälzlager, das eine vorbeschriebene erfindungsgemäße Schmiervorrichtung umfasst.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Kurze Beschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung für ein erstes Ausführungsbeispiel ei- nes erfindungsgemäßen Lagers, und
Fig. 2 zeigt eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung für ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lagers.
Detaillierte Beschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt ein als Wälzlager ausgebildetes Lager 1 , dem eine Schmiervor- richtung zugeordnet ist, wobei die Schmiervorrichtung zur Direktschmierung des Lagers 1 vorgesehen ist und ein Schmiermittel, nämlich ein Schmieröl, direkt, nämlich als Flüssigkeit, ohne ein gasförmiges Trägermedium wie Druckluft, in den Bereich zwischen den beiden Lagerringen des Lagers 1 fördert. Das zu dem Lager 1 geförderte Schmiermittel tritt durch eine Boh- rung in dem feststehenden äußeren Lagerring 2 des Lagers 1 hindurch durch eine Auslassöffnung 3 an der inneren Mantelfläche des äußeren Lagerrings 2 in eine Ringnut, die die Drehachse des Lagers 1 umläuft und die benachbart zu einer Laufbahn des äußeren Lagerrings 2 angeordnet ist. Die Schmiervorrichtung zur Direktschmierung des Lagers 1 umfasst einen nicht weiter dargestellten Vorrat an dem Schmiermittel, nämlich dem Schmieröl, wobei ein Vorratsbehältnis mit einer Vorkammer 4 in strömungs- mäßiger Verbindung steht, und wobei die Vorkammer 4 durch einen pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch betätigbaren Kolben 5 unter einen einstellbaren Druck gesetzt werden kann. An einem Auslass der Vorkammer 4 ist ein Dosierelement 6 vorgesehen, das ein federvorgespanntes Ventil 7 um- fasst, wobei das Ventil 7 des Dosierelementes 6 bei einem bestimmten, einstellbaren kritischen Druck öffnet und eine durch den Hub des Kolbens 5 sowie die Abmessungen des Kolbens 5 definierte, also abgemessene, und einstellbare Menge des Schmiermittels aus der Vorkammer 4 in eine Zuleitung 8 freigibt. Die Zuleitung 8 erstreckt sich zwischen dem Auslass der Vor- kammer 4 und der Auslassöffnung 3 an dem Lagerring 2 des Lagers 1 und dient zur zielgerichteten Führung des Schmiermittels in das Lager 1 hin.
Die Schmiervorrichtung zur Direktschmierung des Lagers 1 umfasst damit auch die in das Lager 1 führende Zuleitung 8 für das aus dem Vorrat, näm- lieh das aus der mit dem Vorrat verbundenen Vorkammer 4, freigegebene Schmiermittel, wobei das Schmiermittel durch die Auslassöffnung 3 in das Lager 1 tritt. Im Betrieb der Schmiervorrichtung ist die Zuleitung 8 vollständig mit dem Schmiermittel gefüllt. Die Schmiervorrichtung zur Direktschmierung des Lagers 1 umfasst weiter das Dosierelement 6, dessen Betätigung eine definierte Menge an Schmiermittel aus dem Vorrat in die Zuleitung 8 freigibt; die Betätigung des Dosierelementes 6 kann beispielsweise durch eine kontinuierliche Erhöhung des Drucks erfolgen, so dass das Ventil 7 in kurzen Abständen öffnet und eine geringe, definierte Menge an Schmiermittel, beispielsweise ein Volumen von weniger als ca. 30 Mikroliter bei einem einzelnen Betätigungsvorgang, in die Zuleitung 8 aus der Vorkammer 4 druckbeaufschlagt austreten lässt. Alternativ oder ergänzend zu einer druckgesteuerten Betätigung könnte das Dosierelement 6 auch gezielt elektronisch angesteuert werden, damit das Ventil 7 geöffnet oder geschlossen wird.
Die Zuleitung 8 ist mindestens abschnittsweise elastisch dehnbar ausgebil- det. Der elastisch dehnbar ausgebildete Abschnitt 9 der Zuleitung 8 umfasst ein Schlauchelement 10 aus einem Elastomer, wobei die Wandstärke des Elastomers des Schlauchelementes 10 so dünn bemessen ist, dass das in dem Schlauchelement 10 eine Volumenzunahme des Schlauchelementes 10 bewirkt, wobei die Volumenzunahme ein Mehrfaches der Wandstärke des Schlauchelementes 10, insbesondere auch ein Mehrfaches des Strömungsquerschnittes des ungedehnten Schlauchelementes 10, beträgt.
