DE19630244A1 - Axialgleitlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Axialgleitlager gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Stand der Technik

DE-A 43 43 965 zeigt kreiszylindrische Gleitschuhe mit einer sie stützenden Tellerfeder.

US-Patent 1 117 504 zeigt kreiszylindrische Gleitschuhe mit einer Gleitfläche auf einer Stirnseite und einer kugelförmigen Stützfläche auf der anderen Stirnseite.

US Patent 3 142 519 zeigt segmentförmige Gleitschuhe.

DE-A 35 22 037 zeigt ein Radialgleitlager mit radial wirkenden, kippbar angeordneten Gleitschuhen.

Beschreibung der Erfindung

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, das Axialgleitlager derart auszubilden, daß es preisgünstiger in der Herstellung ist, weniger Ersatzteile auf Lager gehalten werden müssen, und weniger Teile montiert werden müssen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Kombination der Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen als Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Axialschnitt durch ein Axialgleitlager gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Stirnansicht längs der Schnittebene II-II von Fig. 1 ohne ein Lagergehäuse,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch einen zylindrischen Gleitkörper,

Fig. 4 einen Axialschnitt durch einen weiteren zylindrischen Gleitkörper,

Fig. 5 einen Axialschnitt durch einen nochmals weiteren zylindrischen Gleitkörper,

Fig. 6 eine Axialschnitt durch einen Träger mit einem von ihm gehaltenen, zylindrischen Gleitkörper.

Im Gegensatz zu kreiszylindrischen Radial-Gleitlagern, bei welchen sich zwischen einer Lagerschale und einer in ihr gelagerten Welle ein Schmierstoffilm bildet, wenn sich die Welle relativ zur Lagerschale dreht, müssen bei einem Axialgleitlager besondere Maßnahmen geschaffen werden, damit sich ein Schmierstoff-Tragfilm zwischen den relativ zueinander bewegenden, aufeinander gleitenden Flächen bilden kann. Diese besonderen Maßnahmen bestehen darin, daß Gleitkörper oder Segmente verwendet werden, die insgesamt oder zumindest in ihrem die Gleitfläche aufweisenden Teil kippbeweglich relativ zu einer Anlauffläche sind, die den Gleitflächen der Gleitkörper gegenüberliegt und sich relativ zu ihnen dreht. Auf Schmierstoff und einen sich zwischen den gegenüberliegenden Gleitflächen bildenden Schmierstoffteil kann nur dann verzichtet werden, wenn die Gleitflächen selbst ausreichende Gleiteigenschaften haben, die auch bei hohen Axiallasten nicht verloren gehen. Axialgleitlager der Erfindung sind insbesondere für die Übertragung von hohen Axiallasten bei hohen Drehzahlen geeignet und benötigen nach gegenwärtigem Stand der Technik auch dann einen Schmierstoff, wenn die Gleitflächen aus einem gut gleitfähigen Kunststoff bestehen. Die Gleitfläche kann durch den Gleitkörper selbst oder durch eine auf ihn aufgebrachte dünne Materialschicht gebildet sein, welche aus einem anderen Werkstoff als der Gleitkörper selbst besteht. Der Gleitkörper kann einteilig oder mehrteilig sein.

Fig. 1 und 2 zeigen ein Axialgleitlager mit einem ringförmigen Träger 2 konzentrisch zu einer Lagerdrehachse 4. Eine Vielzahl von Gleitkörpern 6 mit zylindrischer oder kreisrunder Außenform ist mit ihren Mittelachsen 8 ringförmig um die Drehachse 4 herum parallel zu ihr angeordnet und quer zu ihr kippbar durch einen auf ihre Gleitfläche 10 wirkenden Axialdruck. Die Gleitflächen 10 liegen einer ringförmigen Anlauffläche 12 eines Stützkörpers 14 gegenüber, welcher sich relativ zu den Gleitflächen 10 der Gleitkörper 6 um die Drehachse 4 dreht. Die zu lagernde Welle kann mit dem Tragkörper 2, vorzugsweise jedoch mit dem Stützkörper 14 drehfest verbunden sein. Die Axialkraft der Welle wird über die Anlauffläche 12 und die Gleitflächen 10 übertragen. Bei der Welle kann es sich beispielsweise um eine Schiffsantriebswelle oder um die Welle einer Turbine handeln.

Im Träger 2 ist konzentrisch zur Drehachse 4 eine ringförmige, hinterschnittene Nut 16 mit einer beidseitigen Nutverbreiterung 18 gebildet. Die Gleitkörper 6 haben einen Nuteingriffsteil 20, welcher durch Nutvorsprünge 22 in der Nut 16 gehalten wird. Der Träger 2 ist vorzugsweise in zwei Ringhälften aufgeteilt, so daß an ihrer Trennstelle die Gleitkörper 6 mit ihren Nuteingriffsteilen 20 in die Nut 16 eingeführt werden können. Der Nuteingriffsteil 20 besteht aus einer Umfangsnut 24 und einem ringförmigen Vorsprung 26 am einen axialen Ende der Umfangsnut 24. Am anderen axialen Ende der Umfangsnut 24 befindet sich ein aus der Nut herausragender Gleitteil 28 des Gleitkörpers 6, welcher mit der Gleitfläche 10 versehen ist. Alle Teile befinden sich in einem Lagergehäuse 30, das mit dem Träger 2 verbunden ist.

