DE1810724C3 - Hydrostatisch zu entlastendes Radialwälzlager - Google Patents

Description

F i g. 3 den vergrößerten Querschnitt durch einen Käfig, zum Teil ohne Nadeln,

Fig. 4 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie IV der F i g. 5 als Beispiel für die Anwendung der Erfindung in einer Hydraulikmaschine, f

Fig. 5 einen Längsschnitt gemäß Schnittlinie V der Fig. 4,

F i g. 6 einen vergrößerten Längsschnitt durch eine Nadeltasche des Käfigs,

Fig. 7 einen vergrößerten Längsschnitt durch einen zwischen zwei Nadeln befindlichen Steg des Käfigs,

Fig. 8 die Aufsicht auf eine seitliche Abdeckscheibe mit Nuten zur Zuführung bzw. Ableitung von Drucköl.

In den Fig. 1 und 2 ist 1 der innere und 2 der äußere Laufring des Lagers. Die auf demselben abrollenden Nadeln 3 werden durch den Nadelkäfig 4 geführt, dessen Stege mit 4 a und dessen Randseiten der Nadeltaschen mit 4 b bezeichnet sind. Mit den Seitenringen 5 und 6 ist der zwischen dem inneren Laufring I und dem äußeren Laufring 2 vorgesehene Lagerraum seitlich so abgeschlossen, daß er bis zu den Stirnflächen des Nadelkäfigs 4 und bis zu den Innenflächen der Lauf ringe 1 und 2 nur je einen Spalt bildet, wie er als Dichtungsspalt zwischen gleitenden Flächen in der Hydraulik bekannt ist. Die Seitenringe 5, 6 haben fast halbkreisförmige Rillen 7 und 7 o, welche in einem Abstand 9 und 9 a (F i g. 2) von der Symmetrieachse enden. Die Rille 7 steht über eine oder mehrere Bohrungen 8 in Verbindung mit einer Druckölquelle. Die Rille 7 α ist über eine oder mehrere Bohrungen 8 α mit einem Raum niedrigeren Drucks verbunden. Durch axial verlaufende, in die Randseiten 4 b der Nadeltaschen eingeschnittene Rillen 10 haben die Nadeltaschen Verbindung mit den ölführenden Rillen 7 und la. Die Seitenringe 5 und 6 sind mit dem in diesem Falle am Gehäuse fixierten inneren Laufring 1 drehfest verbunden, so daß die Stellungen der Rillen 7 und 7 λ in bezug auf die belastete bzw. entlastete Seite des Lagers fixiert sind. Die druckseitige Rille 7 enthält auf ihrer ganzen Länge den vollen Öldruck; die Rille 7λ bewirkt auf ihrer ganzen Länge eine vollige Druckentlastung dieser Lagerhälfte.

In der F i g. 3 ist ein Querschnitt durch den Nadelkäfig 4 in vergrößertem Maßstab dargestellt, zum Teil ohne Nade'n, um die Lage der Rillen 10 zu verdeutlichen. Es können auch noch Rillen 11 im Innenmantel des Nadelkäfigs vorgesehen sein sowie weitere, den Rillen 7 und la analoge ölvcrieilungs-Rillen in den Seitenringen 5 und 6. Dadurch wird der Zufluß-Querschnitt für das Öl zu den Nvleltaschen vergrößert.

Die Erfindung kann im allgemeinen Maschinenbau zur Anwendung kommen bei geschlossenen und austauschbaren Wälzlagern. Zur Erzeugung des Druckölstromes ist dann ein entsprechendes Aggregat erforderlich. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Erfindung in der ölhydraulik anzuwenden, da in diesen Fällen das Drucköl gleichzeitig zum Beaufschlagen des Wälzlagers benutzt werden kann. Ein einmal konstruktiv festgelegtes Verhältnis zwischen der äußeren Belastung und der hydrostatischen Entlastung im Lager bleibt dann stets erhalten. Einer äußeren Druckschwankung entspricht stets die gleichgerichtete Änderung des Entlastungsdrucks. Mit einer Hydraulikmaschine können jetzt sehr hohe Leistungen erzeugt oder verarbeitet werden, onne daß das Wälzlager in gleichem Maße vergrößert werden müßte oder überlastet wird. Es ist also möglich, hydraulische Maschinen zu bauen, die in Gewicht und Volumen und damit auch im Preis wesentlich vorteilhafter sind.

