DE19636274A1 - Gleitlager mit selbsteinstellender Tragfähigkeit - Google Patents
Gleitlager mit selbsteinstellender TragfähigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein hydrostatisch entlastetes Gleitlager gemäß Oberbe
griff von Anspruch 1 sowie Hydromaschinen unterschiedlicher Bauart und
allgemeine Lagerungen mit einem solchen Gleitlager gemäß Ansprüchen 14
bis 22.
Derartige Gleitlager sind bekannt und z. B. in LANG, O.R.; STEINHILPER,
W. Gleitlager, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 1978 und
IVANTYSYN, J. und M. Hydrostatische Pumpen und Motoren, Vogel-
Buchverlag, Würzburg, 1993, beschrieben.
In der DE 20 42 106 ist ein in einem Gleitschuh gelagerter Kolben einer
Hydromaschine beschrieben, wobei der Gleitschuh eine Dichtleiste aufweist,
mit welcher er an einer Gleitfläche geführt ist und mittels welcher dort
Schmiertaschen im Gleitschuh in seiner der Gleitfläche zugewandten Fläche
gebildet sind. Schmiermitteltaschen sind beispielsweise auch in der DE 19
42 054 beschrieben.
In unterschiedlichen Maschinen, insbesondere in hydrostatischen Pumpen und
Motoren, werden häufig bewegliche und stark durch Druckkräfte belastete
Teile in Gleitlagern, die durch die Zufuhr der Druckflüssigkeit zu den
Schmiermitteltaschen hydrostatisch entlastet sind, gelagert. Beispielhaft sollen
hier wesentliche Baugruppen von Verdrängermaschinen aufgeführt werden: In
Axialkolbenmaschinen der Schrägscheibenbauart, deren Konstruktionen und
Funktionen in IVANTYSYN, J. und M., Hydrostatische Pumpen und Moto
ren, Vogel-Buchverlag, Würzburg, 1993, beschrieben sind, betrifft dies
Gleitschuhe, welche die gesamte Kolbenkraft bei einer Relativbewegung des
Gleitschuhs und der Schrägscheibe auf die Schrägscheibe übertragen, der
rotierende Zylinderblock, der durch die Druckkräfte in den Zylindern auf
den stehenden Steuerspiegel gedrückt wird, das Kugelgelenk, das Kolben und
Gleitschuh verbindet und die gesamte Kolbenkraft auf den Gleitschuh über
trägt.
Bei verstellbaren Hydromaschinen kann auch die schwenkbare Schrägscheibe,
die durch die resultierende Druckkraft aller Kolben belastet ist, in einem
hydrostatisch entlasteten Lager gelagert werden. Bei Axialkolbenmaschinen
der Schrägachsenbauweise, deren Funktionsbeschreibung ebenso aus IVANTY-
SYN, J. und M., Hydrostatische Pumpen und Motoren, Vogel-Buchverlag,
Würzburg, 1993, hervorgeht, besteht diese Möglichkeit außerdem auch bei
der Axiallagerung der Welle mit Triebflansch, der durch die von den
Kolben übertragenen Druckkräfte belastet ist. Ähnliche Gleitlagerungen
findet man auch in anderen hydrostatischen Maschinen, z. B. in Radialkolben
maschinen, Zahnradmaschinen, Schraubenmaschinen.
Die Auslegung eines hydrostatisch entlasteten Lagers ist allgemein bekannt
und in der Fachliteratur ausführlich beschrieben, wie z. B. in IVANTYSYN,
J. und M., Hydrostatische Pumpen und Motoren, Vogel-Buchverlag, Würz
burg, 1993; BACKE, W., Grundlagen der Ölhydraulik, Umdruck zur Vor
lesung, 8. Auflage, RWTH Aachen, 1992; und LANG, O.R./STEINHIL
PER, W., Gleitlager, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 1978.
Die Nachteile und Probleme beim Einsatz der hydrostatischen Lager lassen
sich wie folgt zusammenfassen:
Hydrostatisch entlastete Gleitlager benötigen für ihre einwandfreie Funktion
die Druckflüssigkeit, die in oben erwähnten hydrostatischen Maschinen
meistens von der Hochdruckleitung bzw. den Hochdruckräumen der Maschine
entnommen wird. Die Druckflüssigkeit, die durch diese Lager zu der Nie
derdruckseite fließt, kann nicht mehr zur Energiewandlung ausgenutzt wer
den. Deshalb muß dieser Volumenstrom als volumetrischer Verlust betrach
tet werden.
Zur Reduzierung der Verluste und zur Erhöhung der Lagersteifigkeit werden
Drosseln in den Zulaufkanälen zu den druckbeaufschlagten Flächen angeord
net. Die Drosselquerschnitte in herkömmlichen Maschinen müssen dabei
extrem klein sein, um eine nennenswerte Lagersteifigkeit zu erreichen und
um die volumetrischen Verluste in angemessenen Grenzen zu halten. Die
dabei erforderlichen Querschnitte sind sehr aufwendig, bzw. in einigen
Fällen auch nicht herstellbar. Bei einer Kapillare, die als Drossel dienen
soll, müßte die Länge sehr groß sein, meist größer als die Länge, welche
in der Maschine zur Verfügung steht. Außerdem gibt es in hydrostatischen
Maschinen auch Stellen, wo die Anordnung von Drosseln nicht möglich ist,
z. B. die Lagerung des Zylinderblocks auf dem Steuerspiegel.
Um die volumetrischen Verluste in vernünftigen Grenzen zu halten, werden
deshalb die Schmiermitteltaschen des Lagers bei bekannten Maschinen so
ausgelegt, daß nicht die gesamte Last hydrostatisch kompensiert wird.
Durch die überschüssige Restkraft werden dann die sich relativ bewegenden
Teile aneinandergepreßt, wodurch eine ausreichende Dichtheit gewährleistet
ist. Die Restkraft wird im Stillstand und bei niedrigen Relativgeschwindig
keiten durch Festkörperkontakt der Teile übertragen. Zwischen den relativ
bewegten Teilen entsteht infolge der nichtkompensierten Restkraft Festkörper
bzw. Mischreibung, was große Reibkräfte und Verschleiß verursacht. Bei
höheren Geschwindigkeiten wird die Restkraft meist vollständig durch das
infolge des hydrodynamischen Effekts im Spalt ausgebildete Druckfeld
kompensiert. Das Lager funktioniert als hydrostatisch entlastetes hydrodyna
misches Gleitlager.