Das Schlauchelement 10 ist mit beiden Enden fest an die angrenzenden Abschnitte der Zuleitung 8, die aus einem Kunststoff mit einer vernachlässigbaren Dehnung ausgebildet ist, eingespannt, so dass die Volumenzunahme des Schlauchelementes 10 im wesentlichen radial, senkrecht zu der Richtung der Längserstreckung des im wesentlichen gerade ausgebildeten Schlauchelementes 10, erfolgt, wodurch die Volumenzunahme des Schlauchelementes 10 einstellbar, insbesondere steuerbar, erfolgt, und was insbesondere ermöglicht, aus dem Volumen des Schlauchelementes 10 auf den Druck innerhalb des Schlauchelementes 10 und damit innerhalb der Zuleitung 8 zu schließen. Das Schlauchelement 10 kann in einer nicht dargestellten, röhrenförmigen Aufnahme aus einem formstabilen Material aufge- nommen sein, wobei die Aufnahme sicherstellt, dass das Schlauchelement 10 sich nicht unkontrolliert, insbesondere jenseits der elastischen Streckgrenze, ausdehnen kann.
Weiter ist vorgesehen, dass die Zuleitung 8 zwischen dem elastisch dehnbar ausgebildeten Abschnitt 9, der durch das Schlauchelement 10 ausgebildet ist, und der Auslassöffnung 3 eine Drossel 1 1 , nämlich eine Ringspaltdrossel, umfasst. Die Drossel 1 1 bewirkt eine gezielte Verengung des Strömungsquerschnittes der Zuleitung 8 und erzeugt einen strömungsmäßigen Widerstand, der bewirkt, dass das Schmiermittel in das Lager 1 mit reduzierten Druck, als leichter Fluss, jedoch nicht als Sprühstoß, austritt. Die Drossel 1 1 ist als Ringspaltdrossel ausgebildet, bei der das Schmiermittel auf der Einlassseite mit hohem Druck in einen einseitig offenen zylindrischen Kolben eintritt und durch einen dünnen Ringspalt, der zwischen der Außenwandung des Kolbens und der Innenwandung einer den Kolben aufnehmenden Zylinderbohrung, tritt, wobei an dem Boden des Kolbens ein Rückschlagventil angeordnet ist. Der Ringspalt bewirkt dann einen Druckabfall. Als Drossel, insbesondere als Ringspaltdrossel, kann insbesondere ein Ventilspielaus- gleichselement Verwendung finden.
Zwischen der Drossel 1 1 und der Auslassöffnung 3 ist eine Verbindungsleitung 12 vorgesehen, die als weiterer, zusätzlich zu dem Schlauchelement 10 vorgesehener Abschnitt der Zuleitung 8 ausgebildet ist. Im Bereich der Verbindungsleitung 12 weist die Zuleitung 8, wie, mit Ausnahme des den elastisch dehnbaren Abschnitt 9 ausbildenden Schlauchelementes 10, sonst ü- berall auch, einen Strömungsquerschnitt mit einem Durchmesser von mehr als ca. 250 Mikrometern auf und ist aus einem Kunststoff ausgebildet, des- sen elastische Verformung im Vergleich zu dem Elastomer des Schlauchelementes 10 vernachlässigbar ist und dessen Wandstärke so bemessen ist, dass eine wesentliche Volumenänderung gerade nicht auftritt. Insbesondere ist die Wandstärke der Verbindungsleitung 12 sowie der übrigen Zuleitung 8, außerhalb des elastisch dehnbaren Abschnittes 9 bzw. des Schlauchelemen- tes 10, größer als der Durchmesser des im wesentlichen kreisförmigen Strömungsquerschnitts, so dass die Zuleitung 8, außerhalb des elastisch dehnbaren Abschnittes 9 bzw. außerhalb des Schlauchelementes 10, im wesentlichen formstabil ausgebildet ist und eine druckinduzierte Formänderung der Zuleitung 8 nur im Bereich des elastisch dehnbaren Abschnitts 9, also insbe- sondere durch das Schlauchelement 10, auftritt.
