DE102008039741A1

DE102008039741A1 - Gleitlager

Info

Publication number: DE102008039741A1
Application number: DE102008039741A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. Ißler
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2010-03-04
Also published as: US8322929B2; US20100054642A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitlager mit mindestens einer Lagerschale (10, 110) zur Aufnahme eines zu lagernden Bauteils, wobei die mindestens eine Lagerschale (10, 110) an ihrer Gleitfläche (13) zwei in Umfangsrichtung verlaufende Nuten (14a, 14b; 114a, 114b) aufweist, in die Leitelemente (15a, 15b; 115a, 115b; 20) für Schmierstoff eingelegt sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Nuten (14a, 14b; 114a, 114b) und die Leitelemente (15a, 15b; 115a, 115b; 20) zumindest über einen Teilumfang der Gleitfläche (13) zueinander konvergierend angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitlager mit mindestens einer Lagerschale zur Aufnahme eines zu lagernden Bauteils, wobei die mindestens eine Lagerschale an ihrer Gleitfläche zwei in Umfangsrichtung verlaufende Nuten aufweist, in die Leitelemente für Schmierstoff eingelegt sind.
Ein gattungsgemäßes Gleitlager ist aus der DE 10 2004 028 773 B4 und der EP 1 722 116 A1 bekannt. Dieses Gleitlager ist mit Dehn- oder Drosselelementen ausgestattet, um die Größe des Lagerspalts zwischen der Gleitfläche der Lagerschale und der Oberfläche des zu lagernden Bauteils zu kontrollieren und eine übermäßige Schmierstoffabfuhr zu verhindern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein gattungsgemäßes Gleitlager derart weiterzubilden, dass eine noch bessere Kontrolle des Schmiermittelflusses zwischen der Gleitfläche und dem zu lagernden Bauteil erreicht wird.
Die Lösung besteht in einem Gleitlager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Nuten und die Leitelemente zumindest über einen Teilumfang der Gleitfläche zueinander konvergierend angeordnet sind.
Erfindungsgemäß wird also der Abstand der Leitelemente zueinander zumindest über einen Teilumfang der Gleitfläche verringert. Daraus resultiert strömungsphysikalisch zwischen den Leitelementen ein Ölstrom, der mit zunehmend erhöhter Geschwindigkeit fließt. Dadurch wird der Druckaufbau im elastohydrodynamischen Kontakt verbessert und somit die Belastbarkeit des erfindungsgemäßen Gleitlagers erhöht bzw. die Fressgefahr reduziert.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Nuten und die Leitelemente können über den gesamten Umfang der Gleitfläche zueinander konvergierend angeordnet sein, sie können aber auch zunächst über einen Umfangswinkel von 10° bis 90° parallel zueinander verlaufend angeordnet sein und dann zueinander konvergieren. Im letzteren Fall wird zusätzlich erreicht, dass lose in die Nuten eingelegte Leitelemente durch die damit erzielte Eigenspannung besser gehalten werden, was insbesondere für den Transport und die Montage der Lagerschale einen erheblichen Vorteil darstellt.
Um einen gleichmäßigen Schmiermittelstrom mit wenig Verwirbelungen zu erreichen, sind die Nuten und die Leitelemente zweckmäßigerweise stetig zueinander konvergierend angeordnet.
Zur Optimierung des von den Leitelementen beeinflussten Schmiermittelstroms sind die Nuten und die Leitelemente bevorzugt in Drehrichtung eines zu lagernden, sich im Betrieb drehenden Bauteils zueinander konvergierend angeordnet. Eine weitere Optimierung kann dadurch erzielt werden, dass zwei Lagerschalen vorgesehen sind und die Nuten und die Leitelemente in der im Betrieb weniger hoch belasteten Lagerschale angeordnet sind. Durch beide Maßnahmen kann insbesondere eine verbesserte Entlastung der höher belasteten Lagerschale erzielt werden.
Die Leitelemente können bündig mit der Gleitfläche der Lagerschale abschließen und ihre Wirkung durch thermische Ausdehnung im Betrieb entfalten. Es kann jedoch auch zumindest ein Abschnitt der Leitelemente die Gleitfläche der Lagerschale radial überragen, so dass kein thermisch ausdehnbarer Werkstoff für die Leitelemente benötigt wird. Hierzu können die Nuten mit entlang des Umfangs der Gleitfläche veränderlicher Tiefe eingebracht sein und die Leitelemente eine konstante radiale Dicke aufweisen. Umgekehrt können die Nuten aber auch mit entlang des Umfangs der Gleitfläche konstanter Tiefe eingebracht sein und die Leitelemente eine über ihre Länge veränderliche radiale Dicke aufweisen.
Es ist von Vorteil, wenn die Leitelemente zumindest in ihrer dem zu lagernden Bauteil zugewandten Fläche mindestens eine Leitnut für Schmierstoff aufweisen, um dem abfließenden Schmierstoff einen zusätzlichen Strömungswiderstand entgegen zu setzen. Wenn die mindestens eine Leitnut wendelförmig umlaufend ausgebildet ist, ist eine Rückförderung des austretenden Schmierstoffs in das Gleitlager möglich.
Die Nuten und/oder die Leitelemente können, je nach den Anforderungen des Einzelfalls, einen quadratischen, rechteckförmigen oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Die Leitelemente bestehen bevorzugt aus einem Polymerwerkstoff.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen in schematischer, nicht maßstabsgetreuer Darstellung:
1 eine Draufsicht aus ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lagerschale eines erfindungsgemäßen Gleitlagers;
2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in 1;
3 eine Draufsicht aus ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lagerschale eines erfindungsgemäßen Gleitlagers;
4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in 3;
