DE102020207471A1

DE102020207471A1 - Starting element for a hydrodynamic axial bearing

Info

Publication number: DE102020207471A1
Application number: DE102020207471.2A
Authority: DE
Inventors: Ümit Kutluay
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-09-17
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2021-03-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Anlaufelement (1) für ein hydrodynamisches Axiallager, umfassend eine Lauffläche (10) mit einer Profilierung (9) zum Erzeugen eines hydrodynamischen Tragdruckes, wobei die Profilierung (9) eine, um ein Zentrum (7) segmentförmig verlaufende Segmentstruktur (11) mit sich abwechselnden benachbarten ersten Segmenten (12) und zweiten Segmenten (13) aufweist, von denen die zweiten Segmente (13) gegenüber den ersten Segmenten (12) zumindest teilweise axial vorstehend ausgebildet sind. Mindestens ein zweites Segment (13) ist entlang zweier Kanten (20, 21) jeweils an ein benachbartes erstes Segment (12) angrenzt und entlang der Kanten (20, 21) konvex gewölbt.The invention relates to a thrust element (1) for a hydrodynamic axial bearing, comprising a running surface (10) with a profile (9) for generating a hydrodynamic load-bearing pressure, the profile (9) having a segment structure (11) running in segments around a center (7) ) with alternating adjacent first segments (12) and second segments (13), of which the second segments (13) are at least partially formed axially protruding relative to the first segments (12). At least one second segment (13) is adjacent to an adjacent first segment (12) along two edges (20, 21) and is convexly curved along the edges (20, 21).

Description

Die Erfindung betrifft ein Anlaufelement für ein hydrodynamisches Axiallager, umfassend eine Lauffläche mit einer Profilierung zum Erzeugen eines hydrodynamischen Tragdruckes, wobei die Profilierung eine, um ein Zentrum segmentförmig verlaufende Segmentstruktur mit sich abwechselnden ersten Segmenten und zweiten Segmenten aufweist, von denen die zweiten Segmente gegenüber den ersten Segmenten zumindest teilweise axial vorstehend ausgebildet sind. Die Erfindung betrifft ferner ein hydrodynamisches Axiallager, bei welchem ein vorgenanntes Anlaufelement zur Anwendung kommt.The invention relates to a thrust element for a hydrodynamic axial bearing, comprising a running surface with a profile for generating a hydrodynamic bearing pressure, the profile having a segment structure running segment-shaped around a center with alternating first segments and second segments, of which the second segments opposite the first segments are at least partially formed axially protruding. The invention also relates to a hydrodynamic axial bearing in which an aforementioned starting element is used.

Bei hydrodynamischen Axiallagern kommen häufig Anlaufelemente zur Anwendung, die üblicherweise mit mindestens einer Lauffläche versehen sind. Die mindestens eine Lauffläche des jeweiligen Anlaufelements bildet dabei mit einer relativ dazu drehenden Gegenlauffläche eines benachbart liegenden Bauteils eine Gleitpaarung aus. Um dabei die Reibung zwischen dem jeweiligen Anlaufelement und dem benachbart liegenden Bauteil zu minimieren, wird üblicherweise Schmiermittel, zumeist in Form von Schmieröl, zwischen die Lauffläche des Anlaufelements und die Gegenlauffläche des benachbart liegenden Bauteils eingebracht. Dabei wird ein Aufbau eines Schmierfilms des Schmiermittels häufig über eine Profilierung der Lauffläche des Anlaufelements unterstützt. Die Profilierung wird hierbei zumeist so ausgebildet, dass Bereiche an der Lauffläche des Anlaufelements definiert werden, die den Aufbau eines hydrodynamischen Tragdrucks begünstigen. Diese Bereiche werden dabei teilweise auch als Keilflächen bezeichnet.In hydrodynamic axial bearings, thrust elements are often used, which are usually provided with at least one running surface. The at least one running surface of the respective run-on element forms a sliding pairing with a counter-running surface of an adjacent component that rotates relative thereto. In order to minimize the friction between the respective stop element and the adjacent component, lubricant, mostly in the form of lubricating oil, is usually introduced between the contact surface of the contact element and the counter surface of the adjacent component. A build-up of a lubricating film of the lubricant is often supported by profiling the running surface of the contact element. The profiling is usually designed in such a way that areas are defined on the running surface of the contact element which promote the build-up of a hydrodynamic load-bearing pressure. These areas are sometimes also referred to as wedge surfaces.

Aus der DE 11 2017 004 319 T5 geht ein scheibenförmiges Anlaufelement hervor, welches an einer Lauffläche mit einer Profilierung versehen ist. Dabei wird diese Profilierung durch eine Segmentstruktur gebildet, die sich aus in Umfangsrichtung abwechselnd angeordneten, ersten und zweiten Segmenten zusammensetzt. Diese Segmente sind so ausgebildet, dass die zweiten Segmente gegenüber den ersten Segmenten axial vorstehen.From the DE 11 2017 004 319 T5 a disk-shaped contact element emerges, which is provided with a profile on a running surface. This profiling is formed by a segment structure which is composed of first and second segments arranged alternately in the circumferential direction. These segments are designed so that the second segments protrude axially with respect to the first segments.