Die Erfindung funktioniert nun wie folgt:
Bei einer einmaligen Betätigung des Dosierelementes 6 gibt das Ventil 7 bei einem Öffnen eine hohe Menge Qi an Schmiermittel unter einem hohen Druck in den angrenzenden Bereich der Zuleitung 8, der den elastisch dehnbaren Abschnitt 9, insbesondere das Schlauchelement 10 umfasst, ab, so dass sich das Schlauchelement 10 seitlich dehnt. Nach Schließen des Ventils 7 wird kein Schmiermittel mehr freigegeben, so dass sich das Schmiermittel in dem dehnbaren Abschnitt 9 sammelt und die Volumenzunahme bewirkt. Insbesondere wird eine unstetige, diskontinuierliche Freisetzung des Schmiermittels aus dem Vorrat bewirkt. Das Schlauchelement 10 ist insbesondere so bemessen, dass mehrere Mengen Qi erforderlich sind, um eine wesentliche Volumenzunahme zu bewirken. Das aus dem Schlauchelement 10 durch die Drossel 1 1 über die Verbindungsleitung 12 an der Auslassöffnung 3 in das Lager 1 austretende Schmiermittel weist eine zeitlich annä- hernd konstante Menge Q2 auf, die an das Lager 1 abgegeben wird. Wird ein erhöhter Bedarf an Schmiermittel in dem Lager 1 festgestellt, wird beispielsweise die Taktfrequenz, mit der das Dosierelement 6 das Schmiermittel freisetzt, erhöht und / oder die pro Betätigung des Dosierelementes 6 freisetzbare Menge an Schmiermittel heraufgesetzt. Darauf dehnt sich das Schlauch- element 10 weiter aus, so dass eine erhöhte Menge an Schmiermittel an das Lager 1 abgegeben wird, jedoch mit einer zeitlich immer noch im wesentlichen konstanten Rate. Der elastisch dehnbare Abschnitt 9, insbesondere das Schlauchelement 10, wirkt dabei als Puffer, der die diskontinuierliche, stoßweise Freigabe des Schmiermittels durch das Dosierelement 6 in einen an- nähernd konstanten Fluss des Schmiermittels umwandelt. Der elastisch dehnbare Abschnitt 9, insbesondere das Schlauchelement 10, ist dabei strömungsmäßig zwischen dem Dosierelement 6 und der Drossel 1 1 angeordnet. Bei der folgenden Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche oder in ihrer technischen Wirkung vergleichbare Merkmale; es sollen insbesondere die Unterschiede zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel herausgestellt werden. Fig. 2 zeigt ein Lager 1 , das von einer Schmiervorrichtung zur Direktschmierung mit Schmiermittel aus einem Vorrat versorgt wird, wobei zwischen der Vorkammer 4 des Vorrats und der Auslassöffnung 3 in dem Lager 1 eine Zuleitung 8' vorgesehen ist, zwischen deren Enden eine Drossel 1 1 angeordnet ist, die als Ringspaltdrossel ausgebildet ist. Die Zuleitung 8' weist zwischen dem Auslass der Vorkammer 4 und der Drossel 1 1 einen elastisch dehnbaren Abschnitt 9' auf. Insbesondere ist vorgesehen, dass zur Ausbil- dung des elastisch dehnbaren Abschnittes 9' die Zuleitung 8' eine elastisch dehnbare Membran 13 umfasst, wobei die Membran 13 an einem Endabschnitt 14 einer von der Zuleitung 8' fort weisenden Blindleitung 15 angeordnet ist. Im Bereich eines im wesentlichen T-förmigen Strömungsteilers 16, der strömungsmäßig zwischen dem Dosierelement 6 und der Drossel 1 1 angeordnet ist, verzweigt sich die Zuleitung 8' in einen zu der Drossel 1 1 führenden Teil und in die Blindleitung 15, an deren Endabschnitt 14, mit der Zuleitung 8' strömungsmäßig verbunden, die Membran 13 durch ein kreisringförmiges Halteelement 17 randseitig umlaufend an einer Auflage angedrückt gehalten ist. Die Membran 13 ist aus einem dünnen Elastomer ausge- bildet und dehnt sich elastisch, abhängig von dem Druck in der Zuleitung 8'. Durch eine Änderung des Durchmessers des Halteelementes 17 kann die Membran 13 sich stärker bzw. geringer ausdehnen, bei einem jeweils gleichen Druck in der Zuleitung 8', so dass hier ein zusätzlicher Freiheitsgrad entsteht.