Damit die Gleitteile 28 mit den Gleitflächen 10 die genannten Kippbewegungen relativ zur Anlauffläche 12 machen können, ohne daß sich die Gleitteile 28 von benachbarten Gleitkörpern 6 gegenseitig behindern, sollten sie auf seitlichem Abstand voneinander gehalten werden. Zu diesem Zweck haben die ringförmigen Vorsprünge 26 der Gleitkörper 6 einen größeren Außendurchmesser als die übrigen Teile der Gleitkörper 6, insbesondere einen größeren Außendurchmesser als ihre Gleitteile 28. Der dadurch gebildete Abstand zwischen den Gleitteilen 28 hat den weiteren Vorteil, daß Schmierstoff schneller zufließen und schneller abfließen kann, wodurch die Kühlwirkung des Schmierstoffes begünstigt wird.

Der Gleitkörper 6 kann aus mehreren Teilen bestehen. Beispielsweise kann der ringförmige Vorsprung 26 eine am Gleitkörper 6 befestigte Tellerfeder sein. Gemäß anderer Ausbildung kann der ringförmige Vorsprung 26 und der die Umfangsnut 24 bildende Zapfen oder Hals des Gleitkörpers zusammen ein einstückiges Teil sein, an welchem der Gleitteil 28 befestigt ist. Gemäß nochmals weiterer Ausbildung können jedoch der ringförmige Vorsprung 26, der die Umfangsnut 24 bildende Zapfen oder Hals, und der Gleitteil 28 zusammen aus einem einteiligen Körper bestehen. Die Gleitfläche 10 kann durch den Gleitteil 28 oder durch eine auf ihn aufgebrachte Gleitmaterialschicht gebildet sein. Insbesondere der Gleitteil 28 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, der gute Gleiteigenschaften hat.

Die genannte Kippbeweglichkeit der Gleitkörper 6 mit ihren Mittelachsen 8 relativ zur Lagerachse 4 kann dadurch gebildet sein, daß der ringförmige Vorsprung 26 eine Feder ist oder aus federelastischem Material besteht, so daß der Gleitteil 28 relativ zum ringförmigen Vorsprung 26 die Kippbewegungen machen kann.

Fig. 3 zeigt einen Axialschnitt durch einen einteiligen Gleitkörper 6.1, welcher aus einem als Tellerfeder wirkenden ringförmigen Vorsprung 26, einem den Nutgrund der Umfangsnut 24 bildenden Halsteil 32 und dem Gleitteil 28 mit der Gleitfläche 10 besteht. Der ringförmige Vorsprung 26, der hier als Tellerfeder- Druckfeder wirkt, hat eine radial nach außen hin abnehmende axiale Dicke. Dadurch läßt sich die Verteilung der Biegespannung im ringförmigen Vorsprung 26, welche bei axialer Belastung des Gleitkörpers 6.1 entsteht, gleichmäßiger verteilen, und es wird Material eingespart. Dem gleichen Zweck dient eine stirnseitige Ausnehmung 34 auf der Unterseite des ringförmigen Vorsprunges 26. Der Gleitkörper 6.1 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, jedoch kann auch ein anderes Material verwendet werden, welches die erforderliche Flexibilität hat, damit die Gleitfläche 10 relativ zum Vorsprung 26 Kippbewegungen machen kann. Der radial über den Hals 32 überstehende, über der Umfangsnut 24 liegende Randabschnitt 36 des Gleitteils 28 hat eine so weit reduzierte axiale Dicke, daß er sich in die Umfangsnut 24 hinein abbiegen kann, wenn im Betrieb des Lagers die Gleitfläche 10 stärker erwärmt wird als die darunterliegenden Innenbereiche des Gleitkörpers 6. Dies führt dazu, daß die Gleitfläche 10 mit zunehmender Temperaturdifferenz eine stärkere konvexe Balligkeit durch die thermisch bedingte Materialausdehnung erhält. Damit paßt sich die Balligkeit der Gleitfläche 10 automatisch den unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Lagers an. Da der Gleitkörper im Bereich seines Halses 32 eine größere axiale Dicke hat als im Randbereich 36 des Gleitteils 28, wird sich der Gleitteil 28 in der genannten Weise thermisch verformen, anstatt sich gleichmäßig geradlinig auszudehnen. Die Gleitfläche 10 wird bereits bei der Produktion mit einer kleinen konvexen Balligkeit von beispielsweise 10 µm versehen, µm sicherzustellen, daß die Gleitfläche 10 bei Materialexpansionen oder Materialkontraktionen des Gleitkörpers, welche durch mechanische Belastungen oder Temperaturveränderungen verursacht werden, nicht konkav hohlkugelförmig wird. Bei einer hohlen konkaven Form der Gleitfläche 10 würden nur ihre Ränder an der Anlauffläche 12 anliegen.

