DE69902135T2

DE69902135T2 - Lagerschmiervorrichtung

Info

Publication number: DE69902135T2
Application number: DE69902135T
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Kishi
Original assignee: SKF Japan Ltd
Current assignee: SKF Japan Ltd
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1999-10-12
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2019-10-13
Also published as: EP0994264A2; EP0994264A3; KR100426833B1; US6176349B1; DE69902135D1; JP2000120705A; EP0994264B1; JP3010044B1; KR20000028777A; TW486550B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet einer Lagerschmiervorrichtung und insbesondere einer Ölschmiervorrichtung für ein Wälzlager, das sich mit hoher Geschwindigkeit dreht.
Ein Wälzlager, das in einem Bereich verwendet wird, der sich mit hoher Geschwindigkeit dreht, wie etwa einer Hauptantriebswelle einer Werkzeugmaschine, wird mit Öl geschmiert. Schmierfett ist einfach zu handhaben, da Schmierfett jedoch hinsichtlich seiner Lebensdauer ungeeignet ist, wird das Wälzlager mit Öl geschmiert. Bei dieser Schmierung mit Öl ist es erforderlich, daß das Schmieröl in einer geeigneten vorbestimmten Menge zugeführt wird. Da diese Menge sehr klein ist, ist es erforderlich, das Schmieröl den Laufringoberflächen des Lagers zuverlässig zuzuführen.
Als ein Mittel zum Zuführen des Schmieröls zu den Laufringoberflächen wird Luft verwendet, die aus einer Düse oder Düsen ausgestoßen wird. Herkömmlicherweise werden das Schmieröl und die Luft durch die gleiche Leitung oder getrennte Leitungen zugeführt, die jeweils in Form einer Düse ausgebildet sind. In beiden Fällen sind diese Leitungen jedoch derart angeordnet, daß sie in Richtung zu dem Innenraum des Lagers an einer Stelle oder einer Anzahl von Stellen in der Umfangsrichtung des Lagers orientiert sind.
Die Vielzahl von Wälzelementen des Wälzlagers ist durch einen Lagerkäfig in Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet und so ausgebildet, daß die Wälzelemente umlaufen und an den Laufringoberflächen der Laufringe abrollen, während sich das Lager dreht. Außerdem ist die Luft, die in Richtung zu dem Innenraum des Lagers gerichtet wird, um das Schmieröl zuzuführen, ein Hochgeschwindigkeitsluftstrahl, der aus der Leitung an einer Stelle oder den Leitungen an einer Anzahl von Stellen in der Umfangsrichtung ausgestoßen wird, wie es vorstehend beschrieben ist, und sie wird von den obengenannten umlaufen den und abrollenden Wälzelementen intermittierend unterbrochen. Infolgedessen erzeugt das Wälzlager Lärm im Hochfrequenzbereich und beeinträchtigt die Arbeitsumgebung der Werkzeugmaschine.
Es ist also eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagerschmiervorrichtung anzugeben, die imstande ist, einen derartigen Lärm zu verringern und den Laufringoberflächen eine sehr kleine Schmierölmenge zuverlässig zuzuführen.
Zu diesem Zweck wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Lagerschmiervorrichtung angegeben, die folgendes aufweist: eine Ölschmiereinrichtung, um einer Umfangsschulterfläche eines Laufrings eines Wälzlagers, die an einer Seite einer Laufringoberfläche des Laufrings des Wälzlagers angeordnet ist, eine vorbestimmte Schmierölmenge zuzuführen; und eine Luftausstoßeinrichtung, um Luft auszustoßen, um das Schmieröl von der Umfangsschulterfläche in Richtung einer Innenseite des Lagers zu überführen, wobei die Luftausstoßeinrichtung folgendes aufweist: einen Aufnahmeraum, der in einem Seitenelement ausgebildet ist, das an einer Seite eines nichtdrehenden Laufrings des Lagers und diesem benachbart so angeordnet ist, daß er Luft von außen aufnimmt, sowie einen Luftausstoßschlitz, der mit dem Aufnahmeraum in Verbindung steht, wobei der Luftausstoßschlitz eine ringförmige Gestalt hat, die mit dem Laufring konzentrisch und in einer Umfangsrichtung im wesentlichen kontinuierlich ausgebildet ist, und derart ausgebildet ist, daß er auf eine solche Weise offen ist, daß er in Richtung zu der Innenseite des Lagers orientiert ist.
Bei der oben beschriebenen Lagerschmiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat der Luftausstoßschlitz eine ringförmige Gestalt, die so ausgebildet ist, daß er in der Umfangsrichtung im wesentlichen kontinuierlich ist, und das Ausstoßen von Luft erfolgt in der gesamten Umfangsrichtung gleichmäßig und kontinuierlich. Infolgedessen erzeugt die Luft keinen Lärm aufgrund von intermittierenden Unterbrechungen, der sonst von den Wälzelementen verursacht wird. Der Lärm wird also erheblich reduziert.
