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Die Erfindung betrifft ein Kippsegmentlager mit mindestens einem Kippsegment, das in einem Gehäuse kippbar ist.
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Stand der Technik
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2016 216 395 A1 ist ein Kippsegmentlager bekannt, aufweisend: Eine Hülse, mehrere Kippsegmente, und einen Rahmen, in welchem die Kippsegmente aufgenommen sind, wobei jeweils ein Federelement zwischen der Innenseite der Hülse und dem zugeordneten Kippsegment vorgesehen ist, wobei das Federelement mit dem Rahmen verbunden oder als separates Bauteil zwischen der Innenseite der Hülse und dem Rahmen angeordnet ist, wobei der Rahmen wenigstens einen Halterungsabschnitt aufweist zum Halten des zugeordneten Kippsegments in dem Rahmen, wobei das jeweilige Kippsegment derart durch den wenigstens einen Halterungsabschnitt in dem Rahmen gehalten wird, dass das Kippsegment ein Spiel in radialer Richtung und vorzugsweise zusätzlich in Umfangsrichtung aufweist, um ein Kippen des Kippsegments in Umfangsrichtung zu erlauben.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kippsegmentlager mit mindestens einem Kippsegment, das in einem Gehäuse kippbar ist, funktionell zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einem Kippsegmentlager mit mindestens einem Kippsegment, das in einem Gehäuse kippbar ist, dadurch gelöst, dass das Kippsegment mindestens ein zusätzliches Toleranzausgleichselement umfasst.
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Das Gehäuse umfasst zum Beispiel eine zylindrische Ausnehmung, wie eine Bohrung, in der das Kippsegmentlager untergebracht ist. Zur Positionierung des Kippsegments, insbesondere zum Positionieren von mehreren Kippsegmenten, in dem Gehäuse kann zum Beispiel eine zusätzliche Rahmenstruktur mit einem Käfig und mindestens einem Federelement verwendet werden. Das Kippsegmentlager dient zur drehbaren Lagerung eines Rotorkörpers in dem Gehäuse. Bei dem Rotorkörper handelt es sich zum Beispiel um einen Wellenabschnitt einer Welle. In vielen Bereichen der Technik müssen schnelldrehende Wellen gelagert werden. Solche Wellen werden beispielsweise in Turboverdichtern benötigt, wie sie insbesondere zur Verdichtung von Luft für aufgeladene Verbrennungsmotoren oder für Brennstoffzellensysteme Verwendung finden. Dabei sind auf, in oder an der Welle in der Regel weitere Bauteile montiert, beispielsweise Turbinenräder, Verdichterräder oder Magnete für elektrische Antriebe. Diese drehen sich ebenfalls mit sehr hoher Geschwindigkeit. Die Wellen können einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Die Welle wird vorzugsweise durch mehrere Lagereinheiten gelagert, zum Beispiel zwei Radiallager und ein Axiallager. Die Lagereinheiten ermöglichen ein möglichst verlustarmes Rotieren, wenn im Betrieb Kräfte und Momente auf die Welle wirken. Zur Lagerung werden vorteilhaft gasgeschmierte Lager verwendet, da diese bei sehr hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten sehr geringe Reibung und damit nur wenig Lagerverluste aufweisen. Darüber hinaus kann bei einem gasgeschmierten Lager eine Öl- oder Fettschmierung entfallen. Das ist insbesondere bei Brennstoffzellenanwendungen von Vorteil, da hier die geförderte Verdichterluft ölfrei sein muss, um einen Brennstoffzellenstack nicht zu beschädigen. Das Kippsegmentlager umfasst vorteilhaft mindestens drei Kippsegmente. Besonders bevorzugt umfasst das Kippsegmentlager genau drei Kippsegmente. Bei dem beanspruchten Kippsegmentlager handelt es sich vorzugsweise um ein Radiallager. Die Kippsegmente werden durch die Rahmenstruktur relativ zueinander so positioniert und gehalten, dass sie im Betrieb des Kippsegmentlagers auftretende Kippbewegungen ausführen können. Die Kippsegmente sind um einen sogenannten Pivotpunkt beziehungsweise eine Pivotachse oder Kippachse kippbar. Die Funktion eines Kippsegmentlagers beruht auf der Ausbildung eines Fluidfilms zwischen dem Kippsegment und dem Rotorkörper, zum Beispiel der Welle. Eine Kippsegmenthinterkante agiert hierbei als Schließkante, wenn das Kippsegment zum Beispiel durch das Federelement an die Welle angedrückt wird. Aufgrund von nicht oder schwer vermeidbaren Einflüssen, wie Fertigungstoleranzen, Wärmedehnungen der Bauteile und Verschleiß, kann es im Betrieb des Kippsegmentlagers zu einer nicht optimalen