Die Druckschrift WO 2019/015753 A1 offenbart in 9 ein hydrodynamisch wirkendes Lager. Dessen Lauffläche weist Segmente auf, die entlang gekrümmter Kanten aneinander angrenzen. Die Kanten sind zu einer Drehachse des Lagers drehsymmetrisch. Dadurch ergibt sich für die Drehung des Lagers eine Vorzugsrichtung. Wird das Lager in die Vorzugsrichtung gedreht, sind die Segmente hydrodynamisch wirksam. In entgegengesetzte Richtung hingegen lässt sich das Lager nur eingeschränkt betreiben.The pamphlet WO 2019/015753 A1 disclosed in 9 a hydrodynamically acting bearing. Its running surface has segments that adjoin one another along curved edges. The edges are rotationally symmetrical to an axis of rotation of the bearing. This results in a preferred direction for the rotation of the bearing. If the bearing is rotated in the preferred direction, the segments are hydrodynamically effective. In the opposite direction, however, the warehouse can only be operated to a limited extent.

Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Anlaufelement für ein hydrodynamisches Axiallager zu schaffen, bei welcher sich ein hydrodynamischer Tragdruck auf vorteilhafte Weise ausbilden lässt, wobei sich dieses Anlaufelement zudem durch einen niedrigen Verschleiß und Drehrichtungsunabhängigkeit auszeichnet.Starting from the prior art described above, it is now the object of the present invention to create a start-up element for a hydrodynamic axial bearing in which a hydrodynamic bearing pressure can be advantageously developed, this start-up element also being characterized by low wear and independence of the direction of rotation.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein hydrodynamisches Axiallager, bei welchem ein erfindungsgemäßes Anlaufelement zur Anwendung kommt, ist ferner Gegenstand von Anspruch 12.This object is achieved on the basis of the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The subsequent dependent claims each reproduce advantageous developments of the invention. A hydrodynamic axial bearing in which a stop element according to the invention is used is also the subject matter of claim 12.

Gemäß der Erfindung umfasst ein Anlaufelement eine Lauffläche mit einer Profilierung zum Erzeugen eines hydrodynamischen Tragdruckes. Dabei weist die Profilierung eine, um ein Zentrum segmentförmig verlaufende Segmentstruktur mit sich abwechselnden ersten Segmenten und zweiten Segmenten auf, von denen die zweiten Segmente gegenüber den ersten Segmenten zumindest teilweise axial vorstehend ausgebildet sind.According to the invention, a contact element comprises a running surface with a profile for generating a hydrodynamic bearing pressure. The profiling has a segment structure running segment-shaped around a center with alternating first segments and second segments, of which the second segments are at least partially axially protruding compared to the first segments.

Das Anlaufelement ist hierbei insbesondere scheibenförmig ausgebildet und weist weiter bevorzugt eine zentrale Durchgangsöffnung auf, so dass das Anlaufelement insgesamt eine Ringform oder die Form eines Ringabschnitts oder Ringsegments aufweist. Mit der zentralen Durchgangsöffnung wird das Anlaufelement dabei insbesondere an einem Innenumfang auf eine Welle oder ein ähnliches, zylinderförmiges Bauteil aufgesetzt. In diesem Fall weist dann auch die Lauffläche eine ringförmige bzw. ringsegmentförmige Gestalt auf. Besonders bevorzugt ist das Anlaufelement rotationssymmetrisch um eine Mittelachse ausgebildet, die insbesondere durch das Zentrum verläuft.The run-on element is in particular designed in the form of a disk and furthermore preferably has a central through opening, so that the run-on element as a whole has a ring shape or the shape of a ring section or ring segment. With the central through opening, the stop element is placed on a shaft or a similar, cylindrical component, in particular on an inner circumference. In this case, the running surface then also has an annular or ring segment-like shape. Particularly preferably, the contact element is designed to be rotationally symmetrical about a central axis, which in particular runs through the center.

Erfindungsgemäß weist die Profilierung der Lauffläche eine Segmentstruktur auf, die um ein Zentrum segmentförmig verläuft und sich aus abwechselnden, aneinander angrenzenden ersten Segmenten und zweiten Segmenten zusammensetzt. Die ersten und zweiten Segmente bilden Teilflächen der Lauffläche.According to the invention, the profiling of the running surface has a segment structure which runs segment-shaped around a center and is composed of alternating, mutually adjoining first segments and second segments. The first and second segments form partial surfaces of the tread.

Jedes zweite Segment grenzt entlang zweier, vorzugsweise radial orientierter Kanten jeweils an ein benachbartes erstes Segment an. Damit grenzt jedes zweite Segment an zwei benachbarte erste Segmente an, wobei das zweite Segment und jedes benachbarte erste Segment entlang einer gemeinsamen Kante aneinander angrenzen. Umgekehrt grenzt jedes erste Segment entlang zweier Kanten jeweils an ein benachbartes zweites Segment an. Entlang jeder Kante wiederum grenzen ein erstes Segment und ein zweites Segment aneinander an.Every second segment adjoins an adjacent first segment along two, preferably radially oriented, edges. Every second segment thus adjoins two adjacent first segments, the second segment and each adjacent first segment adjoining one another along a common edge. Conversely, each first segment adjoins an adjacent second segment along two edges. In turn, a first segment and a second segment adjoin one another along each edge.

Eine Kante ist eine durch zwei aneinander angrenzende Flächen - vorliegend durch ein erstes Segment und ein zweites Segment, die aneinander angrenzen - gebildete Linie. Die Flächen grenzen entlang der Linie aneinander an und stehen in jedem Punkt der Linie in einem von 90° abweichenden Winkel zueinander. Eine Richtungsableitung auf den Flächen orthogonal zu der Linie hat also in jedem Punkt der Linie eine Unstetigkeitsstelle. Dier Verlauf der Linie selbst ist bevorzugt stetig.An edge is a line formed by two adjoining surfaces - in the present case by a first segment and a second segment which adjoin one another. The surfaces adjoin one another along the line and are at an angle other than 90 ° to one another at every point on the line. A directional derivative on the surfaces orthogonal to the line therefore has a point of discontinuity at every point on the line. The course of the line itself is preferably continuous.