Wenn in dem Fall, in dem ein Außenring der Laufringe nichtdrehbar ist, die Ölschmiereinrichtung als Ölschmieröffnung ausgebildet ist, die in dem Außenring ausgebildet ist und zu der Umfangsschulterfläche führt, und der Luftausstoßschlitz an einer im wesentlichen identischen radialen Position wie derjenigen der Umfangsschulterfläche vorgesehen ist, so wird das Schmiermittel bevorzugt veranlaßt, die Laufringoberfläche zuverlässiger zu erreichen, weil das Schmiermittel der Umfangsschulterfläche zugeführt wird, die nahe der Laufringoberfläche angeordnet ist.
Wenn ein Innenring der Laufringe drehbar ist, kann ferner eine Anordnung derart vorgesehen sein, daß das Seitenelement einen Näherungsbereich hat, der sich der Innenseite des Lagers bis zu einer Position nähert, die sich nahe der Umfangsschulterfläche des Innenrings befindet, daß ein ringförmiger Schlitz als Luftausstoßschlitz zwischen einer Innenumfangsfläche des Näherungsbereichs des Seitenelements und der Umfangsschulterfläche des Innenrings ausgebildet ist und daß die Ölschmiereinrichtung von einer Ölschmieröffnung gebildet ist, die in dem Seitenelement derart vorgesehen ist, daß sie zu einem Zwischenbereich des Luftausstoßschlitzes führt.
Da bei Anwendung der oben beschriebenen Anordnung das Schmieröl der Innenringseite zugeführt wird, erreicht das Schmieröl die Außenringseite ausgehend von der Innenringseite aufgrund der Pumpwirkung auf der Basis der Fliehkraft, die auf die Luft wirkt, während sich das Lager dreht, mit dem Ergebnis, daß das gesamte Lager zuverlässig geschmiert wird. Je höher die Drehgeschwindigkeit des Lagers ist, desto mehr nimmt die Pumpwirkung zu.
Ferner ist es in diesem Fall effektiver, wenn der Luftausstoßschlitz derart ausgebildet ist, daß er radial nach außen in Richtung zu der Innenseite des Lagers geneigt ist. Wenn außerdem der Näherungsbereich eine Oberfläche hat, die sich nahe bei einer Innenumfangsfläche eines Lagerkäfigs befindet, erreicht das Schmieröl die Oberflächen der Wälzelemente und die Laufringoberflächen über die Oberflächen der Wälzelemente zuverlässiger.
Bei der vorliegenden Erfindung können die Luftausstoßeinrichtung und die Ölschmiereinrichtung separat vorgesehen sein, es ist jedoch möglich, die beiden Einrichtungen zu integrieren, und das Schmieröl kann von der in dem Luftausstoßschlitz strömenden Luft derart transportierbar sein, daß es über eine Innenwandoberfläche des Luftausstoßschlitzes kriecht.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der nachstehenden genauen Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen; diese zeigen in:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht, die die Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 eine Querschnittsansicht, die eine Modifikation der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zeigt;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht, die die Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 4 eine Querschnittsansicht, die eine Modifikation der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung zeigt.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden nachstehend die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform ist ein Beispiel, bei dem die vorliegende Erfindung auf ein Schrägkontakt-Kugellager angewandt wird und eine Ölschmiereinrichtung und eine Luftausstoßeinrichtung sind separat vorgesehen.
In Fig. 1 bezeichnet 1 ein Schrägkontakt-Kugellager, das einen Innenring 2, einen Außenring 3 und Kugeln 5 aufweist, die Wälzelemente sind, welche von einem Lagerkäfig 4 in Abständen in der Umfangsrichtung gehalten werden.
Dieses Lager l ist an einem Drehwellenelement 6 angebracht, und der Innenring 2 ist durch Abstandsringe 7 und 8, die an beiden Axialseiten in bezug auf den Innenring 2 liegen und an dem Drehwellenelement 6 angeordnet sind, in einer Axialrichtung positioniert.
Der nichtdrehende Außenring 3 ist in eine Lochoberfläche eines Gehäuses 9 eingesetzt und darin angebracht und durch einen Abstandsring 10 und ein Seitenelement 11 in Axialrichtung positioniert, die derart angeordnet sind, daß sie an dieser Lochoberfläche anliegen.