Ausrichtung von Kippsegment und Welle kommen. Diese unerwünschte Fehlausrichtung kann sich nachteilig auf die Ausbildung des Fluidfilms auswirken, und folglich zu verminderten Lagereigenschaften führen. Mit dem zusätzlichen Toleranzausgleichselement kann die Fehlausrichtung von Kippsegment und Welle effektiv kompensiert werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzausgleichselement eine ballige Außenkontur an dem Kippsegment umfasst. Normalerweise ist das Kippsegment um eine Pivotachse beziehungsweise einen Pivotpunkt kippbar gelagert. Durch die ballige Ausführung des Drehpunkts oder Pivotpunkts bekommt das Kippsegment einen zusätzlichen Freiheitsgrad. So kann die Fehlausrichtung von Kippsegment und Welle wirksam ausgeglichen werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzausgleichselement eine ballige Innenkontur an dem Kippsegment umfasst. Durch den sich daraus ergebenden zusätzlichen Freiheitsgrad kann die Fehlausrichtung von Kippsegment und Welle alternativ oder zusätzlich ausgeglichen werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzausgleichselement eine ballige Kontur an dem Kippsegment im Bereich eines Pivotpunkts umfasst. So können auf einfache Art und Weise nahezu beliebige Bewegungen des Kippsegments relativ zu oder mit der Welle realisiert werden. Eine elastische Anbindung des Kippsegments an das Gehäuse erfolgt vorteilhaft über den Käfig und/oder mindestens ein Federelement. Die ballige Kontur an dem Kippsegment im Bereich des Pivotpunkts ist fertigungstechnisch einfach realisierbar. Gegebenenfalls kann ein zusätzliches Element außen an dem Kippsegment angebracht werden, um die ballige Kontur an dem Kippsegment zu schaffen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzausgleichselement eine Innenkontur mit mindestens zwei Krümmungsradien aufweist. So können gezielt kleine Toleranzausgleichsbewegungen zwischen dem Kippsegment und der Welle beziehungsweise zwischen der Welle und dem Kippsegment realisiert werden. Je nach Ausführung können die Krümmungsradien gleich groß sein, jedoch voneinander abweichende Mittelpunkte haben. Alternativ oder zusätzlich kann die Innenkontur des Kippsegments mindestens zwei unterschiedlich große Krümmungsradien aufweisen. Dabei wird ein erhöhter Fertigungsaufwand bewusst in Kauf genommen, um die gewünschten Toleranzausgleichsbewegungen möglich zu machen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzausgleichselement eine flexible Hinterkante und/oder Seitenkante an dem Kippsegment umfasst. Die flexible Hinterkante oder Seitenkante an dem Kippsegment kann zum Beispiel fertigungstechnisch dadurch realisiert werden, dass das Kippsegment im Bereich der Hinterkante oder Seitenkante gezielt so dünn ausgeführt wird, dass Toleranzausgleichsbewegungen an der flexiblen Hinterkante oder Seitenkante möglich werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzausgleichselement ein Zusatzteil umfasst, das an dem Kippsegment befestigt ist. Zu diesem Zweck können zum Beispiel Zusatzteile aus Blech stoffschlüssig im Bereich der Hinterkante oder Seitenkante an dem Kippsegment befestigt werden. So werden auf einfache Art und Weise die gewünschten Toleranzausgleichsbewegungen ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich können flexible oder elastische Zusatzteile zum Beispiel an einer Innenkontur des Kippsegments angebracht werden, um gewünschte Toleranzausgleichsbewegungen zu ermöglichen. Durch mindestens ein Zusatzteil oder durch mehrere Zusatzteile kann so eine flexible Innenstruktur an dem Kippsegment geschaffen werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers, insbesondere eines vorab beschriebenen Kippsegmentlagers, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kippsegment mindestens ein zusätzliches Verschleißschutzelement umfasst. Zur Darstellung des zusätzlichen Verschleißschutzelements kann das Kippsegment partiell beschichtet werden. Es kann aber auch ein Zusatzteil oder Zusatzelement stoffschlüssig mit dem Kippsegment verbunden werden. Durch das zusätzliche Verschleißschutzelement kann der an sich unerwünschte Verschleiß im Betrieb des Kippsegments reduziert werden. Das Verschleißschutzelement kann an nahezu beliebiger Position am Kippsegment angeordnet werden, wo die gewünschte Funktion im Hinblick auf den Verschleißschutz benötigt wird. Durch den zusätzlichen Verschleißschutz wird eine auf Verschleiß