DE102006033555A1

DE102006033555A1 - Ölfilterung bei Lagerungen mit Wälzkörpern

Info

Publication number: DE102006033555A1
Application number: DE102006033555A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Strusch; Holger Zimmermann
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2008-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ölfilterung bei Lagerungen mit Wälzkörpern. Ein derartiges Lager besteht aus mindestens einem Außenring 1 und mindestens einem auf einer Achse 2 angeordneten Innenring 3 und dazwischen angeordneten Wälzkörpern 4, wobei das Lager zur Schmierung an einen Ölkreislauf einer Maschine, in welcher das Lager eingebaut ist, angeschlossen ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, ein gattungsgemäßes Lager so zu verbessern, dass in dem Schmieröl mitgeführte Verunreinigungen und vorhandener Abrieb mit Partikeln, die eine schädliche Größe aufweisen, nicht zu den Wälzkörpern 4 gelangen. Dies wird dadurch erreicht, dass zumindest ein Filter für das Schmieröl im Lager selbst oder in der Ölzuführleitung 5 unmittelbar vor dem Lager angeordnet ist. Dadurch wird das Öl unmittelbar vor der Zuführung zu den Wälzkörpern gefiltert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager, bestehend aus einem auf einer Achse angeordneten Innenring, der über Wälzkörper einen Außenring trägt, wobei in den die Wälzkörper aufnehmenden Raum zwischen dem Innenring und dem Außenring Schmieröl zugeführt wird, das über eine Ölzuführleitung einem Ölkreislauf einer Maschine, in welcher das Lager eingebaut ist, entnommen wird.
Lagerungen mit Wälzkörpern (zum Beispiel Kugellager, Rollenlager) erfordern eine gute Schmierung für eine lange Lebensdauer. Dabei sind nicht nur geeignete Schmieröle zu verwenden sondern auch auf die Einhaltung von Ölwechselintervallen und Mindestreinheiten des Schmieröls zu achten. Verunreinigungen können zu erhöhtem Verschleiß, größere Partikel zu einem sehr raschen Ausfall des Lagers führen.
Um das Erreichen einer langen Lebensdauer zu garantieren, wird allgemein gefordert, Verunreinigungen und Abrieb auf Partikelgrößen von kleiner als 15 μm zu begrenzen.
Verbaute Lagerungen, die keine autarke Schmierung besitzen, sondern an den Ölkreislauf einer entsprechenden Maschine, eines Gerätes oder eines Getriebes angeschlossen sind, sind durch sogenannten Urschmutz besonders gefährdet.
Die Maschinen, Geräte oder Getriebe besitzen meist einen integrierten Ölfilter im Schmierölkreislauf. Dieser schützt aber nicht vor Partikeln, die in den Zuführungen des Schmieröls zum Lager schon bei Inbetriebnahme der Maschine, des Gerätes oder des Getriebes vorhanden waren; sei es durch ungenügende Säuberung oder durch Lösen während des Betriebes.
Aus der EP 1 348 879 A1 ist ein Lager, bestehend aus einem auf einer Achse angeordneten Innenring, der über Wälzkörper einen Außenring trägt, wobei in den die Wälzkörper aufnehmenden Raum zwischen dem Innenring und dem Außenring Schmieröl zugeführt wird, das über eine Ölzuführleitung einem Ölkreislauf einer Maschine, in welchem das Lager eingebaut ist, entnommen wird, bekannt. Dieses Lager ist in ein Getriebe für ein Fahrzeug eingebaut und auf diesen Einsatz speziell abgestimmt. Konkret sind bei diesem Lager zwei Innenringe vorhanden, die durch einen Distanzring axial voneinander beabstandet sind. Durch Kanäle durch den Distanzring wird Schmieröl zu den Wälzkörpern gefördert. Dabei sind die Kanäle Ölzuführleitungen in der Achse, auf denen das Lager angeordnet ist, angeschlossen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Lager so zu verbessern, dass in dem Schmieröl mitgeführte Verunreinigungen und vorhandener Abrieb mit Partikeln, die eine schädliche Größe aufweisen, nicht zu den Wälzkörpern gelangen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest ein Filter für das Schmieröl im Lager selbst oder in der Ölzuführleitung unmittelbar vor dem Lager angeordnet ist. Dadurch wird das Öl unmittelbar vor der Zuführung zu den Wälzkörpern gefiltert. Partikel mit einer schädlichen Größe können somit aus dem Öl abgetrennt werden.
In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist die Ölzuführleitung in die Achse integriert und der Filter ist ein Siebfilter. Durch die Maschenweite des Filters kann die Filterfeinheit eingestellt werden. Die Größe des Filters richtet sich nach der erwarteten Schmutzmenge. In Motoren mit einem Hauptölfilter fällt im Wesentlichen nur der Urschmutz an. Daher kann der Filter relativ klein dimensioniert sein.
In weiterer Ausgestaltung weist das Lager zwei Innenringe auf, wobei die beiden Innenringe durch einen Distanzring axial voneinander beabstandet sind. Die Ölzuführleitung mündet in den Distanzring ein und der Distanzring besteht aus einem den Filter bildenden Filtermaterial, durch das das Öl zu den Wälzkörpern geleitet wird. Durch diese Ausgestaltung werden keine zusätzlichen Teile benötigt und somit der Aufwand und die Kosten minimiert.