Eine Ölschmieröffnung 14 ist in dem obengenannten Außenring 3 derart ausgebildet, daß sie sich durch den Außenring 3 hindurch in der Radialrichtung des Lagers erstreckt, und die Ölschmieröffnung 14 ist an einer Innenumfangsschulterfläche 3B offen, die einer Axialseite einer Laufringoberfläche 3A benachbart angeordnet ist, an der die Kugeln abrollen und laufen. Die Ölschmieröffnung 14 ist an einer Stelle oder einer Vielzahl von Stellen in der Umfangsrichtung ausgebildet.
Ferner ist in dem Gehäuse 9 eine Ölschmierleitung 15 in ein Loch eingesetzt und damit verbunden, das an einer Umfangsposition ausgebildet ist, die der obengenannten Ölschmieröffnung 14 entspricht, und die Ölschmierleitung 15 steht mit der entsprechenden Ölschmieröffnung 14 in Verbindung und bildet gemeinsam damit eine Ölschmiereinrichtung. Eine vorbestimmte Schmierölmenge wird der Ölschmierleitung 15 von einer nicht gezeigten externen Ölschmiereinrichtung zugeführt.
Dabei weist ein Seitenelement 11 ein inneres Element 12 und ein äußeres Element 13 auf, und die beiden Elemente 12 und 13 sind in ihren rechten Bereichen in Fig. 1 aneinander angebracht und bilden einen ringförmigen Luftausstoßschlitz 16 zwischeneinander. Der ringförmige Luftausstoßschlitz 16 ist mit dem Außenring 3 konzentrisch, ist an im wesentlichen der gleichen Position wie die Innenumfangsschulterfläche 3B des Außenrings 3 in der Radialrichtung des Lagers angeordnet und ist mit hohlzylindrischer Gestalt ausgebildet, so daß er einen kontinuierlichen Raum in der Umfangsrichtung bildet. Es reicht aus, wenn der Luftausstoßschlitz 16 in der Umfangsrichtung im wesentlichen kontinuierlich ist, er braucht nicht vollständig kontinuierlich zu sein.
Ferner ist zwischen dem inneren Element 12 und dem äußeren Element 13 eine ringförmige Kammer 17 ausgebildet, die als Aufnahmeraum dient, der mit dem Luftausstoßschlitz 16 in Verbindung steht. Ein Verbindungsloch oder Verbindungslöcher 18, die mit der ringförmigen Kammer 17 in Verbindung stehen und an der Außenumfangsfläche offen sind, sind in dem äußeren Element 13 in dessen Umfangsrichtung ausgebildet.
Ferner sind eine Luftzuführleitung oder Luftzuführleitungen 19 mit dem Gehäuse 9 an einer Position oder an Positionen verbunden, die dem Verbindungsloch oder den Verbindungslöchern 18 entsprechen, und Luft von einer nicht gezeigten externen Luftzuführleitung wird der ringförmigen Kammer 17 durch die Luftzuführleitung(en) 19 und das Verbindungsloch (die Verbindungslöcher) 18 zugeführt.
Der Luftausstoßschlitz 16 und die Luftzuführleitung(en) 19 bilden die Luftausstoßeinrichtung. Die Luft wird aus dem ringförmigen Luftausstoßschlitz 16, der sich von der ringförmigen Kammer 17 in der Umfangsrichtung erstreckt, in Richtung zu der Innenumfangsschulterfläche 3B mit einer axialen Durchflußrate ausgestoßen und gleichmäßig und kontinuierlich in der Umfangsrichtung verteilt.
Bei einer solchen Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird eine vorbestimmte sehr kleine Schmierölmenge aus der Ölschmieröffnung 14 in dem Außenring 3 der Innenumfangsschulterfläche 3B zugeführt, wie er oben beschrieben ist. In bezug auf die Innenumfangsschulterfläche 3B wird die aus dem ringförmigen Luftausstoßschlitz 16 ausgestoßene Luft in Richtung zu der Innenseite des Lagers mit einer axialen Durchflußrate geblasen, die in Umfangsrichtung gleichmäßig ist, und das Schmieröl an der Innenumfangsschulterfläche 3B erreicht die Laufringoberfläche 3A des Außenrings 3 dadurch, daß es von diesem Luftstrom mitgerissen wird.
Da die Kugeln 5 umlaufen und an der Laufringoberfläche 3A abrollen und sich außerdem drehen, erreicht das Schmieröl auch die Laufringoberfläche 2A des Innenrings 2. Es wird also eine zufriedenstellende Schmierung bewirkt. Da der Luftausstoßschlitz 16 in der Umfangsrichtung kontinuierlich offen ist, wird an dieser Stelle die ausgestoßene Luft auch in der gesamten Umfangsrichtung vergleichmäßigt, so daß das durch das Laufen der Kugeln verursachte Unterbrechungsgeräusch von ausgestoßener Luft praktisch nicht auftritt. Lärm im Hochfrequenzbereich, der das oben beschriebene Unterbrechungsgeräusch von Luft bildet, das bei der herkömmlichen Vorrichtung auftrat, tritt also selbst bei einer Hochgeschwindigkeitsrotation nicht auf.