beruhende Fehlstellung wirksam vermindert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzausgleichselement eine Ausnehmung in oder an dem Kippsegment umfasst. Die Ausnehmung kann sich in dem Kippsegment in axialer Richtung, in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung erstrecken. Die Ausnehmung kann als Hohlraum in dem Kippsegment ausgeführt sein. Die Ausnehmung kann aber auch als Durchgangsloch oder als Sackloch in dem Kippsegment ausgeführt sein. Wesentliches Merkmal ist dabei, dass durch die Ausnehmung das Kippsegment gezielt so geschwächt wird, dass gewünschte Toleranzausgleichsbewegungen zwischen dem Kippsegment und der Welle ermöglicht werden. Die Ausnehmung in dem Kippsegment liefert darüber hinaus den Vorteil, dass durch die Ausnehmung die Masse des Kippsegments effektiv reduziert werden kann.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kippsegment, ein Toleranzausgleichselement und/oder ein Verschleißschutzelement für ein vorab beschriebenes Kippsegmentlager. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Das Kippsegmentlager umfasst vorteilhaft zwei, drei oder mehr Kippsegmente. In einer Ausführung sind mindestens zwei flexible Kippsegmente mit einem festen, nicht kippbaren Kippsegment kombiniert. Flexibel bedeutet im Hinblick auf die Kippsegmente, dass diese kippbar sind. Drei Kippsegmente sind vorzugsweise in einer Hundertzwanziggrad- Anordnung angeordnet. Das heißt, die drei Kippsegmente sind in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet.
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Andere Winkelanordnungen sind aber auch möglich. So können drei Kippsegmente in hundertzehn Grad, hundertzehn Grad und hundertvierzig Grad angeordnet werden. Die Winkelangaben beziehen sich auf einen Winkel zwischen jeweils zwei Kippsegmenten. Drei Kippsegmente können mit ihren Pivotpunkten beziehungsweise Pivotachsen gleich voneinander beabstandet sein. Es können aber auch unterschiedliche Abstände der Pivotpunkte oder Pivotachsen genutzt werden. Die Kippsegmente können alle baugleich ausgeführt sein. Bei Bedarf können aber auch mindestens zwei ungleiche Kippsegmente in einem Kippsegmentlager verbaut sein. Ein Kippsegment ist vorteilhaft bezogen auf eine Wirkungslinie der Erdschwerkraft unten angeordnet. Das heißt, dessen Pivotpunkt oder Pivotachse liegt in Richtung des Erdschwerkraftvektors. Die Kippsegmente können mit oder ohne Axialversatz angeordnet werden. Die Kippsegmente können alle den gleichen Massenschwerpunkt aufweisen. Bei Bedarf können aber auch Kippsegmente mit ungleichen Massenschwerpunkten verbaut werden. Die Federelemente sind vorteilhaft alle gleich ausgeführt. Bei Bedarf können aber auch unterschiedliche Federelemente verbaut werden. Die Kippsegmente weisen vorteilhaft alle gleiche Innenflächen auf. Als Innenfläche wird eine Fläche des Kippsegments bezeichnet, die dem Rotorkörper beziehungsweise der Welle zugewandt ist. Die Innenflächen der Kippsegmente sind insbesondere hinsichtlich ihres Durchmessers gleich ausgeführt. Bei Bedarf können aber auch Kippsegmente mit verschiedenen Innenflächen verbaut werden. Oberflächen der Kippsegmente können strukturiert oder mit Taschen versehen sein. Die Innenfläche des Kippsegments kann, bezogen auf eine axiale Richtung, konkav, gerade und/oder konvex ausgeführt sein. So können Winkelfehler ausgeglichen werden. Ein Wälzpunkt zwischen dem Kippsegment und dem Käfig kann so ausgeführt sein, dass das Kippsegment oder der Käfig konkav beziehungsweise konvex ausgeführt ist. Die Kippsegmente, der Käfig und die Federelemente können aus Metall gebildet sein, zum Beispiel aus einem korsionsbeständigen Stahl oder Federstahl. Die Kippsegmente, der Käfig und die Federelemente können aber auch aus Keramik oder aus Kunststoff gebildet sein.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 ein Kippsegmentlager mit drei Kippsegmenten im Querschnitt; die
- 2 bis 4, 7 und 10 bis 12 jeweils einen Ausschnitt aus 1 mit einem Kippsegment und verschiedenen Ausführungsbeispielen von zusätzlichen Toleranzausgleichselementen an dem Kippsegment; und die
- 5, 6, 8, 9, 13 ähnliche Darstellungen wie in den 2 bis 4, 7, 10 bis 12, allerdings im Längsschnitt.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein Kippsegmentlager 10 im Querschnitt gezeigt. Das Kippsegmentlager 10 ist als Radiallager mit drei Kippsegmenten 1 bis 3 ausgeführt.
