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Title:
METHOD FOR PRODUCING A SEAL RUNNING SURFACE ON A BEARING RING, AND LARGE ROLLING BEARING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/187793
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a method for producing a circumferential seal running surface (1) on a bearing ring of a large rolling bearing, wherein the seal running surface (1) is machined by turning in a first work step and the turned surface is subsequently given a specified surface roughness by grinding by means of an abrasive disk (2). According to the invention, in order to provide a production method for a circumferential seal running surface on a bearing ring of a large rolling bearing, which production method leads to large rolling bearings with improved sealing tightness, the abrasive disk performs an oscillating motion relative to the seal running surface (1) during the grinding, the oscillating motion covering the entire axial width of the seal running surface (1), and the oscillating motion of the abrasive disk (2) being carried out in such a way that a surface structure formed in the seal running surface (1) by the turning, by means of which surface structure escape of lubricant from the interior of the bearing is facilitated during the rotation of the bearing, is at least neutralized.

Inventors:
BURTCHEN MARCO (DE)
TÖFKE MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/056974
Publication Date:
September 24, 2020
Filing Date:
March 13, 2020
Export Citation:
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Assignee:
THYSSENKRUPP AG (DE)
THYSSENKRUPP ROTHE ERDE GERMANY GMBH (DE)
International Classes:
F16C33/78; B24B19/06; F16C33/64; F16J15/16; F16J15/3244
Domestic Patent References:
WO2018087433A12018-05-17
Foreign References:
JPH08254213A1996-10-01
DE102017107005B32018-09-13
US4856235A1989-08-15
FR2488178A11982-02-12
DE102015102867A12016-09-01
JP2007162774A2007-06-28
DE102017107005B32018-09-13
DE102015102867A12016-09-01
Attorney, Agent or Firm:
THYSSENKRUPP INTELLECTUAL PROPERTY GMBH (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen einer umlaufenden Dichtungslauffläche (1 ) an einem Lagerring eines Großwälzlagers, wobei die Dichtungslauffläche (1 ) in einem ersten Arbeitsschritt durch Drehen bearbeitet wird und die abgedrehte Fläche

anschließend durch Schleifen mittels einer Schleifscheibe (2) eine vorgegebene Oberflächenrauheit erhält,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Schleifscheibe während des Schleifens eine Oszillationsbewegung relativ zu der Dichtungslauffläche (1 ) ausführt, wobei die Oszillationsbewegung die gesamte axiale Breite der Dichtungslauffläche (1 ) abdeckt, und wobei die

Oszillationsbewegung der Schleifscheibe (2) derart erfolgt, dass eine durch das Drehen in die Dichtungslauffläche (1 ) eingebrachte Oberflächenstruktur, durch welche während der Rotation des Lagers ein Austreten von Schmiermittel aus dem Inneren des Lagers heraus begünstigt wird, zumindest neutralisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass in die Dichtungslauffläche (1 ) durch das Schleifen mit der Schleifscheibe (2) eine Oberflächenstruktur eingebracht wird, durch welche während der Rotation eines die Dichtungslauffläche (1 ) tragenden Bauteils einem Austreten von

Schmiermittel aus dem Inneren des Lagers heraus entgegengewirkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass ein zwischen einer Rotationsachse (R) der Schleifscheibe (2) und einer die Dichtungslauffläche (1 ) beinhaltenden Ebene (E) eingeschlossener Winkel veränderbar ist.

4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass auf eine Zustellbewegung der Schleifscheibe (2) jeweils eine

Oszillationsbewegung der Schleifscheibe (2) erfolgt, wobei die Oszillationsbewegung der Schleifscheibe (2) in wesentlichen quer und bevorzugt senkrecht zu der Richtung der Zustellbewegung der Schleifscheibe (2) erfolgt.

