CH697900B1

CH697900B1 - Thrust bearing assembly.

Info

Publication number: CH697900B1
Application number: CH01066/08A
Authority: CH
Inventors: Georg Rieder; Dietmar Wutz
Original assignee: Man Diesel Se
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2012-03-15
Also published as: DE102007044523A1; CH697900A2; KR101491587B1; CN101392797A; CN101392797B; KR20090029633A; JP2009074690A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axiallageranordnung, insbesondere für hohe Drehzahlen, mit einer ortsfesten Stützfläche (14) und einem an einer zu lagernden Welle (12) vorgesehenen Axiallagerbund (16), welcher eine Lagerfläche (18) zum axialen Abstützen an der Stützfläche (14) aufweist. Erfindungsgemäss weist der rotationssymmetrische Axiallagerbund (16), in radialer Richtung betrachtet, bezüglich der Lagerfläche (18) eine Massenverteilung auf, durch die bei hohen Drehzahlen im Axiallagerbund (16) ein in Richtung der Lagerfläche (18) wirkendes Biegemoment entsteht, welches einer durch die hohen Drehzahlen verursachten Verformung der Lagerfläche (18) des Axiallagerbundes (16) von der Stützfläche (14) weg entgegenwirkt.The invention relates to a thrust bearing arrangement, in particular for high rotational speeds, with a stationary support surface (14) and an axial bearing collar (16) provided on a shaft (12) which has a bearing surface (18) for axial support on the support surface (14) , According to the invention, the rotationally symmetrical axial bearing collar (16), viewed in the radial direction, with respect to the bearing surface (18) on a mass distribution through which at high speeds in Axiallagerbund (16) in the direction of the bearing surface (18) acting bending moment, which one through the high speeds caused deformation of the bearing surface (18) of the thrust bearing collar (16) from the support surface (14) counteracts away.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Axiallageranordnung, insbesondere für hohe Drehzahlen, mit einer ortsfesten Stützfläche und einem an einer zu lagernden Welle vorgesehenen Axiallagerbund, welcher eine Lagerfläche zum axialen Abstützen an der Stützfläche aufweist. The invention relates to a thrust bearing assembly, in particular for high speeds, with a stationary support surface and provided on a shaft to be supported Axiallagerbund having a bearing surface for axial support on the support surface.

[0002] Eine Axiallageranordnung der eingangs genannten Art ist bereits seit langem bekannt. Ein Beispiel für eine aus dem Stand der Technik bekannte Axiallageranordnung a zeigt Fig. 4, in der die obere Hälfte der Axiallageranordnung a als Längsschnitt entlang der Rotationsachse R dargestellt ist. An axial bearing arrangement of the type mentioned has long been known. An example of a known from the prior art thrust bearing assembly a, Fig. 4, in which the upper half of the thrust bearing assembly a is shown as a longitudinal section along the axis of rotation R.

[0003] Die Axiallageranordnung a hat eine ortsfeste Stützfläche b, die beispielsweise in einem Lagergehäuse der Axiallageranordnung a vorgesehen ist. Die Welle c ist zur axialen Lagerung mit einem Axiallagerbund d versehen. Der Axiallagerbund d hat eine rechtwinklig zur Rotationsachse R der Welle c verlaufende Lagerfläche e, mit der der Axiallagerbund d an der Stützfläche b zur Anlage kommt, wenn die Welle c in axialer Richtung gegen die Stützfläche b vorgespannt ist. The thrust bearing assembly a has a stationary support surface b, which is provided for example in a bearing housing of the thrust bearing assembly a. The shaft c is provided for axial bearing with an axial bearing collar d. The axial bearing collar d has a bearing surface e running at right angles to the axis of rotation R of the shaft c, with which the axial bearing collar d abuts the support surface b when the shaft c is biased against the support surface b in the axial direction.

[0004] Bei Verwendung einer Axiallageranordnung a, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, hat sich gezeigt, dass bei hohen Drehzahlen der Welle c, insbesondere bei Drehzahlen von mehreren tausend Umdrehungen pro Minute, eine Verformung des Axiallagerbundes d auftritt, bei der sich der Axiallagerbund d von der Stützfläche b mit zunehmenden Abstand von der Rotationsachse R wegbiegt, wie in Fig. 4 durch die gestrichelte Darstellung des Axiallagerbundes c zum besseren Verständnis nicht massstabsgerecht angedeutet ist. Dabei nimmt die axiale Vorspannung zwischen der Stützfläche b und der Lagerfläche e mit zunehmendem radialen Abstand von der Rotationsachse R ab. Die ungleichmässige Vorspannung der Axiallageranordnung a führt zu ungleichmässigem Verschleiss sowohl an der Stützfläche b als auch an der Lagerfläche e. Ferner muss die Welle c mit entsprechend höherer Vorspannkraft axial vorgespannt sein, um eine ausreichende axiale Vorspannung für die Lagerung sicherzustellen. When using a thrust bearing assembly a, as shown in Fig. 4, it has been shown that at high speeds of the shaft c, in particular at speeds of several thousand revolutions per minute, a deformation of the Axiallagerbundes d occurs, in which the Axiallagerbund d bends away from the support surface b with increasing distance from the rotation axis R, as indicated in Fig. 4 by the dashed line representation of the Axiallagerbundes c for better understanding not to scale. In this case, the axial bias between the support surface b and the bearing surface e decreases with increasing radial distance from the axis of rotation R. The uneven bias of the thrust bearing assembly a leads to uneven wear both on the support surface b and on the bearing surface e. Furthermore, the shaft c must be axially biased with a correspondingly higher biasing force to ensure sufficient axial preload for storage.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Axiallageranordnung der eingangs genannten Art zu verbessern, und insbesondere so weiterzubilden, dass mit vergleichsweise geringem Aufwand der Verschleiss an der Stützfläche und der Lagerfläche der Axiallageranordnung vermindert ist. The object of the invention is to improve a thrust bearing assembly of the type mentioned, and in particular so educate that with relatively little effort the wear on the support surface and the bearing surface of the thrust bearing assembly is reduced.