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Die Kippsegmente 1 bis 3 sind mit Hilfe einer Rahmenstruktur 9 in einem Gehäuse (59 in 9) relativ zu einer Welle 4 um einen Pivotpunkt beziehungsweise eine Pivotachse kippbar. Die Rahmenstruktur 9 umfasst einen Käfig 5 und Federelemente11 bis 13.
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Der Käfig 5 umfasst zwei Ringkörper, die durch axiale Stege 26 bis 28 miteinander verbunden sind. Der Käfig 5 ist eher starr ausgeführt. Die Federelemente 11 bis 13 sind elastisch verformbar und dienen zur Darstellung einer Federeinrichtung 6, die in der Rahmenstruktur 9 mit dem Käfig 5 kombiniert ist.
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Durch die Federelemente 11 bis 13 wird einerseits eine definierte Kippsteifigkeit der Kippsegmente 1 bis 3 erzeugt. Andererseits wird eine Kippvorlast auf die Kippsegmente 1 bis 3 aufgebracht. Das heißt, die Kippsegmente 1 bis 3 können definiert in Rotationsrichtung 19 zur Welle hin gekippt werden. Dabei können sie so weit gekippt werden, dass eine Kante der Kippsegmente 1 bis 3 im Stillstand den Rotor beziehungsweise die Welle 4 berührt.
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Dadurch stellt sich ein konvergierender Lagerspalt ein, der zu einem Druckaufbau und damit zu einer aerodynamischen Lagerfunktion führt, das heißt, die Welle 4 wird auf einem Luftpolster ohne Festkörperreibung getragen, wenn eine Grenzdrehzahl überschritten wird und die Fluidkräfte ausreichen, die Kippsegmente 1 bis 3 wegzudrücken. Durch die Beweglichkeit der Kippsegmente 1 bis 3 wird die rotordynamische Stabilität eines Rotor-Lager-Systems sichergestellt beziehungsweise zumindest verbessert.
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Die Kippsegmente 1 bis 3 weisen typischerweise mindestens einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser auf. Dieser kann gleich, kleiner oder größer als der Wellendurchmesser sein. Weiterhin können die Kippsegmente 1 bis 3 eine weitere näherungsweise zylindrische ballige Erhebung aufweisen.
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Über die ballige Erhebung wird ein Abwälzen des jeweiligen Kippsegments auf dem Käfiginnendurchmesser erreicht. Alternativ kann das Kippsegment keine Erhebung besitzen. In diesem Fall muss ein geeigneter Gegenkörper mit einem entsprechenden Radius geschaffen werden, um einen definierten Wälzkontakt zwischen dem Kippsegment und dem Käfig sicherzustellen.
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Die Kippsegmente 1 bis 3 werden durch die Federelemente 11 bis 13 relativ zum Käfig 5 gehalten. Weiterhin können die Kippsegmente 1 bis 3 durch die Federelemente 11 bis 13 im Ruhezustand um einen definierten Winkel verkippt werden. Dies führt dazu, dass die Kippsegmente 1 bis 3 bei stehender Welle 4, das heißt im Ruhezustand des Kippsegmentlagers, auf je einer Seite beziehungsweise Kante auf der Welle 4 aufliegen und hier eine definierte Kraft erzeugen, die zur Darstellung der Vorlast dient.