5. Großwälzlager mit einem ersten Lagerring, einem zweiten Lagerring, einer

zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerring wirksamen, das Lager gegenüber der Umgebung abdichtenden Dichtung, wobei an dem Lagerring eine

Dichtungslauffläche (1 ) ausgebildet ist, die mit einer Dichtlippe der Dichtung zusammenwirkt, wobei die Dichtungslauffläche eine vorgegebene

Oberflächenrauheit aufweist, und wobei im Lagerinneren ein Schmiermittel vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Dichtungslauffläche (1 ) eine Oberflächenstruktur aufweist, die bei sich drehendem Lager eine von der Dichtung weg auf das Lagerinnere hin gerichtete Förderwirkung auf das Schmiermittel ausübt.

Description:
Verfahren zum Herstellen einer Dichtungslauffläche an einem Lagerring sowie Großwälzlager

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer umlaufenden Dichtungslauffläche an einem Lagerring eines Großwälzlagers, wobei die Dichtungslauffläche in einem ersten Arbeitsschritt durch Drehen bearbeitet wird und die abgedrehte Fläche anschließend durch Schleifen mittels einer Schleifscheibe eine vorgegebene Oberflächenrauheit erhält.

Aus der DE 10 2017 107 005 B3 ist ein abgedichtetes Wälzlager bekannt, bei dem das Problem der Leckage von Schmiermittel wie zum Beispiel Lagerfett angesprochen wird. Aus dieser Druckschrift ist es bekannt, dass die Dichtungslaufflächen eines Lagerrings eines Großwälzlagers durch ein spanendes Fertigungsverfahren und eine daran anschließende Oberflächenbehandlung insbesondere in der Form von Schleifen hergestellt werden.

In der Druckschrift DE 10 2017 107 005 B3 wird ein bestimmter technischer Grund für das Auftreten von Leckagen herausgegriffen und betrachtet, nämlich ein pulsierender Verdrängungseffekt, der von den bewegten Wälzkörpern ausgeht und auf das Lagerfett einwirkt. Es wird ausgeführt, dass ein Grund für auftretende Leckagen bei Großwälzlagern im Bereich der verbauten Radialwellendichtringe in dem von den bewegten Wälzkörpern verdrängten Schmiermittel bzw. Lagerfett liege. Infolge eines pulsierenden Verdrängungseffektes werde das Lagerfett gegen die Dichtlippe des Radialwellendichtrings geschleudert, sodass hohe lokale Druckspitzen an der Dichtlippe entstünden, denen die Dichtlippe des Radialwellendichtrings nicht dauerhaft standhalten kann. Um einen unkontrollierten Austritt von Schmiermittel zuverlässig zu vermeiden schlägt die DE 10 2017 107 005 B3 eine konstruktive Ausgestaltung vor, durch die eine vergleichsweise große Distanz zwischen dem Radialwellendichtring und den Wälzkörpern des Wälzlagers erreicht wird, sodass die Druckbelastung der Dichtlippe des Radialwellendichtrings durch hydraulische Verdrängungseffekte des Schmiermittels infolge der abrollenden Wälzkörper vergleichsweise gering und eine dortige Leckageneigung verringert ist. Um die Leckage von Schmiermittel aus Großwälzlagern zu verringern wurden außerdem Lösungen entwickelt, bei denen das Schmiermittel von der Dichtung weg in Richtung des Lagerinneren transportiert wird. Ein Beispiel für einen derartigen Lösungsansatz ist die DE 10 2015 102 867 A1. Bei diesen Lösungen wird nicht auf die Dichtung oder Dichtungslauffläche selbst eingewirkt, sondern es wird die Schmiermittelmenge reduziert, die an der Dichtung ansteht.