Die zweiten Segmente sind gegenüber den ersten Segmenten zumindest teilweise axial vorstehend ausgebildet, so dass die ersten Segmente gegenüber den zweiten Segmenten also abgesetzt, d.h. vertieft, liegen. Besonders bevorzugt sind die ersten Segmente und die zweiten Segmente jeweils als ebene oder im wesentlichen ebene Flächenabschnitte vorgesehen.The second segments are at least partially formed axially protruding from the first segments, so that the first segments are offset, i.e. recessed, from the second segments. Particularly preferably, the first segments and the second segments are each provided as planar or essentially planar surface sections.

Unter „segmentförmig verlaufen“ ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass die abwechselnden ersten Segmente und zweiten Segmente den segmentförmigen Verlauf bilden und dabei um das Zentrum verlaufen.In the context of the invention, “run segment-shaped” is to be understood as meaning that the alternating first segments and second segments form the segment-shaped curve and run around the center.

Mit „axial“ ist eine Orientierung entlang einer Mittelachse des Anlaufelements gemeint, während „radial“ eine Orientierung in Durchmesserrichtung ausgehend von der Mittelachse bedeutet.“Axial” means an orientation along a central axis of the contact element, while “radial” means an orientation in the diameter direction starting from the central axis.

Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass mindestens ein zweites Segment entlang zweier Kanten jeweils ein benachbartes erstes Segment angrenzt und entlang der Kanten konvex gewölbt ist. Dies bedeutet, dass zwei Teilflächen des mindestens einen zweiten Segments, deren Umrandung jeweils eine der zwei Kanten vollständig umfasst, konvexe Mengen sind. Aufgrund der erfindungsgemäßen Wölbung verlaufen die Kanten zudem in jedem Punkt gekrümmt. Kein Teil der Kanten verläuft also gerade.The invention now includes the technical teaching that at least one second segment along two edges each adjoins an adjacent first segment and is convexly curved along the edges. This means that two partial areas of the at least one second segment, the border of which each completely encompasses one of the two edges, are convex sets. Due to the curvature according to the invention, the edges are also curved at every point. So no part of the edges is straight.

Eine derartige Ausgestaltung eines Anlaufelements hat dabei den Vorteil, dass sich dadurch bei Anwendung des Anlaufelements und der Ausbildung eines hydrodynamischen Tragdruckes ein Druckberg im Wesentlichen im radialen Außenbereich des Anlaufelements ausbildet, was eine höhere Kipp- und Axialsteifigkeit des Anlaufelements zur Folge hat. Gleichzeitig kann im radialen Innenbereich des Anlaufelements eine Kontaktfläche vergrößert und damit auch eine spezifische Pressung in diesem Bereich vermindert werden, so dass der Verschleiß des Anlaufelements reduziert werden kann. Diese Effekte lassen sich dabei aufgrund der konvexen Wölbungen entlang der Kanten mit niedrigem Aufwand verwirklichen und sind von der Drehrichtung unabhängig.Such a configuration of a start-up element has the advantage that when the start-up element is used and a hydrodynamic bearing pressure is formed, a pressure mountain is formed essentially in the radial outer area of the start-up element, which results in a higher tilting and axial stiffness of the start-up element. At the same time, a contact surface can be enlarged in the radial inner area of the stop element and thus a specific pressure in this area can also be reduced, so that the wear of the stop element can be reduced. These effects can be achieved with little effort due to the convex curvatures along the edges and are independent of the direction of rotation.

Vorzugsweise ist jedes zweite Segment gemäß der Lehre der Erfindung ausgestaltet.Every second segment is preferably designed in accordance with the teaching of the invention.

Bevorzugt ist das mindestens eine zweite Segment vollständig eben weitergebildet. Besonders bevorzugt wird eine ebene Ausgestaltung sämtlicher zweiter Segmente. Die ersten Segmente hingegen bilden bevorzugt nicht ebene Ausnehmungen.The at least one second segment is preferably developed completely flat. A flat configuration of all second segments is particularly preferred. The first segments, on the other hand, preferably form non-planar recesses.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verbinden die Kanten jeweils je einen äußeren Kreisbogen des mindestens einen zweiten Segments mit je einem inneren Kreisbogen des mindestens einen zweiten Segments. According to a further embodiment of the invention, the edges each connect an outer circular arc of the at least one second segment with an inner circular arc of the at least one second segment.

Dementsprechend umfasst also das zweite Segment einen äußeren Kreisbogen und einen inneren Kreisbogen, wobei die Kreisbögen über die Kanten miteinander verbunden sind. Insofern wird also das zweite Segment über die beiden Kreisbögen und die Kanten definiert.Accordingly, the second segment thus comprises an outer circular arc and an inner circular arc, the circular arcs being connected to one another via the edges. In this respect, the second segment is defined by the two circular arcs and the edges.