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In einer möglichen Ausführungsform geschieht dies, indem die Federelemente 11 bis 13 die Kippsegmente 1 bis 3 umgreifen. Die Federelemente 11 bis 13 haben jeweils an ihrer Vorderkante und ihrer Hinterkante Kontakt mit dem Kippsegment 1 bis 3. Darüber hinaus sind die Federelemente 11 bis 13 am Käfig 5 abgestützt. Die Abstützung wird durch die Stege 26 bis 28 am Käfig 5 ausgebildet.
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Die Federelemente 11 bis 13 sind jeweils mit Hilfe eines Stifts 15, 16, 17 an einem der Stege 26 bis 28 positioniert. Hierdurch wird das jeweilige Kippsegment 1 bis 3 in seinem Pivotpunkt an den Käfig 5 gedrückt. Eine weitere Abstützung erfolgt durch Federschenkel 25, die am Federelement 13 ausgebildet sind. Die Federschenkel 25 sind von Federfingern beabstandet, welche das Kippsegment 3 umgreifen. Das Federelement 11 umfasst einen Federfinger 20, der das Kippsegment 1 umgreift.
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In 1 sieht man, wie das Federelement 13 mit dem Federschenkel 25 im Käfig 5 abgestützt ist. Über die Abstützung der Federelemente 11 bis 13 im Käfig 5 wird die gewünschte Vorlast aufgebracht, durch die das jeweilige Kippsegment 1 bis 3 mit seiner Hinterkante an die Welle 4 gedrückt wird.
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Im Bereich der Stifte 15 bis 17 liegen die Federelemente 11 bis 13 mit einer ebenen Anlagefläche an dem Käfig 5 an. Hierdurch können die Federelemente 11 bis 13 verkippen. Anders als dargestellt, können die Federelemente 11 bis 13 im Bereich der Stifte 15 bis 17 auch gekrümmt ausgeführt sein, vorzugsweise mit einem Radius, der größer als der Radius des Käfigs 5 im Kontaktbereich ist. Darüber hinaus können die Federelemente 11 bis 13 im Kontaktpunkt konvex ausgeführt sein, so dass die Federelemente 11 bis 13 gegenüber dem Käfig 5 verkippen können.
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In 1 sieht man, dass der Stift 15 einen nicht näher bezeichneten Bund aufweist. Der Bund ist in einer entsprechenden Ausnehmung des Käfigs 5 angeordnet. Das Federelement 11 ist oberhalb des Bundes angeordnet. Das obere Ende des Stifts 15 erstreckt sich durch ein Durchgangsloch in dem Federelement 11 hindurch. So kann sich das Federelement 11 relativ zu dem Stift 15 und zu dem Käfig 5 bewegen, insbesondere kippen.
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Der Stift 15 greift in 1 nach unten durch den Käfig 5 hindurch in eine entsprechende Ausnehmung des Kippsegments 1. So wird ein definiertes Verkippen des Kippsegments 1 um den Pivotpunkt beziehungsweise die Pivotachse sichergestellt. Im Betrieb des Kippsegmentlagers 10 bewegt sich das Kippsegment 1 zusammen mit dem Federelement 11 relativ zu dem Stift 15 und dem Käfig 5.
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In den 2 bis 4, 7, 10 bis 12 ist ein Ausschnitt aus 1 mit der Welle 4 und dem Kippsegment 1 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen eines zusätzlichen Toleranzausgleichselements 35; 66; 70 beziehungsweise eines Verschleißschutzelements 47 dargestellt. In den 5, 6, 8, 9 und 13 ist die Welle 4 mit dem Kippsegment 1 im Längsschnitt mit zusätzlichen Toleranzausgleichselementen 43, 44; 57; 75 beziehungsweise Verschleißschutzelementen 51, 52 gemäß weiteren Ausführungsbeispielen dargestellt.
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In 2 ist durch einen Pfeil 29 angedeutet, wie sich das Kippsegment 1 im Betrieb des Kippsegmentlagers, unterstützt durch die Vorspannung einer Feder 33, um einen Pivotpunkt 30 beziehungsweise die Pivotachse bewegt, insbesondere verschwenkt. Dabei hebt das Kippsegment 1 im Bereich einer Vorderkante 31 von der Welle ab, während eine Hinterkante 32 durch die Feder 33 gegen die Welle 4 gedrückt wird. Bei einer Fehlausrichtung von Kippsegment 1 und Welle 4 kommt es zu einer eingeschränkten Ausbildung des Fluidfilms und somit zu einer verminderten Lagerfunktion. In 2 ist die Hinterkante 32 des Kippsegments 1 starr ausgeführt.
