CH659510A5

CH659510A5 - Hydrodynamische lageranordnung.

Info

Publication number: CH659510A5
Application number: CH3283/83A
Authority: CH
Inventors: Erich John; Erich-Banda Pollak
Original assignee: Renk Ag Zahnraeder
Priority date: 1982-08-21
Filing date: 1983-06-15
Publication date: 1987-01-30
Also published as: US4514099A; DE3231133A1

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Lageranordnung gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Lager können nur begrenzt belastet und mit begrenzter Drehzahl betrieben werden. Beide Faktoren bestimmen im wesentlichen die im Lager in Form von Wärme erzeugte Verlustleistung, welche durch Strömungsmittel, normalerweise zur Kühlung und Lagerschmierung dienendes Öl, abgeführt werden muss. Die Abführung des Strömungsmittels und damit auch die Wärmeabführung wird stark vom Verhältnis von Lagerbreite zu Lagerdurchmesser beeinflusst. Bei vorgegebener Lagerbelastung kann die Verlustleistung durch Verringerung der Lagerdrehzahl bzw. der Drehzahl des im Lager gelagerten Zapfens oder der im Lager gelagerten Welle verringert werden. Dies erfordert jedoch bei gleichbleibender Belastung eine Vergrösserung des Breiten-Durchmesser-Ver-hältnisses. Mit zunehmender Lagerbreite wird jedoch der Wärmetransport aus dem Lager immer schwieriger, und die Lagerspitzentemperaturen im Bereich des höchsten Lagerdruckes können auf unzulässig hohe Werte ansteigen. Je breiter ein Lager ist, desto schwieriger wird es auch, über die gesamte Lagerbreite eine gleichmässige Lastverteilung zu erzielen.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, unzulässig hohe Temperaturen durch eine bessere Wärmeabfuhr und gleichmässige Lastverteilung in der Lageranordnung zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird gemäss dem Kennzeichen von Patentanspruch 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.

Durch die Erfindung wird die Belastung, die von einem relativ breiten Lager aufgenommen werden könnte, auf zwei funktionell unabhängig voneinander arbeitende Lager aufgeteilt, die miteinander organisch verbunden sind und über eine, ihnen gemeinsame Gelenkanordnung um einen Mittelpunkt schwenkbar sind, der in der Lagerachse symmetrisch in der Mitte zwischen den beiden Lagern liegt. Damit ist ein vollkommener Lastdruckausgleich auf beide Lager gewährleistet. Gleichzeitig wird durch eine in der Lagerbohrung symmetrisch in der Mitte zwischen den beiden Lagern angeordnete Strömungsmittelableitung die Hälfte des aus beiden Lagern austretenden Strömungsmittels aufgenommen, während die andere Hälfte des Strömungsmittels über die Lagerbohrung in entgegengesetzten Axialrichtungen an den äusseren Lagerstirnseiten austritt. Damit erhält man gemäss der Erfindung einen doppelt so grossen Austrittsquerschnitt und nur einen halb so langen Strömungsweg für das abfliessende Strömungsmittel als bei den bekannten Lagern, bei welchen das Strömungsmittel nur zu den äusseren Stirnseiten hin abfliessen kann.

Mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen als Beispiele beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt einer Lageranordnung nach der Erfindung längs der Ebene I-I von Fig. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Lageranordnung längs der Ebene II-II von Fig. 1, und

Fig. 3 einen Fig. 1 ähnlichen Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Die hydrodynamische Lageranordnung nach der Erfindung enthält einen einstückigen inneren Lagerkörper 1, an welchem zwei axial nebeneinander angeordnete hydrodynamische Radiallager 2 und 3 mit inneren Lagerringen 4 und 5 gebildet sind. In der Lagerbohrung 6 des Lagerkörpers 1 sind hydrodynamische Lagertaschen 7 gebildet, welche über Radialbohrungen 8 mit dem Aussenumfang 9 des Lagerkörpers 1 in Verbindung stehen. In der Lagerbohrung 6 ist zwischen den beiden Radiallagern 2 und 3 eine Ringnut 10 gebildet, die über mindestens eine achsparallele Bohrung 11 im Lagerkörper 1 mit den äusseren Stirnseiten 12 und 13 der Lageranordnung in Verbindung steht.

Der Aussenumfang 9 des inneren Lagerkörpers 1 ist mit einer Gelenk-Kugelausschnittfläche 16 versehen, die sich in einer zylindrischen Axialbohrung 18 eines den Lagerkörper 1 umgebenden Gehäuses 20 abstützt. Der Krümmungsmittelpunkt 22 der Gelenk-Kugelausschnittfläche 16 liegt in der Lagerachse 24 in der Mitte zwischen den beiden Lager-Mitten 26 und 28. Die Gelenk-Kugelausschnittfläche 16 liegt an einem zylindrischen Bohrungsabschnitt 19 der Gehäusebohrung 18 an, so dass der Lagerkörper 1 Schränkungsbewe-gungen einer gelagerten Welle 30 in jeder beliebigen Richtung folgen kann, wodurch unabhängig von der Grösse der Lagerbelastung und der daraus resultierenden Wellenverformung stets beide Lager 2 und 3 und damit die gesamte Lager2

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anordnung gleichmässig belastet sind und keine örtlich begrenzten Belastungsspitzen auftreten.