5a eine Darstellung des Querschnitts eines Leitelements;
5b eine seitliche Ansicht des Leitelements gemäß 5a;
5c eine Draufsicht auf das Leitelement gemäß 5a.
Die 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lagerschale 10 für ein erfindungsgemäßes Gleitlager. Der Aufbau von Gleitlagern ist an sich bekannt und bspw. in der DE 103 37 030 A1 beschrieben. Ein Gleitlager besteht in der Regel aus einem Schichtverbund, der in 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit als einheitliche Trägerschicht 11 dargestellt ist und in Richtung des zu lagernden Bauteils mit einer Gleitschicht 12 abschließt, die eine Gleitfläche 13 aufweist. Die Gleitfläche 13 ist entlang ihres Umfangs mit zwei in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 14a, 14b versehen, in denen Leitelemente 15a, 15b aufgenommen sind. Die Leitelemente 15a, 15b bestehen aus einem Polymerwerkstoff, bspw. auf der Basis von Polytetrafluorethylen.
Erfindungsgemäß sind die Leitelemente 15a, 15b so in die Nuten 14a, 14b eingelegt, dass die Oberflächen der Leitelemente 15a, 15b bündig mit der Gleitfläche 13 abschließen. Die Leitelemente 15a, 15b entfalten ihre Wirkung bei der Schmierstoffkontrolle somit durch thermische Ausdehnung im Betrieb des Gleitlagers. Ferner sind die Nuten 14a, 14b und die in ihnen aufgenommenen Leitelemente 15a, 15b so angeordnet, dass sie über den gesamten Umfang der Gleitfläche 13 zueinander konvergierend angeordnet sind.
Im Ausführungsbeispiel bilden zwei Lagerschalen ein Gleitlager für ein zu lagerndes, sich im Betrieb drehendes Bauteil, bspw. eine Kurbelwelle. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Nuten 14a, 14b und damit die Leitelemente 15a, 15b in Drehrichtung des Bauteils zueinander konvergierend angeordnet, und zwar in der weniger hoch belasteten Lagerschale 10. Auf diese Weise wird eine verbesserte Entlastung der gegenüber liegenden, höher belasteten Lagerschale erzielt, indem für diese Lagerschale ein Ölstrom mit erhöhter Geschwindigkeit erzeugt wird, welcher einen Druckaufbau im elastohydrodynamischen Kontakt verbessert und somit die Belastbarkeit dieser Lagerschale erhöht bzw. die Fressgefahr reduziert.
Die 3 und 4 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lagerschale 110 für ein erfindungsgemäßes Gleitlager in einer den 1 und 2 entsprechenden Darstellung. Übereinstimmende Bauteile sind daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Auf einer als einheitlich dargestellten Trägerschicht 11 ist eine eine Gleitfläche 13 aufweisende Gleitschicht 12 aufgebracht. Die Gleitfläche 13 ist entlang ihres Umfangs mit zwei in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 114a, 114b versehen, in denen Leitelemente 115a, 115b, bspw. aus einem Polymerwerkstoff, aufgenommen sind.
Erfindungsgemäß sind die Nuten 114a, 114b und die in ihnen aufgenommenen Leitelemente 115a, 115b so angeordnet, dass sie über einen Umfangswinkel von etwa 60° parallel zueinander verlaufend angeordnet sind. Im Anschluss verlaufen die Nuten 114a, 114b und die in ihnen aufgenommenen Leitelemente 115a, 115b über den verbleibenden Umfang der Gleitfläche 13 zueinander konvergierend.
Im Ausführungsbeispiel bilden zwei Lagerschalen ein Gleitlager für ein zu lagerndes, sich im Betrieb drehendes Bauteil, bspw. eine Kurbelwelle. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Nuten 114a, 114b und damit die Leitelemente 115a, 115b in Drehrichtung des Bauteils zueinander konvergierend angeordnet, und zwar in der weniger hoch belasteten Lagerschale 110. Auf diese Weise wird eine verbesserte Entlastung der gegenüber liegenden, höher belasteten Lagerschale erzielt, indem für diese Lagerschale ein Ölstrom mit erhöhter Geschwindigkeit erzeugt wird, welcher einen Druckaufbau im elastohydrodynamischen Kontakt verbessert und somit die Belastbarkeit dieser Lagerschale erhöht bzw. die Fressgefahr reduziert. Ferner sind die lose in die Nuten 114a, 114b eingelegten Leitelemente 115a, 115b durch die damit erzielte Eigenspannung besser gehalten werden, was insbesondere für den Transport und die Montage der Lagerschale 110 einen erheblichen Vorteil darstellt.
Die Leitelemente 115a, 115b sind derart in die Nuten 114a, 114b eingelegt, dass die im Betrieb höher belasteten Endabschnitte 116, 117 der Leitelemente 115a, 115b die Gleitfläche 13 der Lagerschale 110 radial überragen. Hierzu ist die Gleitfläche 13 mit Nuten 114a, 114b versehen, die entlang des Umfangs der Gleitfläche 13 eine veränderliche Tiefe aufweisen, nämlich in den Endbereichen flacher als im mittleren Bereich der Gleitfläche 13. Die Leitelemente 115a, 115b weisen hingegen eine konstante radiale Dicke auf.
Die 5a, 5b, 5c zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines weiteren Leitelements 20 aus einem Polymerwerkstoff, bspw. auf der Basis von Polytetrafluorethylen. Das Leitelement 20 weist im Ausführungsbeispiel einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Das Leitelement 20 ist ferner mit einer wendelförmig umlaufenden Leitnut 21 versehen. Die Leitnut 21 bewirkt, dass dem abfließenden Schmierstoff einen zusätzlichen Strömungswiderstand entgegengesetzt wird. Ferner ist aufgrund der wendelförmigen Ausbildung der Leitnut 21 eine Rückförderung des austretenden Schmierstoffs in das Gleitlager möglich. Das Leitelement 20 kann selbstverständlich auch nur in seiner dem zu lagernden Bauteil zugewandten Fläche 22 mit einer oder mehreren Leitnuten versehen sein (nicht dargestellt).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004028773 B4 [0002]
- EP 1722116 A1 [0002]
- DE 10337030 A1 [0021]