Fig. 4 zeigt einen Axialschnitt eines ähnlichen Gleitkörpers 6.2, bei welchem auch der Gleitteil 28, ausgehend vom Grund der Umfangsnut 24, radial nach außen hin eine kleiner werdende axiale Dicke hat. Durch diese nach außen hin abnehmende Dicke des Gleitteils 28 wird die selbständige Einstellung der optimalen Balligkeit der Gleitfläche 10 während des Lagerbetriebs begünstigt. Ferner wird Material eingespart, und die Biegespannung im Gleitkörper 6.2 wird bei axialer Belastung des Gleitkörpers 6 gleichmäßiger verteilt.

Fig. 5 zeigt einen Gleitkörper 6.3, welcher wie die Ausführungsformen nach den Fig. 3 und 4 einteilig hergestellt ist, bei welchem jedoch der ringförmige Vorsprung 26 nur über die Umfangsnut 24 übersteht, jedoch nicht auch über den Gleitteil 28. Ferner hat die Umfangsnut 24 einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt, so daß der als Tellerfeder wirkende ringförmige Vorsprung 26 und der Gleitteil 28 auch in ihren Randbereichen eine im wesentlichen rechteckige Querschnittsform haben.

Fig. 6 zeigt einen Gleitkörper 6.4, welcher auf seiner von der Gleitfläche 10 abgewandten Unterseite einen kugelförmigen oder balligen Vorsprung 36 hat, mit welchem er sich auf dem Nutgrund 38 der ringförmigen Nut 16 des Trägers 2 abstützen kann, und die genannten Kippbewegungen mit seiner Zylinder-Mittelachse 8 relativ zur Lager-Mittelachse 4 machen kann.

Claims (8)

1. Axialgleitlager, enthaltend einen Träger (2); eine Vielzahl von Gleitkörpern (6; 6.1 bis 6.5), die eine Gleitfläche (10) aufweisen, ringförmig um eine Lagerdrehachse (4) angeordnet sind und am Träger (2) positioniert sind; einen Stützkörper (14), der relativ zu den Gleitkörpern (6) um die Drehachse (4) drehbar ist und mit einer Anlauffläche (12) versehen ist, die den Gleitflächen (10) gegenüberliegt, um zwischen ihnen Axialkräfte zu übertragen, wobei mindestens der Teil (28) des Gleitkörpers (6), welcher die Gleitfläche (10) aufweist, quer zur Drehachse (4) kippbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitkörper (6; 6.1 bis 6.4) durch eine hinterschnittene Nut (16) und einen in sie eingreifenden Nuteingriffsteil (20) mit dem Tragkörper (2) in Nutlängsrichtung steckbar verbunden sind, daß die Nut (16) am Tragkörper (2) gebildet ist und sich ringförmig um die Drehachse (4) erstreckt, und daß der Nuteingriffsteil (20) an den Gleitkörpern (6; 6.1 bis 6.4) gebildet ist.

2. Axialgleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) aus zwei halbkreisförmigen Hälften besteht, die zum Einsetzen und Entfernen der Gleitkörper (6; 6.1 bis 6.4) trennbar sind.

3. Axialgleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitkörper (6; 6.1 bis 6.3) mit tellerförmigen Federmitteln (26) versehen sind, welche die Gleitkörper am Träger (2) abstützen, in Richtung zur Anlauffläche (12) drängen, und quer zu einer Gleitkörper-Mittelachse (8) federnd nachgiebig sind für Axial- und Kippbewegungen der Gleitfläche (10) relativ zu den Federmitteln.

4. Axialgleitlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel (26) und mindestens ein sie tragender Teil des Gleitkörpers (6; 6.1 bis 6.3) zusammen aus einem einteiligen Element bestehen.

5. Axialgleitlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel (26) und ihr Gleitkörper (6; 6.1 bis 6.3) zusammen aus einem einteiligen Element bestehen.

6. Axialgleitlager nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das einteilige Element aus Kunststoff besteht.

7. Axialgleitlager nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel (26) über alle anderen Teile ihres Gleitkörpers (6; 6.1; 6.2) seitlich überstehen und sich an den Federmitteln (26) von benachbarten Gleitkörpern (6; 6.1; 6.2) seitlich abstützen.

8. Axialgleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitkörper (6; 6.1 bis 6.4) eine kreisrunde Querschnitts-Außenform haben.