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem anderen technischen Grund für das Auftreten von Leckagen bei Großwälzlagern als die DE 10 2017 107 005 B3 und verfolgt einen ganz anderen Lösungsansatz als die DE 10 2015 102 867 A1.. Im Rahmen der Erfindung wurde nämlich erstmals erkannt, dass ein Grund für den Austritt von Schmiermittel aus dem Lager trotz einer vorhandenen Abdichtung darin bestehen kann, dass das Schmiermittel durch die Drehung des Lagers aus dem Lager heraus gefördert werden kann. Es wurde erkannt, dass die Drehung des Lagers dann eine Förderwirkung auf das Schmiermittel ausüben kann, wenn die Dichtungslauffläche eine bestimmte Oberflächenstruktur aufweist, welche bei Drehung des Lagers eine fördernde Wirkung vom Lagerinneren weg nach außen auf das Schmiermittel bewirkt. Dieses bislang unerkannt gebliebene Problem zu erkennen bildet einen wesentlichen Beitrag zu der vorliegenden Erfindung.

Bei der Herstellung der Dichtungslauffläche an einem Lagerring eines Großwälzlagers wird die Dichtungslauffläche zunächst durch Drehen bearbeitet. Dabei kann über das Drehwerkzeug in die Dichtungslauffläche eine Oberflächenstruktur eingebracht werden, die bei sich drehendem Lager einen Austritt von Schmiermittel aus dem Lager begünstigt bzw. hervorruft. So kann durch das Drehen z.B. eine schneckenförmige Oberflächenstruktur ausgebildet werden, welche bei rotierendem Lager wie eine Art Förderschnecke auf das Schmiermittel einwirkt und dieses gegen die Dichtung und aus dem Lager heraus fördert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für eine umlaufende Dichtungslauffläche an einem Lagerring eines Großwälzlagers anzugeben, dass zu Großwälzlagern mit verbesserter Dichtheit führt. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein Großwälzlager anzugeben, dass eine verbesserte Dichtheit aufweist.

Hinsichtlich des Herstellungsverfahrens wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den auf den unabhängigen Verfahrensanspruch rückbezogenen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.

Hinsichtlich des Großwälzlagers wird die vorstehende Aufgabe gelöst durch ein Großwälzlager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Großwälzlagers ergeben sich aus den auf den unabhängigen Sachanspruch rückbezogenen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.

Ein wesentlicher Anteil beim Zustandekommen der vorliegenden Erfindung liegt in der Erkenntnis, dass durch die Bearbeitung der Dichtungslauffläche durch Drehen eine bestimmte Oberflächenstruktur in die Dichtungslauffläche eingebracht werden kann, durch die bei sich drehendem Lager eine Förderwirkung nach außen auf das Schmiermittel ausgeübt wird. Eine weitere wichtige Erkenntnis beim Zustandekommen der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Förderwirkung der Dichtungslauffläche durch das sich an das Drehen anschließende Schleifen nicht oder zumindest nicht vollständig aufgehoben wird. Zwar kann durch die auf die spanende Bearbeitung durch Drehen folgende Oberflächenbehandlung der Dichtungslauffläche durch Schleifen deren Oberflächenrauheit auf die erforderlichen Werte gebracht werden, die für ein problemloses Zusammenwirken mit der Dichtung notwendig sind. Jedoch kann selbst bei zulässigen, innerhalb der Toleranzwerte liegenden Rauheitswerten der Dichtungslauffläche die vorstehend beschriebene Förderwirkung auf das Schmiermittel erhalten bleiben.

Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ist vorgesehen, dass die für das Schleifen zu verwendende Schleifscheibe während des Schleifens eine Oszillationsbewegung relativ zu der Dichtungslauffläche ausführt, wobei die Oszillationsbewegung die gesamte Breite der Dichtungslauffläche abdeckt, und wobei die Oszillationsbewegung der Schleifscheibe derart erfolgt, dass eine durch das Drehen in die Dichtungslauffläche eingebrachte Oberflächenstruktur, durch welche während der Rotation des Lagers ein Austreten von Schmiermittel aus dem Inneren des Lagers heraus begünstigt wird, zumindest neutralisiert wird.