Der oben beschriebene Sachverhalt wird im weiteren am Beispiel eines
hydrostatischen Lagers, welches in Axialkolbenmaschinen der Schrägscheiben
bauart zur Übertragung der Kolbenkräfte auf die Schrägscheibe dient und
unter der Bezeichnung Gleitschuh allgemein bekannt, sowie in der aufgeführ
ten Fachliteratur beschrieben ist, ausführlich erläutert.
Der Gleitschuh stellt im Prinzip ein Einflächen-Axiallager dar. Die Wir
kungsweise eines Gleitlagers für einen Gleitschuh gemäß dem Stand der
Technik wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Fig. 1 bis 4
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Kolben mit Gleitschuh einer herkömmlichen, meistbenutz
ten Konstruktion;
Fig. 2 ein vergrößertes Teil des Gleitschuhs im Bereich der Gleit-
und Dichtfläche des herkömmlichen Gleitschuhs nach Fig. 1
mit schematisch dargestelltem Druckfeld unter dem Gleitschuh
bei einer Lagerspielhöhe h₂ < 0 zur Erläuterung der Wirkungs
weise;
Fig. 3 ein vergrößertes Teil des Gleitschuhs im Bereich der Gleit-
und Dichtfläche des herkömmlichen Gleitschuhs nach Fig. 1
mit schematisch dargestelltem Druckfeld unter dem Gleitschuh
bei einer Lagerspielhöhe h₂→0 oder h=0 zur Erläuterung der
Wirkungsweise; und
Fig. 4 einen Kolben mit einer Dichtleiste gemäß DE 20 42 106.
Der Kolben 1, der sich über einen mittels Kugelgelenk 2 angelegten Gleit
schuh 3 an einer Abstützfläche 4 des huberzeugenden, als Träger 5 dienen
den Gegenstücks abstützt, übt eine Hin- und Herbewegung im Zylinder 11
aus. Aus dem Zylinderdruckraum 12 wird die Druckflüssigkeit zu dem
Gleitschuh 3 zur Schmiermitteltasche 8 über Verbindungskanäle 7 im Kolben
1 und 9 im Gleitschuh 3 geführt. Die Schmiermitteltasche 8 besitzt übli
cherweise eine Tiefe h zwischen einigen Zehntel Millimeter bis einige
Millimeter. Unter diesen Bedingungen herrscht in der Schmiermitteltasche
8 ein gleicher Druck p₀, wie im oberen Teil der Fig. 2 dargestellt ist, weil
der Druckabfall zwischen der Zulauföffnung 10 und dem Durchmesser DI
bei einer solchen Tiefe h vernachlässigbar klein ist. Die Schmiermitteltasche
8 kann beliebig geformt sein, z. B. flach wie in Fig. 1 dargestellt oder als
konische Aussparung.
Die Abstützfläche 4 des Gegenstücks bzw. des Trägers 5 und die Gleit- und
Dichtfläche 6 des Gleitstücks 3 werden in herkömmlichen Konstruktionen so
genau wie möglich zueinander parallel gefertigt. Die erforderliche hohe
Genauigkeit kann dabei durch das relativ kostenintensive Läppen erreicht
werden.
Unter der Voraussetzung, daß die Abstützfläche 4 und die Gleit- und
Dichtfläche 6 parallel sind und daß die Strömung zwischen diesen Flächen
einen laminaren Charakter aufweist, kann der Druckverlauf unter der Gleit-
und Dichtfläche 6, d. h. zwischen den Durchmessern DI und DA mathema
tisch beschrieben und die Gleitschuhabdruckskraft FAB als die Tragkraft des
Druckfelds unter dem Gleitschuh errechnet werden.
Bei oben genannten Bedingungen ist die Gleitschuhabdruckskraft FAB und
damit auch die sogenannte Gleitschuhbalance B, die als Verhältnis der
Gleitschuhabdruckskraft FAB und der Gleitschuhandruckskraft FAN definiert
wird (B = FAB/FAN), unabhängig von der Gleitschuhspalthöhe h₂, weil das
Druckfeld unter dem Gleitschuh sich mit der Änderung der Gleitschuhspalt
höhe h₂ nicht ändert. Das Druckfeld unter dem Gleitschuh bleibt auch bei
h₂ < 0 unverändert, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Demgegenüber steigen die
volumetrischen Verluste unter dem Gleitschuh mit der dritten Potenz der
Spalthöhe h₂.
Die Schmiermitteltasche 8 und die Lager- oder Gleitschuhabmessungen, d. h.
DA und D₁ in Fig. 1 und 2, werden in herkömmlichen Lösungen so ge
wählt, daß die durch das Druckfeld in der Tasche 8 und das Druckfeld
zwischen der Gleit- und Dichtfläche 6 entstehende Gleitschuhabdruckskraft
FAB etwas niedriger als die auf den Gleitschuh wirkende Andruckskraft FAN
ist, d. h. für die Gleitschuhbalance gilt B < 1. Die Restandruckskraft wird
dann im Stillstand und bei niedriger Relativgeschwindigkeit zwischen Gleit
schuh 3 und Abstützfläche 4 durch den metallischen Kontakt zwischen der
Dichtfläche 6 und der Abstützfläche 4 des Gegenstücks 5 übertragen. Bei
höherer Relativgeschwindigkeit wird die Restkraft durch die infolge des
hydrodynamischen Effekts im Spalt zwischen der Dichtfläche 6 und der
Abstützfläche 4 entstehende hydrodynamische Kraft kompensiert.
Bei niedrigen Relativgeschwindigkeiten, d. h. beim Anlauf und bei niedrigen
Drehzahlen, wird der Gleitschuh 3 auf die Abstützfläche 4 mit der Restkraft
gedrückt. Bei langsamer Relativbewegung zwischen Gleitschuh 3 und Ab
stützfläche 4 entsteht demzufolge zwischen diesen Teilen eine relativ große
Reibungskraft. Dementsprechend ist der hydraulisch-mechanische Wirkungs
grad bzw. der Anlaufwirkungsgrad niedrig. Würde der Gleitschuh so ausge
legt, daß die Gleitschuhabdruckskraft FAB genau gleich oder größer als die
Gleitschuhandruckskraft FAN ist, wäre die Reibungskraft zwischen Gleitschuh
3 und Abstützfläche 4 zwar niedriger, es würden dabei jedoch große Volu
menstromverluste unter dem Gleitschuh entstehen, weil der Gleitschuh
abheben würde.