Abgesehen von dem Abschnitt der Blindleitung 15 ist die Zuleitung 8' zwischen dem Auslass des Dosierelementes 6 und der Drossel 1 1 bzw. zwischen der Drossel 1 1 und der Auslassöffnung 3 in das Lager 1 gleichartig ausgebildet, nämlich aus einem schlauchförmigen Kunststoff, beispielsweise PVC (Polyvinylchlorid), wobei das Material bzw. die Wandstärke des Schlauchs sicherstellt, dass die Dehnung der Zuleitung 8', abgesehen von der Membran 13, aufgrund des Drucks in der Zuleitung 8' vernachlässigbar ist, so dass die elastische, druck-induzierte Dehnung der Zuleitung 8' im wesentlichen auf die Membran 13 beschränkt ist.
Es versteht sich, dass das Schlauchelement 10 des ersten Ausführungsbeispiels sowie die Membran 13 des zweiten Ausführungsbeispiels auch ge- meinsam vorgesehen sein können, um mindestens zwei elastisch dehnbare Abschnitte der Zuleitung auszubilden.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel war vorgesehen, dass der elastisch dehnbare Abschnitt 9 der Zuleitung 8 durch ein Schlauchelement 10 aus einem von dem Material der übrigen Zuleitung 8 abweichenden Material, insbesondere aus einem Elastomer, ausgebildet war, so dass das Schlauchelement 10 als weiteres Bauelement in die Zuleitung 8 eingefügt und an dieser mit beiden Enden befestigt war. Es versteht sich, dass der elastisch dehnbare Abschnitt der Zuleitung 8 aus dem gleichen Material wie die Zuleitung 8 ausgebildet sein kann, beispielsweise, wenn zur Ausbildung des elastisch dehnbaren Abschnitts die Wandstärke des Kunststoffmaterials der Zuleitung geeignet reduziert wird.
Bezugszeichenliste
I Lager
2 Lagerring
3 Auslassöffnung
4 Vorkammer
5 Kolben
6 Dosierelement
7 Ventil
8, 8' Zuleitung
9, 9' elastisch dehnbarer Abschnitt der Zuleitung 8
10 Schlauchelement
I I Drossel
12 Verbindungsleitung
13 Membran
14 Endabschnitt
15 Blindleitung
16 Strömungsteiler
17 Halteelement

Claims

Patentansprüche
Schmiervorrichtung zur Direktschmierung eines Lager (1 ), umfassend einen Vorrat an einem Schmiermittel,
eine in das Lager (1 ) führende Zuleitung (8, 8') für aus dem Vorrat freigegebenes Schmiermittel, das durch eine Auslassöffnung (3) in das Lager (1 ) tritt, und
ein Dosierelement (6), dessen Betätigung eine definierte Menge an Schmiermittel aus dem Vorrat in die Zuleitung (8, 8') freigibt, dadurch gekennzeichnet,
dass die Zuleitung (8, 8') mindestens abschnittsweise elastisch dehnbar ausgebildet ist.
Schmiervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch dehnbare Abschnitt (9) der Zuleitung (8) ein Schlauchelement (10) aus einem elastischen Material, insbesondere einem Elastomer, umfasst.
Schmiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlauchelement (10) endseitig fest eingespannt, insbesondere an den beiden Enden fest eingespannt, angeordnet ist.
Schmiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (8') eine elastisch dehnbare Membran (13) umfasst.
Schmiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (13) an einem Endabschnitt (14) einer von der Zuleitung (8') fort weisenden Blindleitung (15) angeordnet ist.
Schmiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (8; 8') zwischen dem elastisch dehnbar ausgebildeten Abschnitt (9; 9') und der Auslassöffnung (3) eine Drossel (1 1 ), insbesondere eine Ringspaltdrossel, umfasst.
Schnniervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Drossel (1 1 ) und der Auslassöffnung (3) eine Verbindungsleitung (12) vorgesehen ist, die einen Strömungsquerschnitt mit einen Durchmesser von mehr als ca. 250 Mikrometern aufweist.
Schmiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem elastisch dehnbaren Abschnitt, insbesondere an dem Schlauchelement oder an der elastisch dehnbaren Membran, ein Drucksensor angeordnet ist, der die elastische Dehnung erfasst.
Schmiervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor als piezoelektrisches Element ausgebildet ist, insbesondere als piezoelektrische Beschichtung, die an der elastisch dehnbaren Membran angeordnet ist.
Lager, insbesondere Wälzlager, umfassend eine Schmiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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