[0006] Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch einen Axiallageranordnung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass der rotationssymmetrische Axiallagerbund in radialer Richtung betrachtet bezüglich der Lagerfläche eine Massenverteilung aufweist, durch die bei hohen Drehzahlen im Axiallagerbund ein in Richtung der Lagerfläche wirkendes Biegemoment entsteht, welches einer durch die hohen Drehzahlen verursachten Verformung der Lagerfläche des Axiallagerbundes von der Stützfläche weg entgegenwirkt. According to the invention this object is achieved by a thrust bearing arrangement with the features of claim 1 and in particular characterized in that the rotationally symmetrical Axiallagerbund considered in the radial direction with respect to the bearing surface has a mass distribution, by acting at high speeds in Axiallagerbund a bending direction in the direction of the bearing surface arises, which counteracts caused by the high speeds deformation of the bearing surface of the thrust bearing collar away from the support surface.

[0007] Wie Versuche gezeigt haben, ist es möglich, durch eine gezielte Massenverteilung im Axiallagerbund ein definiertes Biegemoment zu erzeugen, das einer durch die hohen Drehzahlen verursachten Verformung der Lagerfläche des Axiallagerbundes von der Stützfläche weg entgegenwirkt. Wie der Grad der unerwünschten Verformung ist auch das Biegemoment seinerseits von der Drehzahl abhängig. Durch entsprechende Massenverteilung im Axiallagerbund, die sich beispielsweise durch Anwendung der Finite-Elemente-Methode sehr genau bestimmen lässt, ist es möglich, dass Biegemoment so einzustellen, dass bei nahezu allen Drehzahlen eine unerwünschte Verformung der Lagerfläche verhindert oder jedenfalls reduziert werden kann. So lässt sich der Axiallagerbund in Abhängigkeit von der Massenverteilung ausgehend von der Rotationsachse gedanklich in Abschnitte mit unterschiedlichen Massen untergliedern, so einen Abschnitt mit grösstem radialen Abstand zur Rotationsachse und einen sich an diesen anschliessenden Abschnitt geringeren radialen Abstandes zur Rotationsachse. Indem den verschiedenen Abschnitten unterschiedliche Massen zugeordnet werden, kommt es in axialer Richtung betrachtet auch zu einer von der Masse abhängigen Verlagerung der den einzelnen Abschnitten jeweils zuzuordnenden Schwerpunkte. Die Massenverteilung erfolgt nun bevorzugt so, dass die Schwerpunkte der einzelnen Abschnitte in axialer Richtung betrachtet derart zueinander versetzt sind, dass der Schwerpunkt des Abschnittes mit grösstem radialen Abstand zur Rotationsachse einen grösseren axialen Abstand zur Lagerfläche aufweist, als der Schwerpunkt des sich anschliessenden Abschnittes geringeren axialen Abstandes zur Rotationsachse. Durch die versetzte Ausbildung der Schwerpunkte entsteht bei hohen Drehzahlen der Welle im Axiallagerbund ein Biegemoment, das in Richtung der Lagerfläche wirkt und der sonst auftretenden Verformung, wie sie bei Axiallageranordnungen nach dem Stand der Technik bekannt ist, entgegenwirkt. Auf diese einfache und elegante Weise kann auch bei hohen und höchsten Drehzahlen dem im Stand der Technik auftretenden sich Aufbiegen des Axiallagerbundes gezielt entgegengewirkt werden. Ergänzend ist dabei zu bemerken, dass der Axiallagerbund einstückig mit der Welle ausgebildet oder alternativ in bekannter Weise drehfest und axial unverschieblich, beispielsweise durch einen Wellenabsatz und einen Presssitz, fest mit der Welle verbunden sein kann. As experiments have shown, it is possible to produce a defined bending moment by a targeted mass distribution in Axiallagerbund that counteracts caused by the high speeds deformation of the bearing surface of the Axiallagerbundes away from the support surface. Like the degree of unwanted deformation, the bending moment itself depends on the speed. By appropriate mass distribution in Axiallagerbund, which can be determined very accurately, for example by applying the finite element method, it is possible to adjust the bending moment so that at almost all speeds an undesirable deformation of the bearing surface can be prevented or at least reduced. Thus, the Axiallagerbund depending on the mass distribution, starting from the axis of rotation mentally divided into sections with different masses, so a section with the greatest radial distance from the axis of rotation and at this subsequent section smaller radial distance from the axis of rotation. By assigning the different sections different masses, it comes in the axial direction also to a mass-dependent displacement of each section to be assigned priorities. The mass distribution is now preferably carried out so that the focal points of the individual sections viewed in the axial direction are offset from each other so that the center of gravity of the section with the greatest radial distance from the axis of rotation has a greater axial distance from the bearing surface, as the center of gravity of the subsequent section lower axial Distance to the axis of rotation. Due to the offset formation of the center of gravity, a bending moment arises at high rotational speeds of the shaft in the axial bearing collar, which acts in the direction of the bearing surface and counteracts the otherwise occurring deformation, as is known in axial bearing arrangements according to the prior art. In this simple and elegant way, the bending of the thrust bearing collar occurring in the prior art can be selectively counteracted, even at high and very high rotational speeds. In addition, it should be noted that the Axiallagerbund formed integrally with the shaft or alternatively rotatably in a known manner and axially immovable, for example by a shaft shoulder and a press fit, can be firmly connected to the shaft.