Fig. 2 zeigt eine Modifikation der Ausführungsform von Fig. 1 und zeigt, daß die vorliegende Erfindung auch auf andere Lagertypen anwendbar ist, beispielsweise auf ein zylindrisches Wälzlager, wie in dem gezeigten Fall. Es ist zu beachten, daß in Fig. 2 Bereiche, die gleich denjenigen der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen und eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Auch bei dieser in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung sind Bereiche, die gleich denjenigen der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und von einer Beschreibung derselben wird daher abgesehen.
Die Vorrichtung der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß im Vergleich mit der Vorrichtung von Fig. 1 die Ölschmieröffnung 14 in dem Seitenelement 11 ausgebildet ist, daß das Seitenelement 11 einen Näherungsbereich 20 hat, der sich der Innenseite des Lagers derart nähert, daß der in Umfangsrichtung kontinuierliche ringförmige Luftausstoßschlitz 16 zwischen der Innenumfangsfläche des Näherungsbereichs 20 und einer Außenumfangsschulterfläche 2B des Innenrings 2 ausgebildet ist, der sich auf eine solche Weise dreht, daß er radial nach außen in Richtung zu der Innenseite des Lagers geneigt ist, und daß die Ölschmieröffnung 14 an dem Luftausstoßschlitz 16 in Richtung zu der Außenumfangsschulterfläche 2B des Innenrings 2 offen ist.
Bei der Anordnung dieser Ausführungsform wird das Schmieröl aus der Ölschmieröffnung 14 dem Luftausstoßschlitz 16 tropfenweise zugeführt. Dieses Schmieröl wird von dem Luftstrom im Inneren des Luftausstoßschlitzes 16 zu der Innenseite des Lagers transportiert und von der ausgestoßenen Luft einer Laufringoberfläche 2A zugeführt.
Vor dem Erreichen der Laufringoberfläche 2A erreicht außerdem ein Teil des Schmieröls auch die Laufringoberfläche 3A des Außenrings 3 dadurch, daß es von dem radial nach außen gerichteten Luftstrom im Inneren des Lagers aufgrund der Fliehkraft mitgerissen wird, die durch die Rotation des Lagers verursacht wird (sogenannter Pumpeffekt). Das Schmieröl wird also zuverlässig auf den Innen- und Außenring verteilt.
Bei dieser Ausführungsform hat ferner der Näherungsbereich 20 eine Oberfläche 20A, die sich nahe bei der Innenumfangsfläche des Lagerkäfigs 4 befindet und an seiner Seite angeordnet ist, die von der Seite des Innenrings 2 davon abgelegen ist.
Wenn ein Teil des Schmieröls entlang der Oberfläche des Näherungsbereichs 20 transportiert worden ist und die Oberfläche 20A erreicht hat, wird dieses Schmieröl zu der Innenumfangsfläche des Lagerkäfigs 4 transportiert und erreicht von dort die Kugeln 5, die die Wälzelemente sind. Dann werden die Laufringoberflächen 2A und 3A durch diese Kugeln 5 zuverlässig geschmiert.
Da der Luftausstoßschlitz 16 in der Umfangsrichtung kontinuierlich ausgebildet ist, wird wie bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform auch bei dieser Aus führungsform der Lärm nicht stark, der auftritt, wenn die ausgestoßene Luft die Wälzelemente erreicht.
Außerdem ist diese Ausführungsform auch auf ein zylindrisches Wälzlager anwendbar, wie Fig. 4 zeigt, und kann auf die gleiche Weise modifiziert werden, wie die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung entsprechend Fig. 2 modifiziert werden kann. Es ist zu beachten, daß in Fig. 4 Bereiche, die gleich denjenigen von Fig. 3 sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Bei der vorliegenden Erfindung sind zusätzlich zu den in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Varianten verschiedene Modifikationen möglich. In den gezeigten Beispielen sind die die Ölschmierleitung und die Ölschmieröffnung aufweisende Ölschmiereinrichtung und die die Luftzuführleitung und den Luftausstoßschlitz aufweisende Luftausstoßeinrichtung zwar so ausgebildet, daß sie separate Kanäle bilden, die beiden Einrichtungen können jedoch zu einer vereinigt werden, so daß die Luftausstoßeinrichtung auch als die Ölschmiereinrichtung dient.
Eine solche Ausbildung ist als Schmiervorrichtung vom sogenannten Luft-/Öl-Typ geeignet, bei der eine sehr kleine Schmierölmenge auf eine solche Weise transportiert wird, daß sie über die Innenwandoberfläche der Ölschmierleitung kriecht.