In den Fig. 4 bis 8 ist die Anwendung der Erfindung auf eine an sich bekannte Hydraulikmaschine dargestellt. Bei dieser insoweit vereinfachten Anwendungsform sind keine Seitenringe (wie 5 und 6 in Fig. 1 und 2) erforderlich, da die ölführenden Rillen 7 und la in den Gehäuseboden 14 bzw. in eine Abdeckscheibe 22 eingeschnitten sind. Die Bohrungen 8 und 8η (Fig. 1 und 2) können in diesem Falle bei Bedarf auch durch in die Abdeckscheibe 22 (Fig. ή, 7 und 8) eingeschnittene Rillen 23 und 23« (Fig. 8), die unmittelbar in die Ölräume der Druckseite 18 und der Saugseite 19 des Maschinengehäuses führen, ersetzt werden.

Durch die Gehäuseteile 12 und 13, die mit dem Gehäubcboden 14 verbunden sind, isl in an sich bekannter Weise ein Förderkanal 15 gebildet, in welchem sich die Förderkolben 16 auf einer Kreisbahn bewegen und dabei eine Druckflüssigkeit, z. B. Öl. fördern. Durch den Drehkolben 17 werden die Förderkolben 16 von der Druckseite 18 zur Saugseite 19 geschleus^r oder umgekehrt, je nachdem, ob die Maschine als Pumpe oder Hydromotor läuft. Die Förderkolben 16 sind über den Flansch 20 mit der Antriebsachse 21 verbunden.

Der Drehkolben 17 wird von den Förderkolben 16 angetrieben, indem diese in entsprechende Aussparungen des Drehkolhens eingreifen. Derselbe unterliegt einer erheblichen hydraulischen Belastung, die sich aus der beaufschlagten großen Fläche und dem hohen Öldruck ergibt. Die Belastung ist so hoch, daß es nur dann möglich ist. innerhalb des Drehkolbens 17 bekannte Lager mit ausreichender Lebensdauer unterzubringen, wenn die Lager entlastet werden. Man müßte sonst hochbelastbare Lager beidseitig neben dem Drehkolben einbauen, um ausreichend große Lagerlänge und Lagerdurchmesser zu bekommen. Damit würde die Maschine sehr groß und schwer werden.

Bei der in den F i g. 4 und 5 dargestellten Hvdraulikmaschine ist innerhalb des Drehkolbens 17 beispielsweise ein Nadellager eingebaut, dessen Nadeln 3 den bekannten Nadellager-Abmessungen entsprechen. Dk· Nadeln sind in einem Nadelkäfig angeordnet, dessen Stege 4 α den Lagerraum-Querschnitt so ausfüllen, daß eine tangential gerichtete Ölstrümung verhindert wird. In axialer Richtung sind an den Randseiten 4 b der Nadeltaschen Rilien 10 vorgesehen (F 1 e. 3. 5 und 6). die mit den fast halbkreisförmigen Rillen 7 und 7 α Verbindung haben. F i g. K zeigt die Aufsicht der Abdeckscheibe 22, welche nut den Gehäuseteilen 25 und 12 (Fig. 5) fest verbunden ist. Die Rillen 23 und 23« (Fig. 8) verbinden die Rillen 7 und la mit der Druck- bzw. Saugseite der Maschine. Die Nadeltaschen werden über die Rillen 10 und die nahezu halbkreisförmige Rille 1 rrit Drucköl versorgt. Der Öldruck wirkt zwischen dem als fester Achsstummel 25 des Gehäusebodens 14 ausgebildeten Gehäuseteil und der als Außenlaufbahn für die Nadeln dienenden Bohrungswand des Drehkolbens 17. Da über die zahlreichen Rillen 10 und die Zuführungsrillen 7 und 23 für eine gute Druckölzufuhr gesorgt ist. gelangt der volle Öldruck

in der zugeordneten Lagerhälfte zur Wirkung und entlastet das Nadellager. Auf der Saugscite 19 haben die Nadcltaschen über die Rillen 10 und die Ablcilungsrillen7a und 23a (Fig. 8) Verbindung mit der Saugseitc, so daß der Öldruck darin sofort abgebaut wird und keine zusätzliche Belastung der Lagerung entstehen kann. Der Nadelkäfig 4 läuft mit den Nadeln 3 mit der halben Drehzahl des Drehkolbens 17 um. Es wechseln also ständig die Druckverhältnisse in den Nadcltaschen in der Weise, daß beim Verlassen des Bereichs der Rille 7 und beim Eintritt in den Bereich der Rille 7 α der Druck sofort abgebaut und beim Wechsel von Ta nach 7 sofort aufgebaut und voll wirksam wird.