Zur Erhöhung der Lagersteifigkeit und zur Reduzierung von Volumenstrom
verlusten beim Abheben des Gleitschuhs wurden bisher mehrere Maßnahmen
vorgeschlagen. So wurden unterschiedliche Drosselstellen in den Zulaufkanä
len konstruiert, z. B. Kapillaren im Kolben 1 oder Düse 13 im Kolben 1
oder Düse 14 im Gleitschuh 3 oder Düsen in Serie an beiden Stellen
gleichzeitig, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Nachteilig bei diesen Maßnahmen
ist, daß funktionierende Drosseln sehr kleine Querschnitte verlangen. Die
Berechnungen zeigen, daß bei herkömmlichen hydrostatischen Maschinen die
Bohrungsdurchmesser kleiner als 0,2 mm sein müßten. Die Fertigung
solcher Bohrungen ist sehr aufwendig und teuer. Außerdem besteht in der
Praxis die Gefahr, daß die Bohrung durch Schmutzpartikel verstopft wird,
was die Gleitschuhfunktion und damit die Funktion der gesamten Maschine
stark beeinträchtigt.
Eine andere Lösung des Problems ist in der DE 20 42 106 beschrieben,
welche in Fig. 4 dargestellt ist. In der Schmiermitteltasche 8 des Gleit
schuhs 3 ist zwischen einer Zulauföffnung 10 und einer äußeren Dichtleiste
6 mindestens eine sogenannte Drosselleiste 15 angeordnet, die den Volumen
strom unter dem Gleitschuh reduzieren soll. Allerdings muß der Durch
flußquerschnitt unter der Leiste für eine funktionierende Drosselleiste sehr
klein sein, etwa 0,00077 cm², wie in der erwähnten Patentschrift angegeben.
Dies bedeutet bei herkömmlichen Konstruktionen, daß der Abstand zwischen
der Drosselleiste 15 und der Abstützfläche 4 weniger als 0,001 mm sein
muß. Eine prozeßsichere Herstellbarkeit eines solchen Gleitschuhs ist sehr
problematisch und erfordert zudem sehr genaue und damit kostenintensive
Fertigungs- bzw. Oberflächenbearbeitungsverfähren.
Die beschriebenen Probleme und Nachteile treten bei allen, nicht vollständig
entlasteten Gleitlagern auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein hydrostatisch voll
ständig entlastetes Gleitlager zu schaffen, welches im gesamten Bereich der
Relativgeschwindigkeiten der sich bewegenden Teile, d. h. vom Stillstand bis
zur maximalen Geschwindigkeit, eine niedrige Reibung und niedrige Volu
menstromverluste aufweist und einfach mit geringem Aufwand herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein hydrostatisch entlastetes Gleitlager mit den
Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Demgemäß weist das erfindungsgemäße Gleitlager, welches insbesondere für
Gleitschuhe hydrostatischer Kolbenmaschinen Anwendung findet, einen Träger
mit einer Abstützfläche auf, worauf ein gleitendes, eine Gleit- und Dicht
fläche aufweisendes Gleitstück bewegbar abgestützt ist. Zwischen der
Abstützfläche und einem dichtenden Abschnitt der Gleit- und Dichtfläche
befindet sich eine Lagerspielhöhe h₂ bzw. im Falle eines Gleitschuhs bei
hydrostatischen Kolbenmaschinen eine Gleitschuhspalthöhe, wobei die Gleit-
und Dichtfläche mit mindestens einer flachen, durch den dichtenden Ab
schnitt der Gleit- und Dichtfläche abgegrenzten Aussparung der Höhe h
verstehen ist. Die Aussparung ist über mindestens einen Verbindungskanal
hydraulisch mit einer Druckquelle für ein Schmiermittelfluid verbunden, so
daß ein Schmierspalt der Höhe h₂ + h ausgebildet ist. Erfindungsgemäß
ist der Schmierspalt zur Erzielung einer hydrostatischen Entlastung derart
bemessen, daß eine selbsteinstellende, von der Lagerspielhöhe h₂ abhängige
Tragfähigkeit des Gleitlagers erzielbar ist, wobei im Schmierspalt eine
Spaltströmung erzeugt wird, bei welcher die Geschwindigkeit des Schmier
mittelfluids im wesentlichen überall positiv ist und der Druck in Strömungs
richtung sinkt.
Ein derartiges erfindungsgemäßes Gleitlager mit der selbsteinstellenden, von
der Lagerspielhöhe abhängigen Tragfähigkeit, besitzt eine große Lagersteifig
keit auch ohne Drossel in den Kanälen, welche das Schmiermittel in die
Aussparung des Lagers führen. Dadurch entstehen gleichzeitig verbesserte
Laufeigenschaften sowie ein niedrigerer Schmiermittelfluidbedarf im Vergleich
zu herkömmlichen hydrostatisch entlasteten Gleitlagern, und zwar selbst bei
niedrigeren Relativgeschwindigkeiten der zueinander beweglichen, aneinander
gleitenden Bauteile.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen hydrostatisch entlasteten
Gleitlager ohne Drosseleinrichtungen im Schmiermittelfluidzulauf zu der
Aussparung bzw. den Aussparungen bzw. zu Schmiermitteltaschen besteht
darin, daß sie überall dort in Maschinen und Anlagen einsetzbar sind, wo
auch herkömmliche Gleitlager benutzt werden. Darüber hinaus sind die
erfindungsgemäßen hydrostatisch entlasteten Gleitlager auch dort einsetzbar,
wo bisher wegen der niedrigen Reibung beim Anlauf und wegen des niedri
gen Schmiermittelflüssigkeitsverbrauchs bevorzugt Wälzlager eingesetzt worden
sind. Wichtige derartige Anwendungsmöglichkeiten sind in den Ansprüchen
14 bis 22 beansprucht.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lager besteht darin,
daß die Gestaltung der Gleit- und Dichtflächen mit ausreichender Genauigkeit
durch ein einfaches Feindrehen herstellbar sind. Höhere Anforderungen an
die Oberflächenbearbeitung brauchen nicht gestellt zu werden. Damit sind
die Herstellungskosten für ein derartiges Lager deutlich geringer als bei
bekannten Gleitlagern, bei welchen Feinstbearbeitungen zur Oberflächengestal
tung erforderlich sind. Da die Oberflächenrauhigkeit der Lagerflächen bei
den erfindungsgemäßen Aussparungen keine Rolle spielen, kann z. B. bei
kleineren Lagern die Herstellung der im wesentlichen flach ausgebildeten
Aussparungen auf den Gleitflächen z. B. durch Ätzen realisiert werden.