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Das in 3 dargestellte Toleranzausgleichselement 35 umfasst eine flexible Hinterkante 36 an dem Kippsegment 1. Die flexible Hinterkante 36 ist hierbei als dünner Fortsatz des Kippsegments 1 ausgeführt.
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In 4 ist gezeigt, dass die flexible Hinterkante 36 des Toleranzausgleichselements 35 auch mit einem Zusatzteil 40 realisiert werden kann. Das Zusatzteil 40 kann zusätzlich die Funktion eines Verschleißschutzelements übernehmen.
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Die in den 5 und 6 gezeigten Toleranzausgleichselemente 43, 44 sind an den Seitenkanten, das heißt an den axialen Enden, des Kippsegments 1 vorgesehen. In 5 sind flexible Seitenkanten 41, 42 einstückig mit dem Kippsegment 1 verbunden. In 6 sind die flexiblen Seitenkanten 41, 42 mit Hilfe von Zusatzteilen 45, 46 realisiert. Die Zusatzteile 45, 46 sind zum Beispiel stoffschlüssig fest mit dem Kippsegment 1 verbunden.
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In den 7 und 8 ist gezeigt, dass das Kippsegment 1 alternativ oder zusätzlich mit Verschleißschutzelementen 47; 51, 52 ausgestattet sein kann. Zu diesem Zweck kann das Kippsegment 1 partiell beschichtet werden. In den 7 und 8 werden Zusatzteile 47; 51, 52 verwendet, um die gewünschte Verschleißschutzfunktion zu realisieren.
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In den 9 und 13 ist gezeigt, wie die Kippsegmentausrichtung mit Hilfe einer balligen Außenkontur 61 oder einer balligen Innenkontur 76 im Hinblick auf die gewünschten Toleranzausgleichsbewegungen optimiert werden kann. Zu diesem Zweck ist das Kippsegment 1 im Pivotpunkt oder Drehpunkt 60 zusätzlich außen oder innen in Achsrichtung ballig ausgeführt. In 9 ist der sich daraus ergebende zusätzliche Freiheitsgrad durch einen Pfeil 58 angedeutet.
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In 9 ist durch eine Linie 54 eine mögliche Schiefstellung des Gehäuses 59 angedeutet. Durch eine Linie 55 ist eine mögliche Schiefstellung des Käfigs 5 angedeutet. Durch eine Linie 56 ist eine Schiefstellung der Welle 4 angedeutet. Alle Schiefstellungen können durch die Toleranzausgleichseinrichtung 57 in 9 ausgeglichen werden.
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Das in 10 gezeigte Toleranzausgleichselement 66 umfasst eine Ausnehmung 63 in dem Kippsegment 1. Durch die Ausnehmung 63 wird ein elastischer Bereich 64 geschaffen, der Verformungen an einer Innenkontur 65 des Kippsegments 1 ermöglicht. Sol wird das Kippsegment 1 gezielt elastisch ausgeführt, um die gewünschten Toleranzausgleichsbewegungen zwischen Kippsegment 1 und Welle 4 zu ermöglichen.
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In 11 ist gezeigt, wie sich im Betrieb des Kippsegmentlagers zwischen der Welle 4 und dem Kippsegment 1 ein konvergierender Lagerspalt 68 ausbildet. Dabei hebt das Kippsegment 1 mit einem Innenradius 69 von der Welle 4 ab.
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Das in 12 gezeigte Toleranzausgleichselement 70 umfasst vorteilhaft zwei Innenradien 71, 72 an der Innenkontur 73 des Kippsegments 1. Die Innenradien 71, 72 sind unterschiedlich groß. Die Innenradien 71, 72 können auch identisch sein, jedoch voneinander abweichende Mittelpunkte haben, um die Lagereigenschaften positiv zu beeinflussen.
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Als Alternative kann die Innenkontur 73 auch elliptisch sein oder durch einen Spline als Freiform beschrieben werden. Die Innenkontur 73 kann diese Merkmale in Umfangsrichtung und/oder in Achsrichtung aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016216395 A1 [0002]