[0008] Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Further advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

[0009] So wird bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Axiallageranordnung vorgeschlagen, den Abschnitt des Axiallagerbundes mit grösstem radialen Abstand zur Rotationsachse verglichen mit dem sich an diesen anschliessenden radial weiter innen angeordneten Abschnitt des Axiallagerbundes mit einer grösseren Masse zu versehen, um die Ausbildung des gewünschten Biegemomentes bei hohen Drehzahlen zu erreichen. Dabei ist auch hier der sich ergebende Schwerpunkt des Abschnittes mit grösstem radialen Abstand zur Rotationsachse in seiner Lage so konzipiert, dass er in axialer Richtung betrachtet, weiter entfernt von der Lagerfläche angeordnet ist als der Schwerpunkt des sich anschliessenden Abschnittes, wodurch, wie bereits erläutert, das gewünschte Biegemoment bei hohen Drehzahlen entsteht. Thus, in a particularly preferred embodiment of the inventive thrust bearing assembly proposed to provide the portion of the Axiallagerbundes with the greatest radial distance from the axis of rotation compared with the subsequent radially inwardly disposed portion of the Axiallagerbundes with a larger mass to the formation of the to achieve desired bending moment at high speeds. Here, too, the resulting center of gravity of the section with the greatest radial distance from the axis of rotation in its position is designed so that it is viewed in the axial direction, located farther away from the bearing surface than the center of gravity of the subsequent section, whereby, as already explained, the desired bending moment arises at high speeds.

[0010] Um die gewünschte Massenverteilung bei dem Axiallagerbund zu erreichen, ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Axiallageranordnung an der der Lagerfläche abgewandten Rückseite des radial weiter innen angeordneten Abschnittes des Axiallagerbundes konzentrisch zur Rotationsachse der Welle mindestens eine umlaufende Ringnut vorgesehen. Durch die Ringnut wird eine Verminderung der Masse in diesem Abschnitt bei gleichzeitiger Verlagerung des Schwerpunktes in Richtung der Lagerfläche erreicht, so dass einerseits die gewünschte Massenverteilung und gleichzeitig die erforderliche Verlagerung des Schwerpunktes erreicht werden. Des Weiteren besteht ein wesentlicher Vorteil bei dieser Ausführungsform darin, dass durch gezielte Bemessung der Tiefe und Breite der Nut, sowie deren Abstand zur Rotationsachse sehr gezielt in Abhängigkeit von der vorgegebenen Drehzahl das Biegemoment vorgegeben und gegebenenfalls nachkorrigiert werden kann. Sollen Axiallageranordnungen mit unterschiedlich hohen maximal zulässigen Drehzahlen betrieben werden, können diese aus denselben Grundkomponenten aufgebaut werden, wobei bei der Herstellung des Axiallagerbundes lediglich durch entsprechende Anordnung und Ausbildung der Nut die unterschiedlichen maximal zulässigen Drehzahlen berücksichtigt und für diese optimierte Biegemomente vorgegeben werden können. Dabei ist es besonders von Vorteil, wenn der Axiallagerbund als separates Bauteil ausgeführt ist, welches später mit der zu lagernden Welle fest verbunden wird. In order to achieve the desired mass distribution in the Axiallagerbund, at least one circumferential annular groove is provided in a particularly preferred embodiment of the inventive axial bearing assembly on the rear side facing away from the bearing surface of the radially inner portion of the Axiallagerbundes concentric to the axis of rotation of the shaft. Through the annular groove, a reduction of the mass in this section is achieved with simultaneous displacement of the center of gravity in the direction of the bearing surface, so that on the one hand the desired mass distribution and at the same time the required displacement of the center of gravity are achieved. Furthermore, a significant advantage of this embodiment is that the bending moment can be predetermined and optionally corrected by targeted dimensioning of the depth and width of the groove, as well as their distance from the axis of rotation very selectively as a function of the predetermined speed. If axial bearing arrangements are to be operated with different maximum permissible rotational speeds, they can be constructed from the same basic components, whereby the different maximum permissible rotational speeds can be taken into account and optimized for these bending moments in the manufacture of the thrust bearing collar only by appropriate arrangement and design of the groove. It is particularly advantageous if the Axiallagerbund is designed as a separate component, which is later firmly connected to the shaft to be stored.