In Weiterbildung dieser Ausführungsform beträgt eine Bogenlänge des je einen äußeren Kreisbogen 0,5 bis 1,5, besonders bevorzugt 0,7 bis 1,3, einer Bogenlänge des je einen inneren Kreisbogens. Ein derartiges Verhältnis des äußeren Kreisbogens zum inneren Kreisbogen hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um eine Kontaktfläche am Außenumfang des Anlaufelements zu verkleinern und gleichzeitig eine Kontaktfläche am Innenumfang des Anlaufelements zu vergrößern.In a further development of this embodiment, an arc length of the one outer circular arc is 0.5 to 1.5, particularly preferably 0.7 to 1.3, an arc length of the one inner circular arc. Such a ratio of the outer circular arc to the inner circular arc has proven to be particularly advantageous in order to reduce a contact area on the outer circumference of the stop element and at the same time to enlarge a contact area on the inner circumference of the stop element.

Gemäß einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist wenigstens einem der ersten Segmente eine Vertiefung zugeordnet, welche sich in radialer Richtung bezüglich des Zentrums nach außen hin im Querschnitt verjüngt. Dies hat den Vorteil, dass sich durch das Vorsehen einer Vertiefung an mindestens einem der ersten Segmente das hydrodynamische Verhalten eines hydrodynamischen Axiallagers positiv beeinflussen lässt, welches mit dem erfindungsgemäßen Anlaufelement ausgestattet ist. Denn die Vertiefung bewirkt eine Zuführung von Schmierstoff in den Spalt, welcher zwischen dem mit der Vertiefung ausgestatteten, ersten Segment der Anlaufscheibe und der Gegenlauffläche eines zum Anlaufelement benachbart liegenden Bauteils gebildet wird. Gleichzeitig bewirkt eine Verengung der Vertiefung nach radial außen, dass Fliehkräften entgegengewirkt wird, welche im Betrieb eines mit dem Anlaufelement ausgerüsteten Axiallagers auftreten und ihre Ursache in Rotation des Anlaufelements zu dem mit der Gegenlauffläche versehenen Bauteil haben. Insgesamt bewirkt also die Vertiefung eine schnellere und/oder wirksamere Benetzung der relevanten Abschnitte der Lauffläche des Anlaufelements und auch der Gegenlauffläche des benachbart liegenden Bauteils mit Schmiermittel.According to a possible embodiment of the invention, at least one of the first segments is assigned a recess which tapers in cross section in the radial direction with respect to the center outwards. This has the advantage that the hydrodynamic behavior of a hydrodynamic axial bearing which is equipped with the start-up element according to the invention can be positively influenced by providing a depression on at least one of the first segments. This is because the indentation causes a supply of lubricant into the gap which is formed between the first segment of the thrust washer equipped with the indentation and the mating surface of a component lying adjacent to the thrust element. At the same time, a narrowing of the recess radially outwards counteracts centrifugal forces which occur during operation of a thrust bearing equipped with the thrust element and are caused by the rotation of the thrust element in relation to the component provided with the counter surface. Overall, the indentation thus brings about faster and / or more effective wetting of the relevant sections of the running surface of the run-on element and also the counter-running surface of the adjacent component with lubricant.

Die Vertiefung des wenigstens einen, ersten Segments kann dabei taschenförmig ausgebildet sein, wobei alternativ oder ergänzend dazu auch denkbar wäre, die Vertiefung länglich auszuführen, beispielsweise als Kanal. Dabei erstreckt sich die Vertiefung mit ihrer Längserstreckung in radialer Richtung. Besonders bevorzugt weisen mehrere der ersten Segmente je eine Vertiefung auf, wobei insbesondere alle ersten Segmente mit je einer Vertiefung ausgestattet sind.The recess of the at least one, first segment can be designed in the shape of a pocket, alternatively or in addition to this, it would also be conceivable to make the recess elongate, for example as a channel. The recess extends with its longitudinal extent in the radial direction. It is particularly preferable for a plurality of the first segments to each have a depression, in particular all of the first segments each being equipped with a depression.

In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit erstreckt sich die Vertiefung in radialer Richtung bezüglich des Zentrums bis in einen radial außenliegenden Randbereich der Lauffläche. Alternativ oder auch ergänzend dazu verläuft die Vertiefung durch einen radial außen liegenden Randbereich der Lauffläche. Weiter alternativ oder auch ergänzend erstreckt sich die Vertiefung bis in eine Außenseite des Anlaufelements. In allen drei Fällen wird dabei je ein Durchgang durch die jeweilige Vertiefung gebildet, über welchen ein Teil des in dem Spalt zwischen der Lauffläche und der Gegenlauffläche des benachbart liegenden Bauteils befindlichen Schmierstoffs abgeführt werden kann. Dadurch kann das Schmiermittel gleichzeitig auch als Kühlmittel zur Anwendung kommen. Ein Strömen des Schmiermittels nach radial außen wird dabei durch die Fliehkräfte hervorgerufen, welche aufgrund der relativen Drehbewegung der Lauffläche gegenüber der Gegenlauffläche wirksam sind. Gleichzeitig wird dabei aufgrund der Verengung der Vertiefung sichergestellt, dass die hydrodynamischen Eigenschaften des das Anlaufelement aufweisenden hydrodynamischen Axiallagers bestehen bleiben und kein übermäßiges Abströmen von Schmiermittel stattfindet.In a further development of the aforementioned design option, the recess extends in the radial direction with respect to the center into a radially outer edge region of the running surface. As an alternative or in addition to this, the depression runs through a radially outer edge region of the running surface. As an alternative or in addition, the recess extends into an outside of the stop element. In all three cases, a passage is formed through the respective recess through which part of the lubricant located in the gap between the running surface and the counter-running surface of the adjacent component can be discharged. This means that the lubricant can also be used as a coolant at the same time. A flow of the lubricant radially outward is caused by the centrifugal forces, which are effective due to the relative rotational movement of the running surface with respect to the counter-running surface. At the same time, due to the narrowing of the recess, it is ensured that the hydrodynamic properties of the hydrodynamic axial bearing having the thrust element are retained and that no excessive outflow of lubricant takes place.