Axial auf beiden Seiten der Gelenk-Kugelausschnittfläche 16 befinden sich zwischen dem Lagerkörper 1 und dem Gehäuse 20 Ringspalten 34 und 36, deren radiale Grösse so gewählt ist, dass der Lagerkörper 1 in dem Gehäuse 20 Schwenkbewegungen um den Kugelmittelpunkt 22 ausführen kann. In den Ringspalten 34 und 36 befinden sich Kolbenringdichtungen 38, welche ein Abfliessen von Strömungsmittel aus den Ringspalten 34 und 36 in axialer Richtung verhindern. Dadurch sind zwischen den Kolbenringdichtungen 38 und der Gelenk-Kugelausschnittfläche 16 bzw. zwischen dem Lagerkörper 1 und dem Gehäuse 20 Ringräume 40 und 42 gebildet, in welche Radialbohrungen 44 des Gehäuses 20 münden, die mit einer im Gehäuse 20 parallel zur Lagerachse 24 gebildeten Längsbohrung 46 verbunden sind. Die Bohrungen 44,46, 8 bilden zusammen mit den Ringräumen 40 und 42 eine Zuleitung für Strömungsmittel, normalerweise Öl, zu den Lagertaschen 7 der beiden Lager 2 und 3. Die im Lagerkörper 1 gebildete Ringnut 10 und Bohrung 11 bilden eine Ableitung zur Abfuhr ungefähr der Hälfte des Strömungsmittels aus der Lagerbohrung 6, während die andere Hälfte des Strömungsmittels zwischen der Lagerbohrung und der gelagerten Welle 30 in entgegengesetzten Richtungen zu den Lagerstirnseiten 12 und 13 im wesentlichen axial nach aussen strömt. Damit wird der Strömungsweg gegenüber einem Lager, welches die Breite von beiden Lagern 2 und 3 zusammen hat, auf ungefähr die Hälfte halbiert. Damit ist die Verweilzeit des Strömungsmittels kürzer s und die Erwärmung entsprechend geringer.

Abweichend von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform können die beiden Lager 2 und 3 unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise verschieden breit sein.

Ferner kann der Lagerkörper 1 aus mehreren Teilen bestehen, die starr miteinander verbunden sind.

Gemäss einer weiteren Ausführung nach Fig. 3 kann es sich als nützlich erweisen, wenn die Strömungsmittelzufuhr für beide Lager einseitig erfolgt, beispielsweise am einen 15 Lager 2 durch eine Radialbohrung 44 im Gehäuse 20 zum Ringraum 40 und von diesem über mindestens eine Radialbohrung 52 und achsparallele Bohrung 54 des inneren Lagerkörpers 1 sowie Radialbohrung 8 zur Lagertasche 7 des anderen Lagers 4, während an der diametral gegenüberlie-20 genden Umfangsseite mindestens eine Ableitung 56 von der Ringnut 10 auf kurzem Weg zum Aussenumfang 9 des Lagerkörpers 1 führt. Damit wird vermieden, dass das Strömungsmittel die Lagerteile zusätzlich aufheizt. In Fig. 3 sind den Fig. 1 und 2 entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen 25 wie in diesen Fig. 1 und 2 versehen.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

659 510 PATENTANSPRÜCHE

1. Hydrodynamische Lageranordnung mit einer Strömungsmittelleitung zur Strömungsmittelzufuhr zur Lagergleitfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Lagerringe (4,5) von axial nebeneinander angeordneten hydrodynamischen Radiallagern (2,3) miteinander verbunden sind und einen inneren Lagerkörper (1) bilden, dass der innere Lagerkörper in einem Gehäuse (20) kugelgelenkig um einen Mittelpunkt (22) schwenkbar gelagert ist, der in der Lagerachse (24) symmetrisch in der Mitte zwischen den beiden Lager-Mitten (26,28) liegt, und dass in der Lagerbohrung (6) des Lagerkörpers ( 1 ) zwischen den beiden Lagern (2,3) eine Strömungsmittelableitung (10) gebildet ist, durch welche ein Teil des Strömungsmittels abfliesst, während ein anderer Teil aus der Lagerbohrung axial in entgegengesetzten Richtungen zu den äusseren Lagerstirnseiten (12, 13) abfliesst.

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenumfang (9) des inneren Lagerkörpers ( 1 ) mit einer Gelenk-Kugelausschnittfläche (16) versehen ist, die sich im Gehäuse (20) abstützt.

3. Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gelenk-Kugelausschnittfläche (16) in einem zylindrischen Bohrungsabschnitt (19) des Gehäuses (20) abstützt.

4. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsmittelableitung (10) eine symmetrisch zwischen den beiden Radiallagern (2, 3) in der Lagerbohrung (6) gebildete Ringnut aufweist.

5. Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im inneren Lagerkörper (1) mindestens eine in die Ringnut ( 10) mündende Bohrung ( 11 ) im wesentlichen parallel zur Lagerachse (24) gebildet ist, die ein Teil der Strömungsmittelableitung ist.

6. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Strömungsmittelzufuhr im Gehäuse (20) Leitungsabschnitte (44,46) vorgesehen sind, die mit in der Lagerbohrung (6) gebildeten Lagertaschen (7) der beiden Radiallager (2,3) des inneren Lagerkörpers (1) in Verbindung stehen.

7. Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Gehäuse (20) und Lagerkörper (1) Ringräume (40,42) gebildet sind, über welche die Leitungsabschnitte (44,46) des Gehäuses mit zu den Lagertaschen (7) führenden Leitungsabschnitten (8) des Lagerkörpers (1) verbunden sind.