[0011] Die Übergänge der Rückseite des Axiallagerbundes in die Ringnut sind vorzugsweise als Radien ausgebildet, so dass die entstehenden Biegespannungen, die insbesondere im Bereich der Ringnut auftreten, im Material fliessen können und die Entstehung von Spannungsspitzen im Material vermieden wird. Dabei ist es auch von Vorteil, wenn die Übergänge der Nutränder der Ringnut in deren Nutgrund als Radien ausgebildet sind. The transitions of the back of the Axiallagerbundes in the annular groove are preferably formed as radii, so that the resulting bending stresses, which occur in particular in the region of the annular groove, can flow in the material and the emergence of voltage spikes in the material is avoided. It is also advantageous if the transitions of the groove edges of the annular groove are formed in the groove bottom as radii.

[0012] Ferner ist es bei dieser Ausführungsform von Vorteil, den radial weiter aussen angeordnete Nutrand unter einem Winkel in einem Bereich von 40 bis 75° bezüglich der Rotationsachse geneigt in den Nutgrund übergehen zu lassen, wodurch gleichfalls der Spannungsverlauf bei hohen Drehzahlen positiv beeinflusst wird. Ferner kann auch das Biegeverhalten des Axiallagerbundes durch den Verlauf und die Länge des Nutrandes beispielsweise durch Anwendung der Finite-Elemente-Methode definiert vorgegeben werden. Further, it is advantageous in this embodiment, the radially outer Nutrand arranged at an angle in an area in the range of 40 to 75 ° with respect to the axis of rotation inclined to pass into the groove bottom, whereby also the voltage curve is positively influenced at high speeds , Furthermore, the bending behavior of the Axiallagerbundes can be defined defined by the course and the length of the groove edge, for example by applying the finite element method.

[0013] Ergänzend zu der Ausführungsform mit Nut oder als alternative Ausführungsform wird vorgeschlagen, den Abschnitt des Axiallagerbundes mit grösstem radialen Abstand zur Rotationsachse mit einer zusätzlichen Masse zu versehen, um die gewünschte Entstehung des Biegemomentes zu bewirken. In addition to the embodiment with a groove or as an alternative embodiment, it is proposed to provide the portion of the Axiallagerbundes with the greatest radial distance from the axis of rotation with an additional mass to cause the desired formation of the bending moment.

[0014] Hierzu wird bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform die zusätzliche Masse durch einen Bund gebildet, welcher über die der Stützfläche abgewandte Rückseite des Axiallagerbundes in axialer Richtung übersteht. Die Form und die Länge des Bundes sind dabei vorzugsweise so ausgelegt, dass auch hier unterschiedliche maximal zulässige Drehzahlen berücksichtigt und unterschiedliche Biegemomente bei den sich unterscheidenden Drehzahlen vorgegeben werden können. For this purpose, the additional mass is formed by a collar in a particularly preferred embodiment of this embodiment, which projects beyond the support surface facing away from the rear of the Axiallagerbundes in the axial direction. The shape and the length of the collar are preferably designed so that here too different maximum allowable speeds are taken into account and different bending moments at the differing speeds can be specified.

[0015] Alternativ oder ergänzend hierzu wird vorgeschlagen, die zusätzliche Masse durch mindestens ein Gewichtselement aus einem Material höherer Dichte, vorzugsweise einem Ring, bereitzustellen, welcher nahe der Rückseite oder an der Rückseite des Axiallagerbundes in den Abschnitt mit grösstem radialen Abstand zur Rotationsachse eingesetzt oder an diesem beispielsweise durch Schweissen oder durch einen Presssitz befestigt ist. Alternatively or additionally, it is proposed to provide the additional mass by at least one weight element made of a material of higher density, preferably a ring, which is used near the rear or at the back of Axiallagerbundes in the section with the greatest radial distance from the axis of rotation or attached to this example, by welding or by a press fit.