Somit ergeben sich durch den Einsatz der erfindungsgemäßen hydrostatisch
vollständig entlasteten Gleitlager erheblich reduzierte Kosten, Abmessungen
und ein reduzierter Materialeinsatz bei gleichzeitig verbesserten Eigenschaften
der Maschinen.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die Höhe h der Aus
sparung, d. h. deren Tiefe bezüglich der Gleit- und Dichtfläche, in einem
Bereich von 0 mm bis zu 0, 15 mm. Somit ist eine derartige Aussparung
nicht vergleichbar mit den im Stand der Technik bekannten Schmiermittel
taschen, deren Tiefe deutlich größer ist.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist im Bereich der erfindungs
gemäßen Aussparung mindestens eine Schmiermitteltasche mit der Höhe H
zusätzlich vorgesehen, wobei H groß gegen h ist. Das heißt, die Abmes
sungen der Schmiermitteltaschenhöhe übersteigen deutlich die Höhe der
Aussparung gemäß der Erfindung.
Vorzugsweise ist die Aussparung in der Abstützfläche des Trägers ausgebil
det. Der Vorteil einer Ausbildung der Aussparung der Abstützfläche des
Trägers besteht darin, daß die Zuführung von Schmiermittelfluid über ein
stationäres Maschinenbauteil realisiert werden kann. Eine Schmiermittel
fluidzufuhr durch den sich im Betrieb z. B. einer hydrostatischen Kolbenma
schine bewegenden Kolben ist jedoch auch möglich und ebenso leicht
technisch realisierbar, indem der Kolben hohlgebohrt ist und das Schmier
mittelfluid durch den Kolben der in der Gleit- und Dichtfläche des Gleit
stücks angeordneten Aussparung zugeführt wird.
Gemäß noch einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Aussparung
sowohl in der Gleit- und Dichtfläche als auch in der Abstützfläche ausgebil
det. Vorzugsweise ist die Aussparung zu etwa gleichen Teilen sowohl in
der Gleit- und der Dichtfläche als auch in der Abstützfläche eingearbeitet,
wobei die Breite beider Aussparungsteile im wesentlichen einander entspricht.
Vorzugsweise ist die Abstützfläche als eine Ebene ausgebildet. Das bedeu
tet, daß das eine ebene Oberfläche aufweisende Gleitstück mit seiner Gleit-
und Dichtfläche an der ebenfalls im wesentlichen ebenen Abstützfläche des
Trägers gleitet. Die ebenen Gleitflächen besitzen den Vorteil einer beson
ders einfachen Fertigung. Dabei kommt der Vorteil der einfachen Fertigung
deshalb noch starker zum Tragen, da erfindungsgemäß keine sehr großen
Anforderungen an die Genauigkeit der Oberflächenbearbeitung gestellt werden
müssen.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Abstützfläche
als äußere Oberfläche eines Zylinders ausgebildet, d. h. die Abstützfläche ist
als konvexe Fläche ausgebildet.
Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Abstützfläche als
eine innere Oberfläche eines hohlen Zylinders ausgebildet, d. h. als eine
konkave Fläche.
Ebenso ist es möglich, daß die Abstützfläche gemäß einem weiteren bevor
zugten Ausführungsbeispiel als äußere Oberfläche einer Kugel oder als innere
Oberfläche einer hohlen Kugel ausgebildet ist.
Diese zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen hydro
statisch vollständig entlasteten Gleitlagers belegen, daß aufgrund der relativ
geringen Anforderungen an die Oberflächengestaltung der zueinander gleiten
den Lagerteile deren Anwendungsmöglichkeiten nahezu unbegrenzt sind.
Damit kann gemäß noch einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel je
nach Anwendung der dichtende Abschnitt der Gleit- und Dichtfläche des
Gleitstückes als Kreisring, Rechteck oder als ovale Fläche ausgebildet sein;
die Form des dichtenden Abschnitts ist jedoch nicht auf die genannten
geometrischen Flächenformen beschränkt.
Gemäß nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Breite
der Gleit- und Dichtfläche gleich Null, so daß beim Anlegen des Gleit
stückes auf der Abstützfläche die Berührung zwischen dem Gleitstück und
seiner Abstützfläche linienförmig ausgebildet ist. Eine derartige linienförmi
ge Berührung zwischen dem Gleitstück und der Abstützfläche ist vor allen
Dingen dort vorteilhaft, wo kleinste Lagerabmessungen sowie eine hoch
präzise und reibungsvermindernde Wirkung des Gleitlagers gefordert werden.
Vorzugsweise besitzen die Aussparungen eine solche Tiefe bzw. Höhe von
deren Grund, daß sie durch Ätzen herstellbar sind.