Es bietet sich an, dass die Vertiefung das zugehörige erste Segment umfangsseitig zu gleichen Teilen teilt oder im Wesentlichen zu gleichen Teilen teilt. Diese Maßnahme zielt darauf, bei einem mit dem Anlaufelement ausgerüsteten axialen Gleitlager in beide Drehrichtungen ein möglichst identisches hydrodynamisches Verhalten zu erreichen. In Weiterbildungen der Erfindung kann die Vertiefung auch derart ausgebildet sein, dass diese das zugehörige Segment in ungleiche Teile teilt.It is advisable that the recess divides the associated first segment in equal parts on the circumferential side or essentially divides it in equal parts. The aim of this measure is to achieve hydrodynamic behavior that is as identical as possible in both directions of rotation in the case of an axial slide bearing equipped with the thrust element. In further developments of the invention, the recess can also be designed in such a way that it divides the associated segment into unequal parts.

Es bietet sich ferner an, dass die ersten Segmente und die zweiten Segmente in einer gleichen ungeraden Anzahl vorgesehen sind. Beispielsweise sind fünf erste Segmente und fünf zweite Segmente vorgesehen. Dadurch ist einer möglichen frühen Bauteilüberlastung entgegengewirkt, da etwaige Bruchstellen vermieden sind, welche bei einer geraden Anzahl von ersten Segmenten und zweiten Segmenten begünstigt sind.It is also advisable for the first segments and the second segments to be provided in an equal, odd number. For example, five first segments and five second segments are provided. This counteracts a possible early component overload, since any break points are avoided, which are favored with an even number of first segments and second segments.

Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dass wenigstens eine, das Anlaufelement quer zu der Lauffläche durchdringende Durchgangsöffnung vorgesehen ist, welche in eines der ersten Segmente mündet. In vorteilhafter Weise kann über die wenigstens eine Durchgangsöffnung Schmiermittel zugeführt werden, welches im Weiteren dann in die zwischen den ersten Segmenten und der Gegenlauffläche des benachbart liegenden Bauteils gebildeten Spalte strömen kann. Besonders bevorzugt ist dabei mehreren oder sogar allen ersten Segmenten je eine Durchgangsöffnung zugeordnet.It is a further embodiment of the invention that at least one passage opening is provided which penetrates the stop element transversely to the running surface and opens into one of the first segments. In an advantageous manner, lubricant can be supplied via the at least one passage opening, which can then flow into the gaps formed between the first segments and the mating surface of the adjacent component. Particularly preferably, one through-opening is assigned to several or even all of the first segments.

In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform mündet die Durchgangsöffnung im Bereich eines Innenumfangs der Lauffläche in das jeweilige Segment. Hierdurch können die Fliehkräfte, welche bei Rotation der Lauffläche des Anlaufelements zu der Gegenfläche des benachbart liegenden Bauteils wirksam sind, zur Verteilung des Schmiermittels in dem jeweiligen Spalt zwischen den Flächen genutzt werden. Alternativ oder auch ergänzend dazu ist die Durchgangsöffnung als Vertiefung an einem Innenumfang des Anlaufelements ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine Zuführung des Schmiermittels beispielsweise über eine Welle möglich ist, auf welcher das Anlaufelement aufgesetzt ist.In a further development of the aforementioned embodiment, the through opening opens into the respective segment in the area of an inner circumference of the running surface. As a result, the centrifugal forces which are effective when the running surface of the contact element rotates with respect to the opposing surface of the adjacent component can be used to distribute the lubricant in the respective gap between the surfaces. As an alternative or in addition to this, the through opening is designed as a recess on an inner circumference of the stop element. This has the advantage that the lubricant can be supplied, for example, via a shaft on which the stop element is placed.

Entsprechend einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung umfasst das Anlaufelement eine Vorderseite und eine Rückseite, wobei die Lauffläche als erste Lauffläche der Vorderseite zugeordnet ist, während der Rückseite eine zweite Lauffläche mit einer eine Segmentstruktur aufweisenden Profilierung zugeordnet ist. Die Vorderseite und die Rückseite sind dabei an einander abgewandt liegenden, axialen Seiten des Anlaufelements vorgesehen. Dadurch, dass auch die Rückseite mit einer Segmentstruktur versehen ist, kann das Anlaufelement zweiseitig hydrodynamisch wirkend ausgebildet werden. Prinzipiell wäre dabei auch eine gespiegelte Variante denkbar, bei welcher die Rückseite die Lauffläche als erste Lauffläche aufweist, während die Vorderseite mit einer zweiten Lauffläche mit einer, eine Segmentstruktur aufweisenden Profilierung ausgestattet ist.According to one possible embodiment of the invention, the contact element comprises a front side and a rear side, the running surface being assigned to the front side as the first running surface, while the rear side is assigned a second running surface with a profiling having a segment structure. The front side and the rear side are provided on opposite axial sides of the stop element. Because the rear side is also provided with a segment structure, the contact element can be designed to act hydrodynamically on both sides. In principle, a mirrored variant would also be conceivable in which the rear side has the running surface as the first running surface, while the front side is equipped with a second running surface with a profiling having a segment structure.