[0016] Nachfolgend wird die Erfindung anhand dreier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt: <tb>Fig. 1<sep>die obere Hälfte eines Längsschnitts entlang einer Rotationsachse eines ersten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemässen Axiallageranordnung, bei der an der der Lagerfläche abgewandten Rückseite des Axiallagerbundes eine Nut vorgesehen ist; <tb>Fig. 2<sep>die obere Hälfte eines Längsschnitts entlang einer Rotationsachse eines zweiten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemässen Axiallageranordnung, bei der der radial am weitesten aussen angeordnete Abschnitt des Axiallagerbundes an der der Lagerfläche abgewandten Rückseite mit einem axial überstehenden Bund versehen ist; <tb>Fig. 3<sep>die obere Hälfte eines Längsschnitts entlang einer Rotationsachse eines dritten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemässen Axiallageranordnung, bei der an der der Lagerfläche abgewandten Rückseite des Axiallagerbundes nahe dessen Aussenumfangsfläche ein Ring aus einem Material höhere Dichte angeordnet ist; und <tb>Fig. 4<sep>die obere Hälfte eines Längsschnitts entlang einer Rotationsachse einer aus dem Stand der Technik bekannten Axiallageranordnung, in der die Verformung des Axiallagerbundes bei hohen Drehzahlen dargestellt ist.The invention will be explained in more detail with reference to three exemplary embodiments with reference to the drawing. It shows: <Tb> FIG. 1 <sep> the upper half of a longitudinal section along a rotation axis of a first embodiment of an axial bearing arrangement according to the invention, in which a groove is provided on the rear side of the axial bearing collar facing away from the bearing surface; <Tb> FIG. 2 <sep> the upper half of a longitudinal section along a rotational axis of a second embodiment of an axial bearing arrangement according to the invention, in which the radially outermost portion of the axial bearing collar is provided with an axially projecting collar on the rear side facing away from the bearing surface; <Tb> FIG. 3 <sep> the upper half of a longitudinal section along a rotation axis of a third embodiment of an axial bearing arrangement according to the invention, in which a ring made of a material of higher density is arranged on the rear side of the axial bearing collar facing away from the bearing surface near its outer circumferential surface; and <Tb> FIG. 4 shows the upper half of a longitudinal section along an axis of rotation of a known from the prior art thrust bearing assembly, in which the deformation of the Axiallagerbundes is shown at high speeds.

[0017] In Fig. 1 ist die obere Hälfte eines Längsschnitts entlang einer Rotationsachse R einer erfindungsgemässen Axiallageranordnung 10 zur axialen Lagerung einer Welle 12 gezeigt. Die Axiallageranordnung 10 weist eine ortsfeste, in einem Gehäuse vorgesehene Stützfläche 14 auf, die in einer rechtwinklig zur Rotationsachse R verlaufenden Ebene liegt. In Fig. 1, the upper half of a longitudinal section along an axis of rotation R of an inventive thrust bearing assembly 10 for the axial mounting of a shaft 12 is shown. The thrust bearing assembly 10 has a fixed, provided in a housing support surface 14 which lies in a plane perpendicular to the axis of rotation R level.

[0018] Die Welle 12 ist an ihrem freien Ende mit einem radial nach aussen abstehenden Axiallagerbund 16 versehen. Der Axiallagerbund 16 hat eine im Querschnitt etwa rechteckige Grundform und geht unter Bildung eines Freistiches in die Mantelfläche der Welle 12 über. Der Axiallagerbund 16 hat eine gleichfalls rechtwinklig zur Rotationsachse R verlaufende Lagerfläche 18, mit welcher der Axiallagerbund 16 gegen die Stützfläche 14 zur axialen Lagerung vorgespannt ist. The shaft 12 is provided at its free end with a radially outwardly projecting Axiallagerbund 16. The Axiallagerbund 16 has a cross-sectionally approximately rectangular basic shape and goes to form an undercut in the lateral surface of the shaft 12 via. The Axiallagerbund 16 has a likewise perpendicular to the rotation axis R extending bearing surface 18, with which the thrust bearing collar 16 is biased against the support surface 14 for axial storage.

[0019] Auf seiner der Lagerfläche 18 abgewandten Rückseite 20 ist der Axiallagerbund 16 mit Abstand zu seiner Mantelfläche 22 mit einer Nut 24 versehen. Die Nut 24 hat einen parallel zur Rotationsachse R verlaufenden ersten Nutrand 26, der unter Bildung eines Radius 28 in einen ebenen Nutgrund 30 übergeht, welcher bezüglich der Lagerfläche 18 unter einem Winkel von etwa 3° leicht geneigt ist. Der Nutgrund 30 geht unter Bildung eines zweiten Radius 32 in einen zweiten Nutrand 34 über, welcher unter einem Winkel von etwa 45° bezüglich der Rotationsachse R der Welle 12 geneigt verläuft. On its side facing away from the bearing surface 18 back 20 of the thrust bearing collar 16 is provided at a distance from its lateral surface 22 with a groove 24. The groove 24 has a first groove edge 26 running parallel to the axis of rotation R, which merges into a flat groove base 30, forming a radius 28, which is slightly inclined with respect to the bearing surface 18 at an angle of approximately 3 °. The groove base 30 merges with the formation of a second radius 32 into a second groove edge 34, which extends inclined at an angle of approximately 45 ° with respect to the axis of rotation R of the shaft 12.