Bevorzugte Anwendungen des Gleitlagers gemäß der Erfindung sind:
Gleitschuhe und Schrägscheibe von hydrostatischen Axialkolbenmaschinen in
Schrägscheibenbauart, Gleitschuhe von hydrostatischen Radialkolbenmaschinen,
Lagerung des Zylinderblocks auf dem Steuerspiegel von hydrostatischen
Axialkolbenmaschinen, Lagerung des Steuerspiegels hydrostatischer Radialkol
benmaschinen, Lagerung der Schrägscheibe verstellbarer hydrostatischer
Axialkolbenmaschinen in Schrägscheibenbauart, Lagerung einer Welle mit
einem Triebflansch von hydrostatischen Axialkolbenmaschinen in Schräg
achsenbauart, Lagerung der Steuerscheibe von verstellbaren hydrostatischen
Axialkolbenmaschinen in Schrägachsenbauart, radiale Lagerung und/oder axiale
Lagerung einer Welle allgemein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung
werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:
Fig. 5 einen Gleitschuh 3 mit erfindungsgemäßem hydrostatischen Lager
für eine ebene Abstützfläche 4, wobei der innere Gleitschuhdurch
messer DI gleich dem Durchmesser d der Zulauföffnung 10 ist;
Fig. 6 ein vergrößertes Teil des Gleitschuhs 3 mit erfindungsgemäßem
hydrostatischen Lager im Bereich der Gleit- und Dichtfläche 6 nach
Fig. 5 mit schematisch dargestelltem Druckfeld 18 unter dem
Gleitschuh zur Erläuterung der Wirkungsweise im Fall, wenn h₂→0;
Fig. 7 ein vergrößertes Teil des Gleitschuhs mit erfindungsgemäßem hy
drostatischen Lager im Bereich der Gleit- und Dichtfläche 6 nach
Fig. 5 mit schematisch dargestelltem Druckfeld 18 unter dem
Gleitschuh zur Erläuterung der Wirkungsweise im Fall, wenn
h₂<0;
Fig. 8 den Verlauf der Lager- oder Gleitschuhbalance B und der volume
trischen Verluste Q in Abhängigkeit von der Spalthöhe h₂ für
herkömmliche Gleitschuhe und für Gleitschuhe mit erfindungsgemä
ßem hydrostatischen Lager;
Fig. 9 einen Gleitschuh 3 mit erfindungsgemäßem hydrostatischen Lager
für eine ebene Abstützfläche 4 mit einer Schmiermitteltasche 8;
Fig. 10 einen Gleitschuh 3 mit erfindungsgemäßem hydrostatischen Lager
mit einer Schmiermitteltasche 8 für eine als äußere Oberfläche
eines Zylinders ausgebildete Abstützfläche 4;
Fig. 11 einen Gleitschuh 3 mit erfindungsgemäßem hydrostatischen Lager
für eine als innere Oberfläche eines hohlen Zylinders ausgebildete
Abstützfläche 4, wobei der innere Gleitschuhdurchmesser DI gleich
dem Durchmesser d der Zulauföffnung 10 ist;
Fig. 12 ein Beispiel eines Gleitschuhs 3 mit erfindungsgemäßem hydro
statischen Lager für eine als innere Oberfläche eines hohlen Zylin
ders ausgebildete Abstützfläche 4, wobei die Dichtfläche 17 des
Gleitschuhs 3 als ein Rechteck mit abgerundeten Ecken ausgebildet
ist;
Fig. 13 einen Kolben 1 mit einem Gleitschuh 3 mit erfindungsgemäßem
hydrostatischen Lager für eine ebene Abstützfläche 4, wobei das
Kugelgelenk 2 so gestaltet ist, daß die Kugel, auf dem Gleitschuh
3 angeordnet ist und die innere Kugelkalotte im Kolben 1 ausgebil
det ist;
Fig. 14 ein hydrostatisch entlastetes Ringkammerlager mit erfindungsgemäßer
Lagergeometrie;
Fig. 15 ein hydrostatisch entlastetes Ringkammerlager mit erfindungsgemäßer
Lagergeometrie, wobei die erfindungsgemäßen Aussparungen 24 auf
der Abstützfläche 29 des Gegenstücks 27 angeordnet sind;
Fig. 16 ein hydrostatisch entlastetes Ringkammerlager, welches als Mehr
flächen-Axiallager mit erfindungsgemäßer Lagergeometrie gestaltet
ist;
Fig. 17 vergrößerte Teilschnitte B, C und D durch das Lager, welches in
Fig. 16 dargestellt ist;
Fig. 18 ein Schema der Lagerung eines Zylinderblocks 32 auf einem ebe
nen Steuerspiegel 33 in einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine
als ein Beispiel der Anwendung des hydrostatisch entlasteten Ring
kamerlagers mit erfindungsgemäßer Lagergeometrie;
Fig. 19 ein Schema der Lagerung eines Zylinderblocks 32 auf einem sphä
rischen Steuerspiegel 34 als ein Beispiel der Anwendung des hy
drostatisch entlasteten Mehrflächen-Axiallagers mit erfindungsgemä
ßer Lagergeometrie;
Fig. 20 ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Einflächen-Axiallager
mit erfindungsgemäßer Lagergeometrie;
Fig. 21 ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Einflächen-Axiallager
mit erfindungsgemäßer Lagergeometrie, dargestellt beim Anliegen
des Gleitstücks 40 auf dem Träger 42, d. h. bei h₂=0;
Fig. 22 ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Einflächen-Axiallager
mit erfindungsgemäßer Lagergeometrie und mit Schmiermitteltaschen
49, dargestellt beim Anliegen des Gleitstücks 40 auf dem Träger
42, d. h. bei h₂=0;
Fig. 23 ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Ringkammerlager,
welches als Einflächen-Axiallager gestaltet ist, mit erfindungsgemä
ßer Lagergeometrie, dargestellt beim Anliegen des Gleitstücks 40
auf dem Träger 42, d. h. bei h₂=0; und
Fig. 24 ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Ringkammerlager,
welches als Mehrflächen-Axiallager gestaltet ist, mit erfindungs
gemäßer Lagergeometrie, dargestellt beim Anliegen des Gleitstücks
40 auf dem Träger 42, d. h. bei h₂=0.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Gleitschuhs wird nun am Beispiel
des in Fig. 5 bis Fig. 7 dargestellten Gleitschuhs mit einer einfachen
Flächengeometrie für eine ebene kolbenhuberzeugende Abstützfläche erläutert.