In Weiterbildung dieser Ausgestaltungsmöglichkeit entsprechen die Segmentstrukturen der zweiten Lauffläche und der ersten Lauffläche einander. Hierdurch weist das Anlaufelement auf beiden axialen Seiten die gleichen hydrodynamischen Eigenschaften auf. Zudem lässt sich das erfindungsgemäße Anlaufelement dadurch mit niedrigem Aufwand herstellen.In a further development of this design option, the segment structures of the second running surface and the first running surface correspond to one another. As a result, the thrust element has the same hydrodynamic properties on both axial sides. In addition, the starting element according to the invention can thereby be manufactured with little effort.

Es ist eine Variante der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit, dass die Segmentstruktur der zweiten Lauffläche und die Segmentstruktur der ersten Lauffläche zueinander ohne Drehversatz bezüglich eines gemeinsamen Zentrums ausgerichtet sind. Sofern die vorstehend beschriebene axiale Durchgangsöffnung vorgesehen ist, sind auf diese Weise wenigstens eines der ersten Segmente der ersten Lauffläche mit und auch wenigstens eines der ersten Segmente der zweiten Lauffläche mit dieser Durchgangsöffnung strömungsverbunden. Durch die eine Durchgangsöffnung ist somit eine Versorgung bzw. Zuführung von Schmierstoff in die Laufflächen beider Seiten des Anlaufelementes ermöglicht.It is a variant of the aforementioned configuration option that the segment structure of the second running surface and the segment structure of the first running surface are aligned with one another without a rotational offset with respect to a common center. Provided that the axial described above Through opening is provided, in this way at least one of the first segments of the first running surface and also at least one of the first segments of the second running surface are fluidly connected to this through opening. The one passage opening thus enables lubricant to be supplied or fed into the running surfaces of both sides of the stop element.

Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die Segmentstruktur der zweiten Lauffläche und die Segmentstruktur der ersten Lauffläche zueinander höchstens einen solchen Drehversatz bezüglich eines gemeinsamen Zentrums aufweisen, dass wenigstens eines der ersten Segmente der ersten Lauffläche und wenigstens eines der ersten Segmente der zweiten Lauffläche von einer gemeinsamen Durchgangsöffnung durchdrungen sind. Bei der Durchgangsöffnung kann es sich um die vorstehend beschriebene Durchgangsöffnung handeln, welche in das eine erste Segment der Lauffläche bzw. ersten Lauffläche mündet.Alternatively, it can also be provided that the segment structure of the second running surface and the segment structure of the first running surface have at most such a rotational offset with respect to a common center that at least one of the first segments of the first running surface and at least one of the first segments of the second running surface have a common passage opening are penetrated. The through opening can be the through opening described above, which opens into a first segment of the running surface or first running surface.

Das Anlaufelement kann ein Spritzgussteil oder ein Schmiedeteil oder ein Prägeteil sein. Insbesondere sind bei dem Anlaufelement die ersten Segmente und die zweiten Segmente der Segmentstruktur der wenigstens einen Lauffläche oder beider Laufflächen durch eine spanende Oberflächenbearbeitung erzeugt.The starting element can be an injection molded part or a forged part or an embossed part. In particular, in the case of the contact element, the first segments and the second segments of the segment structure of the at least one running surface or both running surfaces are produced by a metal-cutting surface treatment.

Gegenstand der Erfindung ist zudem ein hydrodynamisches Axiallager, welches ein Anlaufelement gemäß einer der vorgenannten Varianten aufweist. Insbesondere umfasst das hydrodynamische Axiallager zudem wenigstens ein mit dem Anlaufelement zusammenwirkendes Bauteil als Gleitpartner, wobei dieser Gleitpartner eine Gegenlauffläche umfasst, die der einen Lauffläche des Anlaufelementes zugewandt ist. Das hydrodynamische Axiallager ist eingerichtet, ein Verdrehen des Anlaufelementes und des Bauteils relativ zueinander zuzulassen.The invention also relates to a hydrodynamic axial bearing which has a stop element according to one of the aforementioned variants. In particular, the hydrodynamic axial bearing also comprises at least one component that interacts with the run-on element as a sliding partner, this sliding partner comprising a counter-running surface which faces the one running surface of the running-on element. The hydrodynamic axial bearing is set up to allow the thrust element and the component to rotate relative to one another.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung oder unmittelbar aus der Zeichnung hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnung durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.The invention is not restricted to the specified combination of the features of the main claim or the claims dependent thereon. There are also possibilities of combining individual features with one another, also to the extent that they emerge from the claims, the following description of a preferred embodiment of the invention or directly from the drawing. The reference of the claims to the drawing through the use of reference signs is not intended to limit the scope of protection of the claims.

Die einzige Fig. zeigt eine Draufsicht auf ein Anlaufelement 1 entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welches einen scheibenförmigen Grundkörper 2 aufweist. Das Anlaufelement 1 ist dabei als Anlaufscheibe ausgeführt, indem der Grundkörper 2 ringförmig gestaltet ist. So weist der Grundkörper 2 einen Außendurchmesser 3 und einen Innendurchmesser 4 auf, von welchen Letzterer durch eine Bohrung 5 definiert ist, die koaxial zu einer Mittelachse 6 des Anlaufelements 1 liegt. Die Mittelachse 6 verläuft dabei senkrecht zu der Zeichenebene der einzigen Fig., wobei ein Zentrum 7 des Anlaufelements 1 auf der Mittelachse 6 liegt.The single figure shows a plan view of a run-up element 1 according to a preferred embodiment of the invention, which has a disk-shaped base body 2 having. The starting element 1 is designed as a thrust washer by the base body 2 is designed ring-shaped. So shows the basic body 2 an outside diameter 3 and an inside diameter 4th on, of which the latter through a hole 5 is defined which is coaxial with a central axis 6th of the starting element 1 lies. The central axis 6th runs perpendicular to the plane of the drawing of the single figure, with a center 7th of the starting element 1 on the central axis 6th lies.