[0020] Zum besseren Verständnis wird der Axiallagerbund 16 in einen gedachten Abschnitt 36 mit grösstem radialen Abstand zur Rotationsachse R und einen sich an diesen anschliessenden gedachten Abschnitt 38 untergliedert (durch die gestrichelten Linien angedeutet), in welchem die Nut 24 ausgebildet ist. Durch die im Abschnitt 38 ausgebildete Nut 24 ist die Verteilung der Massen zwischen den beiden Abschnitten 36 und 38 in axialer Richtung gesehen unterschiedlich, so dass sich die beiden Abschnitte 36 und 38 hinsichtlich der Lage ihrer Schwer- bzw. Massenmittelpunkte 40 und 42 voneinander unterscheiden. Dabei ist der Schwerpunkt 40 des Abschnittes 36 mit grösstem radialen Abstand zur Rotationsachse R in axialer Richtung betrachtet von der Lagerfläche 18 weiter beabstandet als der Schwerpunkt 42 des sich anschliessenden Abschnittes 38. For a better understanding of the Axiallagerbund 16 is divided into an imaginary section 36 with the greatest radial distance from the axis of rotation R and an adjoining this imaginary section 38 (indicated by the dashed lines), in which the groove 24 is formed. Due to the groove 24 formed in the section 38, the distribution of the masses between the two sections 36 and 38 is different in the axial direction, so that the two sections 36 and 38 with respect to the position of their gravity or center of mass 40 and 42 differ from each other. In this case, the center of gravity 40 of the section 36 with the greatest radial distance from the axis of rotation R viewed in the axial direction is further spaced from the bearing surface 18 than the center of gravity 42 of the adjoining section 38.

[0021] Wird nun die Welle 12 mit hoher Drehzahl, insbesondere mehreren tausend Umdrehungen pro Minute betrieben, bewirkt die versetzte Anordnung der Schwerpunkte 40 und 42 der beiden Abschnitte 36 und 38 in dem Abschnitt 38 durch die am Abschnitt 36 wirkende Zentripetalkraft ein in Richtung der Stützfläche 14 wirkendes Biegemoment, welches so bemessen ist, dass die in entgegengesetzter Richtung sonst entstehende Verformung des Axiallagerbundes 16, wie sie im Stand der Technik auftritt (vgl. Fig. 4), aufgehoben ist und die Lagerfläche 18 einen zumindest annähernd planen Verlauf in der rechtwinklig zur Rotationsachse R verlaufenden Ebene zeigt. Now, if the shaft 12 is operated at high speed, in particular several thousand revolutions per minute, causes the staggered arrangement of the centers of gravity 40 and 42 of the two sections 36 and 38 in the section 38 by acting on the section 36 centripetal force in the direction of Supporting surface 14 acting bending moment, which is so dimensioned that the otherwise opposite in the opposite direction deformation of the Axiallagerbundes 16, as occurs in the prior art (see Fig. 4), is repealed and the bearing surface 18 has an at least approximately planned course in the perpendicular to the axis of rotation R extending plane shows.

[0022] Fig. 2 zeigt einen der Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Axiallageranordnung 50. Der Aufbau der Axiallageranordnung 50 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der Axiallageranordnung 10. Einziger Unterschied ist die Ausführung des Axiallagerbundes 52. Der Axiallagerbund 52 hat anstelle der am Axiallagerbund 16 des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildeten Nut 24 einen von der Rückseite 54 des Axiallagerbundes 52 abstehenden Bund 56, welcher bündig in die Mantelfläche 58 des Axiallagerbundes 52 übergeht. Durch den Bund 56, der Bestandteil eines Abschnittes 60 mit grösstem radialen Abstand zur Rotationsachse R ist, ist der Schwerpunkt 62 des Abschnittes 60 in axialer Richtung gesehen von der Lagerfläche 64 des Axiallagerbundes 52 weiter beabstandet als der Schwerpunkt 66 des sich anschliessenden Abschnittes 68. Auch hier wird durch die relativ zueinander verlagerten Schwerpunkte 60 und 66 der beiden Abschnitte 62 und 68 erreicht, dass bei hohen Drehzahlen ein Biegemoment entsteht, durch dass der Axiallagerbund 52 in Richtung auf die Stützfläche 70 verformt wird, so dass die Lagerfläche 64 auch bei hohen Drehzahlen einen zumindest annähernd planen Verlauf zeigt. 1 shows a longitudinal section corresponding to FIG. 1 through a second embodiment of an axial bearing arrangement 50 according to the invention. The structure of the axial bearing arrangement 50 essentially corresponds to the structure of the axial bearing arrangement 10. The only difference is the design of the axial bearing collar 52. The axial bearing collar 52 has instead of the groove 24 formed on the axial bearing collar 16 of the first exemplary embodiment, a collar 56 projecting from the rear side 54 of the axial bearing collar 52 merges flush into the lateral surface 58 of the axial bearing collar 52. By the collar 56, which is part of a section 60 with the greatest radial distance from the axis of rotation R, the center of gravity 62 of the portion 60 is seen in the axial direction of the bearing surface 64 of the thrust bearing 52 further spaced than the center of gravity 66 of the adjoining portion 68. Auch Here is achieved by the relatively shifted centers of gravity 60 and 66 of the two sections 62 and 68, that at high speeds, a bending moment is created by the axial bearing collar 52 is deformed in the direction of the support surface 70, so that the bearing surface 64 even at high speeds shows an at least approximately plan course.