An den Dichtungsspalten 24 zwischen den Nadelkäfigstcgen 4 α und den umgebenden Lagerraumwandungen findet ein gewisser Lccköldurchtritt zwischen den Rillen 7 und 7 λ im Übergangsbereich 9 und 9 a statt. Der Querschnitt der Rillen 23, 7 und 10 muß deshalb, damit in denselben keine Drosselung stattfindet, selbstverständlich wesentlich größer sein als der Querschnitt der Dichtungsspaltc 24. Somit kann in den Nadeltaschen die volle Druckdifferenz zwischen Druck- und Saugseite der Maschine zur Geltung kommen und die größtmögliche hydrostatische Entlastung des Nadellagers bewirken. Auch die Stirnflächen des Nadelkäfigs 4 lassen bis zu den Lagerraumwandungen einen kleinen, hauptsächlich nur abdichtenden und der Schmierung dienenden Spalt frei.

Durch die Rillen 10 kann sich der Öldruck in

ίο axialer Richtung leicht über die ganze Länge des Nadelkäfigs 4 verbreiten und so an beiden Stirnseiten des Nadelkäfigs 4 wirksam werden, um einen Axialschub auf denselben zu vermeiden.

Die Erfindung ist z. B. überall dort anzuwenden, wo umlaufende, partiell hydraulisch belastete Maschinenelemente einer mit dem Drehwinkel wechselnden Belastung ausgesetzt sind, die, wie bei den Ausführungsbeispielen, radial gerichtet ist. Die Erfindung kann aber auch sinngemäß dort angewendet werden, wo eine axial gerichtete hydraulische Belastung vorhanden ist, die unsymmetrisch verteilt ist, wie beispielsweise bei Axialkolben-Maschinen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

3858

Claims (2)

1. Patentanspruch:
   Hydrostatisch zu entlastendes, von einer Ra-

   Trennung zwischen einer unter dem vollen Druck des Druckmittels und einer unter einem niedrigeren Druck stehenden Lagerhälfte ist bei diesem Lager weder vorgesehen noch möglich, da das Druckmittel

   dialkraft in einer Richtung belastetes Radial- 5 entlang des gesamten Umfang* des Lagers zugeführt

   wälzlager, dessen Walzkörper in Taschen eines Käfigs angeordnet sind, der mit so engem Spiel zwischen die Laufbahnen eingreift, daß die einzelnen Taschen weitgehend gegeneinander abwird. Sie ist auch dann nicht möglich, wenn, wie es aus der schweizerischen Patentschrift 297 118 bei einem hydrostatischen Gleitlager bekannt ist, zwischen mehr oder weniger weit verzweigten, mit einem

   gedichtet sind, wobei an der zu entlastenden io Druckmittel beaufschlagten Nuten der Lagerfläche Lagerseite Kanäle zum Zuführen von Drucköl jeweils eine Entlastungsnut vorgesehen ist. zu den Taschen und an der ihr diametral gegen- Aus der französischen Patentschrift 1 088 917 ist

   überliegenden Lagerseite ölableitkanäle vorge- es schließlich bekannt, zwischen einem Außenring sehen sind, dadurch gekennzeichnet, und einer inneren Laufbahn zylindrische Wälzkörper daß gegenüber der Radialkraft stillstehende, den 15 anzuordnen, wobei der Außenring über seinen UmRaum zwischen den Laufbahnen an beiden fang derart mit unterschiedlich großen Bohrungen Enden mit engem Spiel zum Käfig abdeckende versehen ist, daß in den freien Räumen zwischen den Lager- oder Gehäuseteile (5, 6. 14, 22) sowohl Wälzkörpern der unterschiedlichen Belastung entauf der zu entlastenden als auch auf der ihr lang des Lagerumiangs entsprechend unterschiedlich diametral gegenüberliegenden Lagerseite je eine 20 hohe Drücke entstehen können. Zur Erzielung einer entlang eines Kreisbogens von etwas weniger als wirksamen hydrostatischen Entlastung ist es erfor-180° Umfangserstreckung verlaufende, zum derlich, die Räume, in die Drucköl eingeführt wird, Käfig (4 a, 4 b) und zu einer der Laufbahnen hin in ausreichendem Maße abzudichten, damit sich dort offene Rille (7, 7 a) aufweisen, von denen eine wirklich ein wirksamer Öldruck aufbauen kann. Die zum Verteilen von ihr zugeführtem Drucköl und 25 Lösung dieses Problems ist bei dem bekannten die andere zur Ölableitung dient, und daß wenig- Lager nicht offenbart. Auch werden die Bohrungen, stens die derselben Laufbahn benachbarte Man- wie die des Lagers nach der deutschen Auslegeschrift telfläche des Käfigs beidendig offene, axial von ι 262 080, von den Wälzkörpern überrollt, den Käfigenden zu den Taschen führende Rillen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