Bevorzugt besteht der Distanzring aus einem porösen oder porigen Material, zum Beispiel Sintermaterial. Dieser Distanzring mit seinen Poren filtert das Schmieröl. Durch die Porengröße lässt sich die Filterfeinheit festlegen. Eine ausreichende Filterfläche ist durch die Größe des Distanzringes und den Querschnitt der unmittelbar angeschlossenen Ölzuführleitung festzulegen.
Benötigt man größere Ölmengen, beispielsweise zur intensiven Kühlung der Lager, so kann man die Filterung aufteilen.
In einer erfinderischen Ausgestaltung der Erfindung ist in der Ölzuführleitung in der Achse ein Vorfilter und im Lager ein Feinfilter angeordnet.
Der Vorfilter in der Achse kann ein grobmaschiges Siebfilter sein und der Feinfilter der schon beschriebene poröse Distanzring bzw. ein Sinterring. Der Sinterring übernimmt dann die Funktion der Feinfilterung. Diese Aufteilung hat den Vorteil, dass einerseits kleine Filter verbaut werden können, diese aber keine nennenswerte Erhöhung des Strömungswiderstands verursachen und sich nicht zusetzen.
Für kleine Ölmengen kann der Filter in einer radialen Bohrung der Achse angeordnet sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Lager zwei Außenringe auf, wobei die beiden Außenringe durch einen Distanzring axial voneinander beabstandet sind. Die Ölzuführleitung mündet in den Distanzring ein und der Distanzring besteht aus einem den Filter bildenden Filtermaterial, durch das das Öl zu den Wälzkörpern geleitet wird. Diese Ausgestaltung wird normalerweise zur Lagerung einer sich drehenden Welle verwendet. Erfindungsgemäß ist der Distanzring an die Ölzuführleitung angeschlossen und ist gleichzeitig als Filter, zum Beispiel als Sinterring ausgebildet.
Der Sinterring sitzt dann zwischen den äußeren Laufringen der beiden Kegelrollenlager.
Das erfindungsgemäße Lager kann ein Kugellager oder ein Rollenlager sein. Grundsätzlich ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch bei einem Gleitlager anwendbar, insbesondere bei Lagerungen, bei denen kein direkter Lagerwerkstoff wie zum Beispiel Lager-Bronzen oder Kunststoffe zur Anwendung kommen. Zum Beispiel reagieren Lagerpaarungen Stahl/Stahl oder Stahl/Grauguss bei Schmutz sehr empfindlich und neigen zum Fressen.
In erfinderischer Ausgestaltung ist die Maschine eine Brennkraftmaschine, bevorzugt eine selbstzündende Brennkraftmaschine.
In weiterer Ausgestaltung ist das Lager im Rädertrieb der Brennkraftmaschine angeordnet und der Ölkreislauf ist der Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.
1 zeigt einen Ausschnitt einer selbstzündenden Brennkraftmaschine 9.
Im Rädertrieb 10 dieser Brennkraftmaschine 9 ist ein Zwischenrad 11 mit zwei paarweise angeordneten Kegelrollenlagern gelagert. Die Lager sitzen auf einer Achse 2, die wiederum am Kurbelgehäuse 12 über eine Befestigungsschraube 13 befestigt ist. Das Zwischenrad 11 ist auf seiner äußeren Umfangsfläche mit einer Verzahnung versehen, welche einerseits mit einem Antriebsrad 14, hier die Nockenwelle, und andererseits mit einem Abtriebsrad 15 in Eingriff steht.
Die Kegelrollenlager weisen zwei Innenringe 3 auf, zwischen denen ein Distanzring 7 angeordnet ist, der einen definierten Abstand der beiden Innenringe 3 einstellt.
Zwischen diesen Innenringen 3 und den beiden Außenringen 1 befinden sich Wälzkörper 4. Die Wälzkörper 4 haben die Form eines Kegelstumpfes und sind außerdem gegen die Achse 2 spiegelsymmetrisch geneigt.
Zur Kühlung und Schmierung der Wälzkörper 4 wird über eine Ölzuführleitung 5 unter einem vorgegebenen Druck stehendes Schmieröl durch einen Hohlraum in der Achse 2 geleitet. In dem Hohlraum ist ein Siebfilter 6 als Vorfilter angeordnet, durch den das geförderte Schmieröl hindurch gedrückt wird.
Der Hohlraum der Achse 2 ist über eine radiale Bohrung 8 mit einer äußeren Ringnut 16 in der Achse 2 verbunden. Diese Ringnut 16 grenzt an den Distanzring 7.
Der Distanzring 7 ist als Feinfilter ausgebildet und besteht aus einem porösen Filtermaterial oder aus einem Sintermaterial.
Entsprechend einer Vorgabe kann auch nur der Siebfilter 6 oder der poröse Distanzring 7 eingebaut werden.
2 zeigt eine solche Variante, bei der im Hohlraum in der Achse 2 kein Filter angeordnet ist und nur der Distanzring 7 als Filter ausgebildet ist.
3 zeigt eine weitere Variante, bei der im Hohlraum in der Achse 2 ein Siebfilter 6 angeordnet ist und der Distanzring 7 keine Filterfunktion aufweist. Dafür sind in ihm eine oder mehrere radiale Bohrungen 17 angeordnet, über die das Öl zu den Wälzkörpern 4 gelangt.
4 zeigt eine Filterung bei kleinen Ölmengen. Hier ist in einer radialen Bohrung 8 ein Filter 18 angeordnet.