Die erfindungsgemäße Oszillationsbewegung der Schleifscheibe erfolgt abwechselnd mit einer Zustellbewegung der Schleifscheibe. Zunächst wird die Schleifscheibe an die zu schleifende Oberfläche zugestellt (Zustellbewegung), dann wird die Schleifscheibe oszillierend quer zur Richtung der Zustellbewegung, insbesondere senkrecht zur Richtung der Zustellbewegung verfahren. Anschließend wird die Schleifscheibe in einer weiteren Zustellbewegung weiter in Richtung der zu schleifenden Oberfläche zugestellt, und danach erneut oszillierend verfahren. Die Zustellbewegung erfolgt im Bereich von 1/1000-10/1000 mm, idealerweise im Bereich von 2/1000-5/1000 mm. Die Oszillationsbewegung erfolgt quer zur Richtung der Zustellbewegung, bevorzugt senkrecht zur Richtung der Zustellbewegung der Schleifscheibe.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird in die Dichtungslauffläche durch das Schleifen mit der Schleifscheibe eine Oberflächenstruktur eingebracht, durch welche während der Rotation des Lagers einem Austreten von Schmiermittel aus dem Inneren des Lagers heraus entgegengewirkt wird. Auf diese Weise wird einer Leckage von Schmiermittel aktiv entgegengewirkt.

Für eine saubere Abdichtung zwischen Oberfläche und Dichtlippe kann eine diffuse Fläche geschliffen werden. Dies ist insbesondere bei Schwenklagern möglich.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist ein zwischen einer Rotationsachse der Schleifscheibe und einer die Dichtungslauffläche beinhaltenden Ebene eingeschlossener Winkel veränderbar. Durch die Veränderung dieses Winkels können unterschiedliche Oberflächenstrukturen durch das Schleifen in die Dichtungslauffläche eingebracht werden. Durch die Änderung dieses Winkels ist es zudem möglich, bei der Bearbeitung verschiedener Raumlagen der Dichtungslauffläche die Keilspitze der Schleifscheibe so zu positionieren, dass auch kleinste Bereiche an der Oberfläche (insbesondere auch im Bereich der Kanten) geschliffen werden können. In Bezug auf das erfindungsgemäße Großwälzlager geht die Erfindung aus von einem Großwälzlager mit einem ersten Lagerring, einem zweiten Lagerring, einer zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerring wirksamen, das Lager gegenüber der Umgebung abdichtenden Dichtung, wobei an dem Lagerring eine Dichtungslauffläche ausgebildet ist, die mit einer Dichtlippe der Dichtung zusammenwirkt, wobei die Dichtungslauffläche eine vorgegebene Oberflächenrauheit aufweist, und wobei im Lagerinneren ein Schmiermittel vorgesehen ist. Erfindungsgemäß weist die Dichtungslauffläche eine Oberflächenstruktur auf, die bei sich drehendem Lager eine von der Dichtung weg auf das Lagerinnere hin gerichtete Förderwirkung auf das Schmiermittel ausübt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch

Fig. 1 das erfindungsgemäße Schleifverfahren in einer ersten Ausführungsform der Erfindung

Fig. 2 das erfindungsgemäße Schleifverfahren in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung

Fig. 3 das erfindungsgemäße Schleifverfahren in einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung die Anordnung der Schleifscheibe 2 relativ zu einer Dichtungslauffläche 1. die Schleifscheibe 2 rotiert um eine Rotationsachse R. Der Doppelpfeil 3 zeigt die Zustellbewegung der Schleifscheibe 2 zum Werkstück 4 an. Die erfindungsgemäße Oszillationsbewegung der Schleifscheibe 2 relativ zu der Dichtungslauffläche 1 wird durch den Doppelpfeil 5 angegeben. In der Ausführungsform nach Fig. 1 erfolgt die Zustellung der Schleifscheibe 2 in horizontaler Richtung und damit in senkrechter Richtung zur senkrecht ausgerichteten Dichtungslauffläche 1. Die Oszillationsbewegung erfolgt senkrecht zur Zustellbewegung der Schleifscheibe 2. Der zwischen der Rotationsachse R der Schleifscheibe 2 und der die Dichtungslauffläche 1 beinhaltenden Ebene E eingeschlossene Winkel ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 unendlich, d.h. die Rotationsachse R und die Ebene E sind parallel zueinander. Erfindungsgemäß kann die Ausrichtung der Schleifscheibe 2 und/oder der Dichtungslauffläche 1 derart verändert werden, dass der Winkel, der von der Rotationsachse R und der Ebene E eingeschlossen wird, verändert wird. Durch die Veränderung dieses Winkels können unterschiedliche Oberflächenstrukturen durch das Schleifen mit der Schleifscheibe 2 in die Dichtungslauffläche 1 eingebracht werden. Durch die Änderung dieses Winkels ist es zudem möglich, bei der Bearbeitung verschiedener Raumlagen der Dichtungslauffläche die Kante der Schleifscheibe so zu positionieren, dass auch kleinste Bereiche an der Oberfläche geschliffen werden können. Insbesondere kann die Dichtungslauffläche auf diese Weise auch im Bereich ihrer Kanten geschliffen werden.

Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kommt eine profilierte Schleifscheibe 2 zum Einsatz. Der Doppelpfeil 3 gibt die Zustellbewegung der Schleifscheibe 2 zum Werkstück 4 an. Ebenso gibt der Doppelpfeil 5 die Oszillationsbewegung der Schleifscheibe 2 an, die diese relativ zu der Dichtungslauffläche 1 ausführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt der zwischen der Rotationsachse R und der Ebene E eingeschlossene Winkel 45°. Dieser Winkel kann durch Veränderung der Ausrichtung bzw. Anstellung der Schleifscheibe 2 und/oder Veränderung der Ausrichtung der Dichtungslauffläche 1 verändert werden. Durch die Veränderung dieses Winkels können unterschiedliche Oberflächenstrukturen durch das Schleifen mit der Schleifscheibe 2 in die Dichtungslauffläche 1 eingebracht werden. Durch die Änderung dieses Winkels ist es zudem möglich, bei der Bearbeitung verschiedener Raumlagen der Dichtungslauffläche 1 die Keilspitze der Schleifscheibe 2 so zu positionieren, dass auch kleinste Bereiche an der Oberfläche der Dichtungslauffläche 1 geschliffen werden können. Insbesondere kann die Dichtungslauffläche 1 auf diese Weise auch im Bereich ihrer Kanten geschliffen werden.

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Die zu schleifende Oberfläche der Dichtungslauffläche 1 ist hier horizontal ausgerichtet, nicht vertikal wie in den Fig. 1 und 2. Der Vergleich der Ausführungsform gemäß Fig. 3 mit den Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 und 2 zeigt, dass die Dichtungslauffläche 1 unterschiedliche Raum lagen aufweisen kann. Durch eine Änderung des Winkels, der zwischen der Rotationsachse R und der die Dichtungslauffläche 1 beinhaltenden Ebene E eingeschlossen wird, ist es möglich, die Keilspitze der Schleifscheibe 2 so zu positionieren, dass auch kleinste Bereiche an der Oberfläche der Dichtungslauffläche 1 geschliffen werden können. Auf diese Weise kann die gewünschte Oberflächenqualität und Oberflächenstruktur bis unmittelbar an die Kante der Dichtungslauffläche 1 heran sichergestellt werden.

Für alle Ausführungsformen der Erfindung gilt, dass die Schleifscheibe 2 auch breiter sein kann als die zu schleifende Oberfläche. Die Schleifscheibe 2 ist insbesondere bei schmaleren Dichtungslaufflächen 1 breiter als die zu schleifende Oberfläche selbst.

Bezugszeichenliste

1 Dichtungslauffläche

2 Schleifscheibe

3 Doppelpfeil

4 Werkstück

5 Doppelpfeil

R Rotationsachse

E Ebene