Die der Abstützfläche 4 zugewandte Gleitfläche 6 des Gleitschuhs 3 ist so
gestaltet, daß zwischen dem inneren Gleitschuhdurchmesser DI und dem
Durchmesser DM, der zwischen dem inneren Gleitschuhdurchmesser DI und
dem äußeren Gleitschuhdurchmesser DA liegt, eine flache Aussparung mit
einer geringfügigen Tiefe h ausgebildet ist. Damit entstehen auf der Gleit
fläche 6 des Gleitschuhs 3 zwei Bereiche, und zwar Bereich 16 zwischen
den Durchmessern DI und DM und Bereich 17 zwischen den Durchmessern
DM und DA. Im Bereich 16 entsteht zwischen der Abstützfläche 4 und der
Gleitfläche 6 ein geringfügiger Spalt h auch im Fall, wenn der Gleitschuh
3 auf der Abstützfläche 4 anliegt, d. h. auch wenn im Bereich 17 zwischen
dem Gleitschuh 3 und der Abstützfläche 4 kein oder vernachlässigbar kleines
Spiel vorhanden ist (siehe Fig. 6). Beim geringfügigen Abheben des
Gleitschuhs 3 von der Abstützfläche 4 entsteht dann unter der Gleitfläche 6
zwischen den Durchmessern DI und DA ein Spalt mit einer nicht konstanten
Höhe, siehe Fig. 7. Im Bereich 16 zwischen den Durchmessern DI und
DM beträgt die Spalthöhe h₁, und im Bereich 17 zwischen den Durchmes
sern DM und DA beträgt die Spalthöhe h₂, wobei h₁ = h₂ + h.
Wenn die Flüssigkeit von der Zulauföffnung 10 nach außen fließt, entsteht
unter dem erfindungsgemäßen Gleitschuh ein Druckfeld, dessen Form von
der Spalthöhe h₂ abhängig ist. Bei einer Spalthöhe h₂→0, d. h., wenn der
Gleitschuh 3 auf der Abstützfläche 4 fast anliegt und nur vernachlässigbar
wenig Flüssigkeit nach außen fließen kann, herrscht unter dem Gleitschuh im
Bereich zwischen der Zulauföffnung 10 und dem Durchmesser DM ein
konstanter Druck p₀, welcher gleich dem Druck im Zylinderdruckraum 12
ist (siehe Fig. 6), weil bei einer Strömungsgeschwindigkeit gleich Null oder
annähernd gleich Null kein Druckabfall zwischen der Zulauföffnung 10 und
dem Durchmesser DM entsteht. Die Gleitschuhabdruckskraft FAB ist in
diesem Fall maximal.
Wenn der Gleitschuh 3 von der Abstützfläche 4 abhebt, beginnt die Arbeits
flüssigkeit von der Zulauföffnung 10 nach außen zu fließen, und der Druck
unter dem Gleitschuh im Bereich zwischen den Durchmessern DI und DM
sinkt im allgemeinen, weil bei einer kleinen Spalthöhe h₁, welche wesentlich
kleiner als die Tiefe der Schmiermitteltasche eines herkömmlichen
Gleitschuhs ist, bei der Strömung von der Zulauföffnung 10 nach außen
zwischen den Durchmessern DI und DM ein nicht vernachlässigbarer Druck
abfall entsteht. Unter dem Gleitschuh bildet sich ein Druckfeld 18 aus, wie
es in der oberen Hälfte der Fig. 7 qualitativ dargestellt ist. Die Fläche des
Druckfeldes 18 in Fig. 7 ist wesentlich kleiner als die Fläche des Druck
felds 18 in Fig. 6, in welcher das Druckfeld für den Fall, wenn die
Spalthöhe h₂ annähernd Null ist, abgebildet ist. Demzufolge ist auch die
Gleitschuhabdruckskraft FAB in diesem Fall kleiner. Je größer die Spalthöhe
h₂ unter dem Gleitschuh ist, desto niedriger ist die Gleitschuhabdruckskraft
FAB. Die Gleitschuhabdruckskraft FAB ist demzufolge indirekt proportional
der Spalthöhe h₂ unter der Gleitfläche 17.
Der qualitative Vergleich der Gleitschuhbalance B in Abhängigkeit von der
Spalthöhe h₂ ist in Fig. 8 dargestellt. Die dick gestrichelte Linie 19 zeigt
den Verlauf der Gleitschuhbalance B für herkömmliche Gleitschuhe. Die
volle Linie 20 stellt den Verlauf der Gleitschuhbalance B für den erfin
dungsgemäßen Gleitschuh dar. Es ist ersichtlich, daß der erfindungsgemäße
Gleitschuh im Betrieb wesentlich stabiler als ein herkömmlicher Gleitschuh
funktioniert, weil zwischen Spalthöhe h₂ und Balance B ein eindeutig ausge
prägter Zusammenhang besteht. Bei einer durch eine beliebige Störung
hervorgerufenen Vergrößerung der Spalthöhe h₂ sinkt die Balance, d. h. die
Gleitschuhabdruckskraft FAB wird kleiner als die Gleitschuhandruckskraft
FAN. Durch den Kraftunterschied FAB - FAN wird der Gleitschuh an die
Abstützfläche gedrückt bis zur Wiederherstellung des Gleichgewichts. Wird
der Gleitschuh durch eine Störung an die Abstützfläche gedrückt, verkleinert
sich das Spiel und die Gleitschuhbalance B wird größer, d. h. die Gleitschuh
abdruckskraft FAB wird größer als die Gleitschuhandruckskraft FAN. Der
Gleitschuh wird von der Abstützfläche abgehoben, bis wieder Kräftegleichge
wicht herrscht. Im normalen Betrieb stellt sich immer ein genau definierter
Gleichgewichtszustand ein.
Mathematisch kann nachgewiesen werden, daß der Volumenstrom auch im
Gleichgewichtszustand unter dem erfindungsgemäßen Gleitschuh im allgemei
nen kleiner als der Volumenstrom unter dem herkömmlichen Gleitschuh ist.
Die Abhängigkeit des Volumenstroms unter dem Gleitschuh, d. h. der volu
metrischen Verluste, von der Spalthöhe h₂ ist ebenso in Fig. 8 dargestellt.
Die dünn gestrichelte Linie 21 gilt für herkömmliche Gleitschuhe, und die
Strich-Punkt-Linie 22 gilt für erfindungsgemäße Gleitschuhe.
Die beschriebene Funktion des erfindungsgemäßen Gleitschuhs ist nur unter
der Bedingung gewährleistet, wenn die Gleitschuhspiele h₁ und h₂ vergleich
bar sind, d. h. die Höhe h in Fig. 4 bis 6 sehr klein, vergleichbar mit der
Gleitschuhspalthöhe h₂ ist. In der Praxis bedeutet dies, daß die Höhe h
kleiner als 0,15 mm sein muß. Ob die Höhe h konstant oder nicht kon
stant ist, spielt in diesem Zusammenhang keine bedeutende Rolle.