   (10, 11) zum Öldurchtritt zu und aus den Taschen 30 hydrostatisch zu entlastendes Wälzlager mit einer zuaufweist, verlässigen Druckölzufuhr und ölableitung zu schaffen, "bei dem eine klare Trennung zwischen der hydrostatisch entlasteten und der anderen Lager-

   hälfte vorhanden und somit eine möglichst optimale

   35 Wirkung der hydrostatischen Entlastung gewährleistet ist.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrostatisch Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungs-

   zu entlastendes, von einer Radialkraft in einer Rieh- gemäß darin, daß gegenüber der Radialkraft stilltung belastetes Radialwälzlager, dessen Walzkörper stehende, den Raum zwischen den Laufbahnen an in Taschen eines Käfigs angeordnet sind, der mit so 40 beiden Enden mit engem Spiel zum Käfig abdekengem Spiel zwischen die Laufbahnen eingreift, daß kcnde Lager- oder Gehäuseteile sowohl auf der zu die einzelnen Taschen weitgehend gegeneinander ab- entlastenden als auch auf der ihr diametral gegengedichtet sind, wobei an der zu entlastenden Lager- überliegenden Laeerseite je eine entlang eines Kreisseite Kanäle zum Zuführen von Drucköl zu den bogens von etwas"weniger als 180" Umfangserstrek-Taschen und an der ihr diametral gegenüberliegen- 45 kuiig verlaufende, zum "Käfig und zu einer der Laufden Lagerseite ölableitkanäle vorgesehen sind. bahnen hin offene Rille aufweisen, von denen eine

   Aus der deutschen Auslegeschrift 1 262 080 ist ein _ZUm Verteilen von ihr zugeführtem Drucköl und die hydrostatisch entlastetes Radialwälzlager bekannt, andere zur ölableitung dient, und daß wenigstens die bei dem mehrere in radialer Richtung verlaufende derselben Laufbahn benachbarte Mantelfläche des ölzufuhr- bzw. Ölableitbohrungen vorhanden sind, 50 Käfigs beidendig offene, axial von den Käfigenden die von den Wälzkörpern überrollt werden. Dadurch _zu den Taschen führende Rillen zum öldurchtritt zu werden die Druckölzuführungen bzw. -ableitungen _un(j _aus den Taschen aufweist. Dabei ist es ausreiwährend nicht unerheblicher Zeiträume entweder chend, wenn jeweils nur einer der beiden neben den von den überrollenden Wälzkörpern oder von den Käfigenden liegenden ölzufuhrkanäle und jeweils vorbeigleitenden, eng eingepaßten Stegen des Käfigs ₅₅ nur einer der beiden Ölableitkanäle mit dem Druckvcrspcrrt und nur dann wirklich freigegeben, wenn system bzw. einem Raum niedrigeren Drucks verdie Wälzkörper entweder gerade auf die Bohrung zu- bunden ist, da der Öldruck sich über die im Käfig oder von der Bohrung abro'len. Der ölstrom ist also vorhandenen Rillen selbsttätig auf den neben dem während relativ langer Perioden unterbrochen oder anderen Käfigende liegenden Gegenkanal überträgt zumindest stark gedrosselt, so daß eine zuverlässige fio und so ein Anlaufen des Käfigs an beiden Enden ölzufuhr und Ölableitung, die die Voraussetzung für verhindert.

   eine wirksame Entlastung und die Schaffung einer klaren Grenze zwischen hydrostatisch entlasteter und anderer Lagerhälfte bilden, bei diesem bekannten Lager nicht gewährleistet erscheinen.

   Aus der deutschen Patentschrift 831 045 ist ein hydrostatisches Gleitlager mit einer der Druckmittclzuführung dienenden Umfangsnut bekannt. Eine

   Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen am Beispiel von Nadellagern näher erläutert. Es zeigt

   65 Fig. 1 einen Längsschnitt gemäß Schnittlinie 1 eines Lagers gemäß Fig. 2,

   Fig.
2. 2 Teil-Querschnitte α bzw. b gemäß den Schnittlinien Πα und 116 des Lagers nach Fig. 1,