Der scheibenförmige Grundkörper 2 des Anlaufelements 1 ist mit einer bestimmten Scheibendicke ausgeführt und bildet an axialen Seiten eine Vorderseite 8, die vorliegend in der einzigen Fig. zu sehen ist, sowie eine Rückseite, welche in der einzigen Fig. nicht weiter zu erkennen ist. Die Vorderseite 8 ist dabei mit einer Profilierung 9 versehen, über welche eine Lauffläche 10 gebildet wird, die der Verwirklichung einer hydrodynamischen Funktion des Anlaufelements 1 in dessen verbauten Zustand in einem hydrodynamischen Axiallager dient. Diese Profilierung 9 weist eine um das Zentrum 7 segmentförmig verlaufende Segmentstruktur 11 auf, welche sich aus in Umfangsrichtung abwechselnd angeordneten ersten Segmenten 12 und zweiten Segmenten 13 zusammensetzt. Dabei sind fünf erste Segmente 12 und fünf zweite Segmente 13 vorgesehen.The disk-shaped body 2 of the starting element 1 is designed with a specific disk thickness and forms a front side on the axial sides 8th which can be seen in the single figure, and a rear side which cannot be further recognized in the single figure. The front 8th is with a profiling 9 provided, over which a tread 10 is formed, the realization of a hydrodynamic function of the starting element 1 in its installed state in a hydrodynamic axial bearing is used. This profiling 9 has one around the center 7th segment structure 11 which is made up of first segments arranged alternately in the circumferential direction 12th and second segments 13th composed. There are five first segments 12th and five second segments 13th intended.

Vorliegend stehen die zweiten Segmente 13 gegenüber den ersten Segmenten 9 axial vor, so dass die ersten Segmente 12 also im Vergleich zu den zweiten Segmenten 13 vertieft an der Vorderseite 8 ausgestaltet sind. Zudem ist jedes der ersten Segmente 12 mit je einer Vertiefung 14 durchzogen, die radial ausgehend von dem Innendurchmesser 4 nach außen zu dem Außendurchmesser 3 verläuft und dabei kanalähnlich ausgestaltet ist. Ein Querschnitt der jeweiligen Vertiefung 14 verjüngt sich dabei nach radial außen hin, wobei die jeweilige Vertiefung 14 das jeweilige erste Segment 12 dabei in je zwei gleiche Teile unterteilt.Here are the second segments 13th compared to the first segments 9 axially in front so that the first segments 12th so compared to the second segments 13th recessed at the front 8th are designed. In addition, each of the first segments is 12th with one recess each 14th traversed, the radial starting from the inner diameter 4th outward to the outside diameter 3 runs and is designed like a channel. A cross-section of the respective recess 14th tapers radially outwards, with the respective recess 14th the respective first segment 12th divided into two equal parts.

Ferner ist das Anlaufelement quer zu der Lauffläche 10 mit mehreren Durchgangsöffnungen 15 durchsetzt, die jeweils am Innendurchmesser 4 und damit einem radial innenliegenden Rand der Lauffläche 10 münden und jeweils im Bereich je einer der Vertiefungen 14 liegen.Furthermore, the stop element is transverse to the running surface 10 with several through openings 15th interspersed, each on the inside diameter 4th and thus a radially inner edge of the running surface 10 open and each in the area of one of the depressions 14th lie.

Auch die - vorliegend nicht weiter zu sehende - Rückseite des Anlaufelements 1 ist mit einer Profilierung ausgestattet, die der Profilierung 9 der Vorderseite 8 entspricht und dabei ohne Drehversatz zu der Profilierung 9 vorgesehen ist. Insofern verbinden die Durchgangsöffnungen 15 jeweils die Vertiefungen 14 der Vorderseite 8 mit denen der Rückseite.Also the rear side of the stop element, which cannot be seen any further in the present case 1 is equipped with a profiling that corresponds to the profiling 9 the front 8th corresponds to and without a rotational offset to the profiling 9 is provided. In this respect, the through openings connect 15th each the wells 14th the front 8th with those of the back.

