DE3902172C2 - Kegelrollenlager - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kegelrollenlager, bei dem der Innenseite eines Lagers zugeführtes Schmieröl nur in einer Richtung 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 53-109049 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.

Aus DE 35 28 961 A ist ein Wälzlager bekannt, bei dem beidseits des Lagers am Außenring befestigte Dichtlippen so am Innenring anliegen, daß bei Druckdifferenzen immer nur eine Dichtlippe kurz vom Innenring abhebt, um einen Druckausgleich zu bewirken.

Aus US-PS-2,945,730 ist ein Kegelrollenlager bekannt, bei dem axial beidseits des Lagers angeordnete Dichtlippen jeweils an der inneren Umfangsfläche des äußeren Laufrings anliegen. Zur Verbesserung der Abdichtung ist eine sogenannte Labyrinthdichtung vorgesehen

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, 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 Kegelrollenlager mit den Merkmalen des Patentanspruchs.

Weil bei diesem Lager 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.

Das Kegelrollenlager gemäß der vorliegenden Erfindung ist gebildet 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 Dichtung, 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 der erfindungsgemäßen 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 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 Rückstellfederkraft 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 Rückstell­ federkraft 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 Rückstellfederkraft 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 54a 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 59a des Durchganges 59 gebracht. Das dem Einlaß 59a 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 59a 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 (1)

1. Kegelrollenlager, das aufweist:
   einen Innenring (11) mit einer Lauffläche (20) bestehend aus einer kegelförmigen Fläche mit einem Endbereich kleinen Durchmessers und einem Endbereich großen Durchmessers;
   einen Außenring (12) mit einer Lauffläche (21) bestehend aus einer kegelförmigen Fläche;
   eine Anzahl von Kegelrollen (13), die auf der Lauffläche (20) des Innenrings (11) und der Lauffläche (21) des Außenrings (12) laufen;
   einen Käfig (17), der die Kegelrollen (13) in gleichmäßigen Abständen zueinander in Umfangsrichtung des Lagers hält;
   erste und zweite Dichtungen (15, 16) zum Abdichten des Lagerinneren, dadurch gekennzeichnet,
   daß die erste Dichtung (15) aus einer Lippe (24) und einem diese Lippe (24) halternden Hauptteil (18) besteht, wobei der Hauptteil (18) an dem Endbereich kleinen Durchmessers des Innenrings (11) angeordnet ist, wobei die Lippe (24) zwecks Verminderung ihrer Rückstellfederkraft einen dünnen Querschnitt im Verbindungsbereich mit dem Hauptteil (18) aufweist, und wobei die Lippe (24), wenn sie in axialer Richtung nach außen gedrückt wird, so gegen den Außenring (12) gedrückt wird, daß sie in Berührung mit einer inneren Umfangsfläche des Außenrings (12) steht, wenn die Lippe (24) in axialer Richtung nach innen gedrückt wird, wird sie von dem Außenring (12) getrennt;
   und daß die zweite Dichtung (16) aus einer Lippe (25) und einem diese Lippe (25) halternden Hauptteil (19) besteht, wobei der Hauptteil (19) an dem Endbereich großen Durchmessers des inneren Rings (11) angeordnet ist, wobei die Lippe (25) zwecks Verminderung ihrer Rückstellfederkraft einen dünnen Querschnitt im Verbindungsbereich mit dem Hauptteil (19) aufweist, und wobei die Lippe (25), wenn sie in axialer Richtung nach innen gedrückt wird, dergestalt gegen den Außenring (12) gedrückt wird, daß sie in Berührung mit einer Stirnfläche (29) des Außenrings (12) steht, wenn die Lippe (25) in axialer Richtung nach außen gedrückt wird, wird sie von der Stirnfläche (29) des Außenrings (12) getrennt.