1: Außenring
2: Achse
3: Innenring
4: Wälzkörper
5: Ölzuführleitung
6: Siebfilter
7: Distanzring
8: Bohrung
9: Brennkraftmaschine
10: Rädertrieb
11: Zwischenrad
12: Kurbelgehäuse
13: Befestigungsschraube
14: Antriebsrad
15: Abtriebsrad
16: Ringnut
17: radiale Bohrung im Distanzring
18: Filter

Claims

Lager, bestehend aus einem auf einer Achse (2) angeordneten Innenring (3), der über Wälzkörper (4) einen Außenring (1) trägt, wobei in den die Wälzkörper (4) aufnehmenden Raum zwischen dem Innenring (3) und dem Außenring (1) Schmieröl zugeführt wird, das über eine Ölzuführleitung (5) einem Ölkreislauf einer Maschine, in welcher das Lager eingebaut ist, entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Filter für das Schmieröl im Lager selbst oder in der Ölzuführleitung (5) unmittelbar vor dem Lager angeordnet ist.
Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzuführleitung (5) in die Achse (2) integriert ist und dass der Filter ein Siebfilter (6) ist.
Lager nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Lager zwei Innenringe (3) aufweist, wobei die beiden Innenringe (3) durch einen Distanzring (7) axial voneinander beabstandet sind, dass die Ölzuführleitung (5) über eine Bohrung (8) und eine Ringnut (16) in den Distanzring (7) einmündet und dass der Distanzring (7) aus einem den Filter bildenden Filtermaterial besteht, durch das das Öl zu den Wälzkörpern (4) geleitet wird.
Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial ein poröses oder poriges Material, bevorzugt ein Sintermaterial ist.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ölzuführleitung (5) in der Achse (2) ein Vorfilter und im Lager ein Feinfilter angeordnet sind.
Lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinfilter in den Distanzring (7) integriert ist.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter in einer radialen Bohrung (8) der Achse (2) angeordnet ist.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager zwei Außenringe (1) aufweist, wobei die beiden Außenringe (1) durch einen Distanzring (7) axial voneinander beabstandet sind, dass die Ölzuführleitung (5) in den Distanzring (7) einmündet und dass der Distanzring (7) aus einem den Filter bildenden Filtermaterial besteht, durch das das Öl zu den Wälzkörpern (4) geleitet wird.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager ein Kugellager oder ein Rollenlager ist.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine eine Brennkraftmaschine, bevorzugt eine selbstzündende Brennkraftmaschine ist.
Lager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager im Rädertrieb (10) der Brennkraftmaschine angeordnet ist und der Ölkreislauf der Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine ist.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Außenringe (1) einstückig ausgebildet sind.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Außenringe (1) und Zwischenrad (11) einstückig ausgebildet sind.