Die zweiten Segmente 13 werden vorliegend durch je einen äußeren Kreisbogen 16, welcher durch einen Abschnitt eines Außenumfangs 17 des Grundkörpers 2 gebildet ist, und je einen inneren Kreisbogen 18, der durch einen Abschnitt eines Innenumfangs 19 des Grundkörpers 2 definiert ist, sowie je zwei Kanten 20 und 21 definiert, die jeweils das jeweilige zweite Segment 13 von den in Umfangsrichtung beidseitig liegenden, ersten Segmenten 12 abgrenzen. Eine Bogenlänge des jeweiligen äußeren Kreisbogens 16 beträgt im Verhältnis zu einer Bogenlänge des jeweiligen inneren Kreisbogens 18 0,5 bis 1,5, vorzugsweise 0,7 bis 1,3. Als Besonderheit sind die jeweiligen Kanten 20 und 21 zudem konvex gewölbt ausgeführt, wodurch sich im verbauten Zustand des Anlaufelements 1 bei Ausbildung eines hydrodynamischen Tragdrucks ein Druckberg im Wesentlichen im Bereich des Außenumfangs 17 ausbildet. Des Weiteren wird hierdurch eine Kontaktfläche eines Kontakts mit einem benachbart liegenden Bauteil im Bereich des Innenumfangs 19 vergrößert, so dass sich die spezifische Pressung in diesem Bereich vermindern lässt.The second segments 13th are present in each case by an outer circular arc 16 , which by a portion of an outer periphery 17th of Base body 2 is formed, and each an inner circular arc 18th passing through a portion of an inner circumference 19th of the main body 2 is defined, as well as two edges each 20th and 21 each defines the respective second segment 13th of the first segments lying on both sides in the circumferential direction 12th delimit. An arc length of the respective outer circular arc 16 is in relation to an arc length of the respective inner circular arc 18th 0.5 to 1.5, preferably 0.7 to 1.3. The respective edges are a special feature 20th and 21 also convexly arched, which means that the run-up element is in the installed state 1 when a hydrodynamic bearing pressure is formed, a pressure mountain essentially in the area of the outer circumference 17th trains. Furthermore, this creates a contact surface of a contact with an adjacent component in the area of the inner circumference 19th increased so that the specific pressure can be reduced in this area.

Das Anlaufelement 1 ist im vorliegenden Fall als Schmiedeteil gefertigt, wobei die Profilierung 9 der Vorderseite 8 und auch die Profilierung der Rückseite jeweils spannend gefertigt sind.The starting element 1 is manufactured in the present case as a forged part, the profiling 9 the front 8th and also the profiling of the back are each made exciting.

Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Anlaufelements lässt sich ein hydrodynamischer Tragdruck auf vorteilhafte Weise ausbilden, während sich das Anlaufelement zudem durch einen niedrigen Verschleiß auszeichnetBy means of the embodiment of a start-up element according to the invention, a hydrodynamic load-bearing pressure can be advantageously developed, while the start-up element is also characterized by low wear

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: AnlaufelementStarting element
22: GrundkörperBase body
33: Außendurchmesserouter diameter
44th: InnendurchmesserInside diameter
55: Bohrungdrilling
66th: MittelachseCentral axis
77th: Zentrumcenter
88th: Vorderseitefront
99: ProfilierungProfiling
1010: LaufflächeTread
1111: SegmentstrukturSegment structure
1212th: erste Segmentefirst segments
1313th: zweite Segmentesecond segments
1414th: Vertiefungdeepening
1515th: DurchgangsöffnungenThrough openings
1616: äußerer Kreisbogenouter arc
1717th: AußenumfangOuter circumference
1818th: innerer Kreisbogeninner circular arc
1919th: InnenumfangInner circumference
2020th: VerbindungsstückConnector
2121: VerbindungsstückConnector

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 112017004319 T5 [0003]
WO 2019/015753 A1 [0004]

Claims

Start-up element (1) for a hydrodynamic axial bearing, comprising a running surface (10) with a profile (9) for generating a hydrodynamic bearing pressure, the profile (9) alternating with a segment structure (11) around a center (7) adjacent first segments (12) and second segments (13), of which the second segments (13) are at least partially axially protruding relative to the first segments (12), characterized in that at least one second segment (13) along two edges (20, 21) each adjoins an adjacent first segment (12) and is convexly curved along the edges (20, 21).

Starting element (1) after Claim 1 ; characterized in that the at least one second segment (13) forms a flat surface.

Start-up element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the edges (20, 21) each have an outer circular arc (16) of the at least one second segment (13) with an inner circular arc (18) each of the at least one second segment (13) connect.

Starting element (1) after Claim 3 , characterized in that an arc length of each outer circular arc (16) is 0.5 to 1.5, preferably 0.7 to 1.3 of an arc length of each inner circular arc (18).

Starting element (1) after one of the Claims 1 to 4th , characterized in that at least one of the first segments (12) is assigned a recess (14) which tapers in cross section in the radial direction with respect to the center (7) outwards.

Starting element (1) after Claim 5 , characterized in that the recess (14) extends in the radial direction with respect to the center (7) up to an outer circumference (17) and / or runs through an outer circumference (17) and / or extends into an outer side of the stop element ( 1) extends.

Stop element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one through opening (15) penetrating the stop element (1) transversely to the running surface (10) is provided and opens into one of the first segments (12).

Starting element (1) after Claim 7 , characterized in that the through opening (15) opens into the respective segment (12) in the area of an inner circumference (19) of the running surface (10) and / or is designed as a recess on an inner circumference (19) of the contact element (1).

Start-up element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the start-up element (1) comprises a front side (8) and a rear side, the running surface (10) being assigned as the first running surface to the front side (8) and a second to the rear side Tread is assigned with a profiling having a segment structure.

Starting element (1) after Claim 9 , characterized in that the segment structure of the second running surface and the segment structure (11) of the first running surface correspond to one another.

Starting element (1) after Claim 10 , characterized in that the segment structure of the second running surface and the segment structure (11) of the first running surface are aligned with one another without a rotational offset with respect to a common center (7) or have at most such a rotational offset with respect to a common center that at least one of the first segments of the first tread and at least one of the first segments of the second tread are penetrated by a common through opening.

Start-up element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the start-up element (1) is an injection-molded part or a forged part or an embossed part.

A hydrodynamic axial bearing, comprising a thrust element according to one or more of the Claims 1 to 12th .