[0023] Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Axiallageranordnung 80, die sich gegenüber der in Fig. 2gezeigten Axiallageranordnung 50 dadurch unterscheidet, dass anstelle des Bundes 56 am Übergang der Mantelfläche 82 des Axiallagerbundes 84 in dessen Rückseite 86 eine Ausnehmung 88 ausgebildet ist, in welcher ein Ring 90 aus einem Werkstoff eingesetzt ist, dessen Dichte höher ist als die Dichte des restlichen Werkstoffes, aus dem der Axiallagerbund 84 gefertigt ist. Der Ring 90 ist in der Ausnehmung 88 durch einen Presssitz gehalten. 3 shows a third embodiment of a thrust bearing assembly 80, which differs from the axial bearing arrangement 50 shown in FIG. 2 in that, instead of the collar 56, a recess 88 is formed at the transition of the lateral surface 82 of the axial bearing collar 84 in its rear side 86. in which a ring 90 is inserted from a material whose density is higher than the density of the remaining material from which the thrust bearing collar 84 is made. The ring 90 is held in the recess 88 by a press fit.

[0024] Durch den Ring 90 wird eine Verlagerung des Schwerpunktes 92 in dem Abschnitt 94 mit grösstem radialen Abstand zur Rotationsachse R in axialer Richtung weg von der Lagerfläche 96 und relativ zum Schwerpunkt 98 des sich anschliessenden Abschnittes 100 bewirkt. Bei hohen Drehzahlen führt auch dies zur Entstehung eines Biegemomentes in Richtung der Lagerfläche 96, durch dass die sonst entstehenden Verformungen des Axiallagerbunds 84 aufgehoben werden und die Lagerfläche 96 einen zumindest annähernd planen Verlauf zeigt. By the ring 90, a displacement of the center of gravity 92 in the portion 94 with the greatest radial distance from the axis of rotation R in the axial direction away from the bearing surface 96 and relative to the center of gravity 98 of the adjoining portion 100 causes. At high speeds, this also leads to the formation of a bending moment in the direction of the bearing surface 96, by the otherwise resulting deformations of the Axiallagerbunds 84 are repealed and the bearing surface 96 shows an at least approximately plan course.

[0025] Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiele stellen nur drei der vielfältigen möglichen Ausbildungen dar. So können diese drei grundlegenden Ausführungen beispielsweise auch miteinander kombiniert werden, so beispielsweise, indem ein Ring aus einem Werkstoff mit höherer Dichte als der Werkstoff der Axiallagerbundes verwendet wird, der sich in axialer Richtung über die Rückseite hinauserstreckt. Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiele an den Rückseiten zusätzlich mit einer oder mehreren konzentrisch zur Rotationsachse R verlaufenden Ringnuten zu versehen. The embodiments shown in FIGS. 1 to 3 represent only three of the many possible configurations. For example, these three basic embodiments can also be combined with each other, for example by making a ring of a material with a higher density than the material of Thrust bearing collar is used, which extends in the axial direction beyond the back. It is also within the scope of the invention to provide the embodiments shown in Figs. 2 and 3 on the backs additionally with one or more concentric with the axis of rotation R extending annular grooves.

Bezugszeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS

[0026] <tb>a<sep>Axiallageranordnung <tb>b<sep>Stützfläche <tb>c<sep>Welle <tb>d<sep>Axiallagerbund <tb>e<sep>Lagerfläche <tb>10<sep>Axiallageranordnung <tb>12<sep>Welle <tb>14<sep>Stützfläche <tb>R<sep>Rotationsachse <tb>16<sep>Axiallagerbund <tb>18<sep>Lagerfläche <tb>20<sep>Rückseite <tb>22<sep>Mantelfläche <tb>24<sep>Nut <tb>26<sep>erster Nutrand <tb>28<sep>erster Radius <tb>30<sep>Nutgrund <tb>32<sep>zweiter Radius <tb>34<sep>zweiter Nutrand <tb>36<sep>Abschnitt mit grösstem radialen Abstand zur Rotationsachse <tb>38<sep>radial weiter innen liegender Abschnitt <tb>40<sep>Schwerpunkt <tb>42<sep>Schwerpunkt <tb>50<sep>Axiallageranordnung <tb>52<sep>Axiallagerbund <tb>54<sep>Rückseite <tb>56<sep>Bund <tb>58<sep>Mantelfläche <tb>60<sep>Abschnitt mit grösstem radialen Abstand zur Rotationsachse <tb>62<sep>Schwerpunkt <tb>64<sep>Lagerfläche <tb>66<sep>Schwerpunkt <tb>68<sep>radial weiter innen liegender Abschnitt <tb>70<sep>Stützfläche <tb>80<sep>Axiallageranordnung <tb>82<sep>Mantelfläche <tb>84<sep>Axiallagerbund <tb>86<sep>Rückseite <tb>88<sep>Ausnehmung <tb>90<sep>Ring <tb>92<sep>Schwerpunkt <tb>94<sep>Abschnitt mit grösstem radialen Abstand zur Rotationsachse <tb>96<sep>Lagerfläche <tb>98<sep>Schwerpunkt <tb>100<sep>radial weiter innen liegender Abschnitt[0026] <Tb> a <sep> thrust bearing assembly <Tb> b <sep> support surface <Tb> c <sep> wave <Tb> d <sep> axial bearing collar <Tb> e <sep> warehouse space <Tb> 10 <sep> thrust bearing assembly <Tb> 12 <sep> wave <Tb> 14 <sep> support surface <Tb> R <sep> rotation axis <Tb> 16 <sep> axial bearing collar <Tb> 18 <sep> warehouse space <Tb> 20 <sep> back <Tb> 22 <sep> lateral surface <Tb> 24 <sep> Nut <tb> 26 <sep> first Nutrand <tb> 28 <sep> first radius <Tb> 30 <sep> groove base <tb> 32 <sep> second radius <tb> 34 <sep> second Nutrand <tb> 36 <sep> Section with the greatest radial distance to the axis of rotation <tb> 38 <sep> radially inward section <Tb> 40 <sep> Focus <Tb> 42 <sep> Focus <Tb> 50 <sep> thrust bearing assembly <Tb> 52 <sep> axial bearing collar <Tb> 54 <sep> back <Tb> 56 <sep> Bund <Tb> 58 <sep> lateral surface <tb> 60 <sep> section with the greatest radial distance to the axis of rotation <Tb> 62 <sep> Focus <Tb> 64 <sep> warehouse space <Tb> 66 <sep> Focus <tb> 68 <sep> radially inward section <Tb> 70 <sep> support surface <Tb> 80 <sep> thrust bearing assembly <Tb> 82 <sep> lateral surface <Tb> 84 <sep> axial bearing collar <Tb> 86 <sep> back <Tb> 88 <sep> recess <Tb> 90 <sep> Ring <Tb> 92 <sep> Focus <tb> 94 <sep> Section with the greatest radial distance to the axis of rotation <Tb> 96 <sep> warehouse space <Tb> 98 <sep> Focus <tb> 100 <sep> radially inward section

Claims

Axial bearing arrangement, in particular for high rotational speeds, with a stationary support surface (14) and provided on a shaft to be supported (12) Axiallagerbund (16; 52; 84) which a bearing surface (18; 64; 96) for axial support on The rotationally symmetrical axial bearing collar (16; 52; 84), viewed in the radial direction, has a mass distribution with respect to the bearing surface (18; 64; 96), by which at high rotational speeds in the axial bearing collar (16; 84) a bending moment acting in the direction of the bearing surface (18; 64; 96), which deformation of the bearing surface (18; 64; 96) of the axial bearing collar (16; 52; 84) caused by the high rotational speeds of the support surface (14 ) counteracts.

2. Axiallageranordnung according to claim 1, characterized in that a portion (36; 60; 94) of the Axiallagerbundes (16; 52; 84) with the greatest radial distance from the axis of rotation (R) compared with a subsequent thereto radially inwardly disposed portion (38; 68; 100) of the thrust bearing collar (16; 52; 84) has a mass distribution through which the center of gravity (40; 62; 92) of the section (36; 60; 94) with the greatest radial distance in the axial direction is further from the bearing surface (18; 64; 96) is spaced apart from the center of gravity (42; 66; 98) of the adjoining portion (38; 68; 100).

3. Axiallageranordnung according to claim 2, characterized in that on the bearing surface (18) facing away from the back (20) of the further inwardly disposed portion (38) of the Axiallagerbundes (16) concentric to the axis of rotation (R) of the shaft (12) at least one circumferential Ring groove (24) is provided.

4. thrust bearing assembly according to claim 3, characterized in that the transitions of the back (20) in the respective annular groove (24) are formed with radii.

5. Axiallageranordnung according to claim 3 or 4, characterized in that the transitions of the groove edges (26; 34) of the respective annular groove (24) in the groove bottom (30) with radii (28; 32) are formed.

6. Axiallageranordnung according to any one of claims 3, 4 or 5, characterized in that the radially further outwardly arranged groove edge (34) of the respective annular groove at an angle in a range of 40 to 75 ° relative to the axis of rotation (R) inclined in the groove bottom (30) passes.

7. Axiallageranordnung according to one of claims 2 to 6, characterized in that the portion (60; 94) of the Axiallagerbundes (52; 84) with the greatest radial distance from the axis of rotation (R) with an additional mass (56; 90) is provided.

8. Axiallageranordnung according to claim 7, characterized in that the additional mass by an over the bearing surface (18, 64, 96) facing away from the rear side (54) of the Axiallagerbundes (52) in the axial direction projecting collar (56) is formed.

9. Axiallageranordnung according to claim 7 or 8, characterized in that the additional mass is formed by at least one weight member preferably a ring (90), which near or at the back (86) in the portion (94) with the greatest radial distance to Rotation axis (R) is inserted or attached to this, and which is made of a material whose density is higher than the density of the remaining material from which the thrust bearing collar (84) is made.