Claims

1. Lagerschmiervorrichtung, die folgendes aufweist:

eine Ölschmiereinrichtung (14, 15), um einer Umfangsschulterfläche (2B; 3B) eines Laufrings (2; 3) eines Wälzlagers (1), die an einer Seite einer Laufringoberfläche (2A; 3A) des Laufrings (2; 3) des Wälzlagers (1) angeordnet ist, eine vorbestimmte Schmierölmenge zuzuführen;

eine Luftausstoßeinrichtung (16, 19), um Luft auszustoßen, um das Schmieröl von der Umfangsschulterfläche (2B; 3B) in Richtung der Innenseite des Lagers (1) zu überführen,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Luftausstoßeinrichtung (16, 19) folgendes aufweist: einen Aufnahmeraum (17), der in einem Seitenelement (11) ausgebildet ist, das an einer Seite eines nichtdrehenden Laufrings des Lagers und diesem benachbart so angeordnet ist, daß er Luft von außen aufnimmt, sowie einen Luftausstoßschlitz (16), der mit dem Aufnahmeraum (17) in Verbindung steht, wobei der Luftausstoßschlitz (16) eine ringförmige Gestalt hat, die mit dem Laufring (2; 3) konzentrisch und in einer Umfangsrichtung im wesentlichen kontinuierlich ausgebildet ist, und derart ausgebildet ist, daß er auf eine solche Weise offen ist, daß er in Richtung zu der Innenseite des Lagers orientiert ist.

2. Lagerschmiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Außenring (3) der Laufringe (2, 3) nichtdrehbar ist, wobei die Ölschmiereinrichtung (14, 15) als Ölschmieröffnung (14) ausgebildet ist, die in dem Außenring (3) ausgebildet ist und zu der Umfangsschulterfläche (3B) führt, und wobei der Luftausstoßschlitz (16) an einer im wesentlichen identischen radialen Position wie derjenigen der Umfangsschulterfläche (3B) vorgesehen ist.

3. Lagerschmiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Innenring (2) der Laufringe (2; 3) drehbar ist, wobei das Seitenelement (11) einen Näherungsbereich (20) hat, der sich der Innen seite des Lagers bis zu einer Position nähert, die sich nahe einer Umfangsschulterfläche (2B) des Innenrings (2) befindet, wobei ein ringförmiger Schlitz als Luftausstoßschlitz (16) zwischen einer Innenumfangsfläche des Näherungsbereichs (20) des Seitenelements (11) und der Umfangsschulterfläche (2B) des Innenrings (2) ausgebildet ist, und wobei die Ölschmiereinrichtung (14, 15) von einer Ölschmieröffnung (14) gebildet ist, die in dem Seitenelement (11) derart vorgesehen ist, daß sie zu einem Zwischenbereich des Luftausstoßschlitzes (16) führt.

4. Lagerschmiervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Näherungsbereich (20) eine Oberfläche (20A) hat, die sich nahe bei einer Innenumfangsfläche eines Lagerkäfigs (4) befindet und an einer Seite davon angeordnet ist, die von einer Innenringseite (2) davon abgelegen ist.

5. Lagerschmiervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Luftausstoßschlitz (16) derart ausgebildet ist, daß er radial nach außen in Richtung zu der Innenseite des Lagers geneigt ist.

6. Lagerschmiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Luftausstoßeinrichtung (16, 19) auch als Ölschmiereinrichtung (14, 15) dient und wobei das Schmieröl von der in dem Luftausstoßschlitz (16) strömenden Luft derart transportierbar ist, daß es über eine Innenwandoberfläche des Luftausstoßschlitzes (16) kriecht.