Der Gleitschuh mit erfindungsgemäßer Lagergeometrie läßt sich so auslegen,
daß die Gleitschuhabdruckskraft bzw. Tragfähigkeit FAB im Stillstand und
bei niedrigen Drehzahlen gleich der Gleitschuhandruckskraft FAN ist und die
Volumenstromverluste unter dem Gleitschuh trotzdem niedrig sind. Die
Spalthöhe h₂ unter dem Gleitschuh ist so zu wählen, daß die Summe der
Reibverluste und der volumetrischen Verluste bei gewünschten Betriebspara
metern minimal ist.
Für einige Anwendungen ist es vorteilhaft, den Gleitschuh 3 mit erfindungs
gemäßer Lagergeometrie mit einer Schmiermitteltasche 8 auszulegen. In
diesem Fall ist der innere Gleitschuhdurchmesser DI größer als der Durch
messer d der Zulauföffnung 10, wie in Fig. 9 dargestellt ist.
Das erfindungsgemäße Lager läßt sich sinngemäß auch für anders geformte
Abstützflächen anwenden. Fig. 10 zeigt ein Anwendungsbeispiel mit einer
Abstützfläche 4, die als äußere Oberfläche eines Zylinders ausgebildet ist,
wie z. B. in Radialkolbenmaschinen mit innerer Kolbenabstützung oder bei
Radialgleitlagern. In Fig. 11 ist eine Anwendung mit einer Abstützfläche
4, die ähnlich wie bei Radialkolbenmaschinen mit äußerer Kolbenabstützung
als innere Oberfläche eines hohlen Zylinders ausgebildet ist, dargestellt.
Das erfindungsgemäße Prinzip erlaubt auch solche Lagerkonstruktionen, bei
welchen die Lagerdichtfläche, d. h. der Bereich 17 der Gleit- und Dichtfläche
6 des Gleitschuhs 3, verschieden von einer Kreisringfläche ausgebildet ist.
Mögliche Dichtflächenformen sind z. B. Rechteck, Oval, usw. Fig. 12 zeigt
ein Beispiel einer solchen Konstruktion, wobei die Dichtfläche 17 als ein
Rechteck mit abgerundeten Ecken ausgebildet ist.
Der Gleitschuh mit erfindungsgemäßer Lagergeometrie ist ohne weiteres auch
bei solchen Kolbenkonstruktionen anwendbar, bei welchen die Kugel am
Gleitschuh angeordnet ist und die innere Kugelkalotte im Kolben ausgebildet
ist, wie beispielhaft in Fig. 13 dargestellt.
Die vorgeschlagenen Gleitschuhe weisen bei der erfindungsgemäßen Aus
legung niedrigere Reibung und dadurch höhere hydraulisch-mechanische
Wirkungsgrade bei niedrigeren Drehzahlen und beim Anlauf sowie wesentlich
niedrigere volumetrische Verluste bei niedrigeren Drehzahlen und beim
Anlauf auf.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß keine Düsen oder andere Drosseln
im Schmiermittelfluidzulauf zu den Gleitflächen des Lagers notwendig sind.
Das erfindungsgemäße Prinzip ist auch für andere Arten hydrostatisch
entlasteter Lager sinngemäß anwendbar. Fig. 14 zeigt ein Beispiel eines
Ringkammerlagers mit erfindungsgemäßer Lagergeometrie. Die Druckflüssig
keit wird durch ein oder mehrere Zulaufkanäle 23 in die sehr flache ring
förmige Aussparung 24 geführt. Die Höhe h der Aussparung 24 muß ver
gleichbar mit der Lagerspalthöhe h₂ sein. Die Aussparung 24 wird durch
die äußere Dichtfläche 25 und die innere Dichtfläche 26 abgegrenzt. Beim
Anliegen des Gleitstücks 27 auf der Abstützfläche 29 des Trägers 28 ent
steht zwischen den Dichtflächen 25 und 26 und der Abstützfläche 29 ein
vernachlässigbares Lagerspiel h₂<0. Das Druckfeld im Spalt zwischen der
Abstützfläche 29 und der der Abstützfläche zugewandten Lagerfläche ist
dann, analog wie beim Gleitschuh, (siehe Fig. 6 und 7) von der Lager
spalthöhe h₂ abhängig. Die Lagerbalance und der Volumenstrom im Lager
spalt verlaufen qualitativ ähnlich, wie es in Fig. 8 für den Gleitschuh
dargestellt ist.
Für die Funktion des erfindungsgemäßen Lagers ist es gleichgültig, in
welchem Teil die Aussparung 24 ausgebildet ist. In Fig. 15 ist ein hydro
statisch entlastetes Ringkammerlager mit erfindungsgemäßer Lagergeometrie
dargestellt, wobei die erfindungsgemäßen Aussparungen 24 auf der Abstütz
fläche 29 des Gegenstücks 27 angeordnet sind. Diese Auslegungsfreiheit ist
allerdings nur dann möglich, wenn die Relativbewegung der Teile 27 und
28 eine Rotation um die senkrechte Lagerachse ist. Auch eine Rotation der
beiden Teile in entgegengesetzter Drehrichtung ist vorstellbar.
Die oben beschriebenen hydrostatisch entlasteten Lager können auch mit
einer oder mehreren beliebig geformten Schmiermitteltaschen, deren Tiefe H
viel größer als die Höhe h der Aussparungen 24 ist, ausgebildet sein. In
Fig. 16 ist ein Beispiel eines Mehrflächen-Axiallagers mit erfindungsgemäßer
Lagergeometrie mit zwei zusätzlichen Schmiermitteltaschen 30 und 31 darge
stellt. Solche Schmiermitteltaschen können an beliebigen Stellen innerhalb
der Aussparungen 24 angeordnet sein. Weil in diesen Taschen infolge der
großen Höhe ein annähernd konstanter Druck herrscht, besteht die Möglich
keit durch die Größe und Lage der Taschen, die Tragfähigkeit des Lagers
und die Lage ihres Angriffspunkts zu beeinflussen. Die Schmiermitteltaschen
können mit unterschiedlichen Drücken, z. B. die Tasche 30 mit Niederdruck
und die Tasche 31 mit Hochdruck, beaufschlagt werden. Auf solche Weise
gestaltete Lager eignen sich bevorzugt für die Lagerung von exzentrisch
belasteten Teilen.