Claims

Gleitlager mit mindestens einer Lagerschale (10, 110) zur Aufnahme eines zu lagernden Bauteils, wobei die mindestens eine Lagerschale (10, 110) an ihrer Gleitfläche (13) zwei in Umfangsrichtung verlaufende Nuten (14a, 14b; 114a, 114b) aufweist, in die Leitelemente (15a, 15b; 115a, 115b; 20) für Schmierstoff eingelegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (14a, 14b; 114a, 114b) und die Leitelemente (15a, 15b; 115a, 115b; 20) zumindest über einen Teilumfang der Gleitfläche (13) zueinander konvergierend angeordnet sind.
Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (14a, 14b) und die Leitelemente (15a, 15b; 20) über den gesamten Umfang der Gleitfläche (13) zueinander konvergierend angeordnet sind.
Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (114a, 114b) und die Leitelemente (115a, 115b; 20) über einen Umfangswinkel von 10° bis 90° parallel zueinander verlaufend angeordnet sind.
Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (14a, 14b; 114a, 114b) und die Leitelemente (15a, 15b; 115a, 115b; 20) stetig zueinander konvergierend angeordnet sind.
Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (14a, 14b; 114a, 114b) und die Leitelemente (15a, 15b; 115a, 115b; 20) in Drehrichtung eines zu lagernden, sich im Betrieb drehenden Bauteils zueinander konvergierend angeordnet sind.
Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Lagerschalen vorgesehen sind und die Nuten (14a, 14b; 114a, 114b) und die Leitelemente (15a, 15b; 115a, 115b; 20) in der im Betrieb weniger hoch belasteten Lagerschale (10, 110) vorgesehen sind.
Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (15a, 15b; 20) bündig mit der Gleitfläche (13) der Lagerschale (10) abschließen.
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt (116, 117) der Leitelemente (115a, 115b; 20) die Gleitfläche (13) der Lagerschale (110) radial überragt.
Gleitlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (114a, 114b) mit entlang des Umfangs der Gleitfläche (13) veränderlicher Tiefe eingebracht sind und die Leitelemente (115a, 115b; 20) eine konstante radiale Dicke aufweisen.
Gleitlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten mit entlang des Umfangs der Gleitfläche konstanter Tiefe eingebracht sind und die Leitelemente eine über ihre Länge veränderliche radiale Dicke aufweisen.
Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (20) zumindest in ihrer dem zu lagernden Bauteil zugewandten Fläche (22) mindestens eine Leitnut (21) für Schmierstoff aufweisen.
Gleitlager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leitnut (21) wendelförmig umlaufend ausgebildet ist.
Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (14a, 14b; 114a, 114b) und/oder die Leitelemente (15a, 15b; 115a, 115b; 20) einen quadratischen, rechteckförmigen oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (15a, 15b; 115a, 115b; 20) aus einem Polymerwerkstoff bestehen.