Die flache Aussparung 24 kann ringförmig, wie in Fig. 14 dargestellt, oder
beliebig anders, z. B. voneinander getrennt, wie in Fig. 16 dargestellt,
ausgebildet sein. In Fig. 17 sind zum besseren Verständnis vergrößerte
Teilschnitte B, C und D des Lagers in Fig. 16 dargestellt.
Eine praktische Anwendung eines erfindungsgemäßen hydrostatisch entlasteten
Ringkammerlagers zeigt Fig. 18. Es handelt sich um die Lagerung eines
Zylinderblocks 32 auf einem ebenen Steuerspiegel 33 in einer hydrostatischen
Axialkolbenmaschine. Der rotierende Zylinderblock 32 wird durch die in
Zylindern 35 entstehenden Druckkräfte auf den stehenden Steuerspiegel 33
gedrückt. Die erfindungsgemäße Aussparung 24 ist beispielhaft am Zylin
derblock 32 ausgebildet.
In Fig. 19 ist beispielhaft die Lagerung eines Zylinderblocks 32 auf einem
sphärischen Steuerspiegel 34 in einer Axialkolbenmaschine abgebildet. Die
erfindungsgemäße Lagergeometrie ist durch die Aussparung 24 auf dem
Steuerspiegel 34 gebildet.
In Fig. 20 ist ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Einflächen-Axial
lager mit erfindungsgemäßer Lagergeometrie dargestellt, bei welchem die
Aussparung 46 eine unregelmäßige Oberfläche aufweist. Diese Unregelmä
ßigkeit der inneren Oberfläche der Aussparung ist zulässig, solange die
maximale Höhe h der Aussparung 46 in dem angegebenen Bereich liegt,
d. h. sehr klein ist, damit sich die beschriebene Spaltströmung ausbilden
kann.
Fig. 21 zeigt ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Einflächen-Axial
lager mit der erfindungsgemäßen Lagergeometrie, welches der Darstellung in
Fig. 20 entspricht, bei welchem jedoch das Gleitstück 40 auf dem Träger
42 anliegt, so daß gilt h₂=0.
Fig. 22 stellt ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Einflächen-Axial
lager mit einer erfindungsgemäßen Lagergeometrie ähnlich dem gemäß Fig.
20 dar. Dieses dargestellte Einflächen-Axiallager weist jedoch im Gegensatz
zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 20 Schmiermitteltaschen 49 auf, wobei
das Schmiermittelfluid durch einen Verbindungskanal 47 mit zumindest einer
Schmiermitteltasche direkt verbunden ist. Die zweite Schmiermitteltasche ist
über die Aussparung 46 indirekt mit dem Verbindungskanal verbunden. In
Fig. 22 ist der Zustand beim Anliegen des Gleitstückes 40 auf dem Träger
42 gezeigt, d. h. bei h₂=0.
In Fig. 23 ist ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Ringkammerlager
dargestellt, welches ebenfalls als Einflächen-Axiallager ausgestaltet ist und
eine erfindungsgemäße Lagergeometrie aufweist, wobei das Lager im Zustand
des Anliegens des Gleitstückes 40 auf dem Träger 42 gezeigt ist, d. h. bei
h₂=0. Die Ansicht B-B entspricht dabei einer Blickrichtung von rechts,
d. h. auf den Träger, durch welchen der Verbindungskanal 47 zumindest zu
einer Aussparung 46 geführt ist. Die Ansicht A-A stellt die Ansicht gemäß
der Blickrichtung nach rechts dar, d. h. eine Draufsicht auf die Dicht- und
Gleitfläche des Gleitstücks.
Fig. 24 stellt ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Ringkammerlager
dar, welches als Mehrflächen-Axiallager gestaltet ist und ebenfalls die
erfindungsgemäße Lagergeometrie aufweist. Die Darstellung zeigt den
Zustand des Anliegens des Gleitstücks 40 auf dem Träger 42, d. h. ebenfalls
bei h₂=0. Der prinzipielle Aufbau dieses Mehrflächen-Axiallagers entspricht
dem des Einflächen-Axiallagers. Bei dem dargestellten Mehrflächen-Axial
lager sind jeweils Schmiermitteltaschen 52 in dem Träger 42 und in dem
Gleitstück 40 ausgebildet, wobei die Schmiermitteltaschen 52 über Verbin
dungskanäle 47 durch das Gleitstück 40 einerseits und auch durch den
Träger 42 mit der Schmiermittelfluidzufuhr verbunden sind. Der abdichten
de Abschnitt der Gleit- und Dichtfläche 43 ist dabei jeweils durch Kreisring
flächen 50, 51 gebildet, zwischen denen die Aussparung 46 in Form einer
Ringfläche 45 vorgesehen ist.
Claims (22)
1. Gleitlager, insbesondere für Gleitschuhe hydrostatischer Kolbenmaschi
nen, welches einen eine Abstützfläche (4, 39, 41) aufweisenden Träger
(5, 28, 42) und ein darauf gleitendes, eine Gleit- und Dichtfläche (6,
29, 43) aufweisendes Gleitstück (3, 27, 40) besitzt, wobei zwischen der
Abstützfläche (4, 39, 41) und einem dichtenden Abschnitt (17, 25, 26,
44, 50, 51) der Gleit- und Dichtfläche (6, 29, 43) eine Lagerspielhöhe
(h₂) vorgesehen ist und die Gleit- und Dichtfläche (6, 29, 43) mit
mindestens einer flachen, durch den dichtenden Abschnitt (17, 25, 26,
44, 50, 51) der Gleit- und Dichtfläche (6, 29, 43) abgegrenzten Aus
sparung (24, 26) der Höhe (h) versehen ist und über mindestens einen
Verbindungskanal (9, 23, 47) hydraulisch mit einer Druckquelle für ein
Schmiermittelfluid verbunden ist, so daß ein Schmierspalt der Höhe
(h₂ + h) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Schmierspalt zur Erzielung einer hydrostatischen Entlastung derart
bemessen ist, daß eine selbsteinstellende, von der Lagerspielhöhe (h₂)
abhängige Tragfähigkeit des Gleitlagers erzielbar ist, wobei im Schmier
spalt eine Spaltströmung erzeugt wird, bei welcher die Geschwindigkeit
des Schmiermittelfluids im wesentlichen überall positiv ist und der
Druck in Strömungsrichtung sinkt.
2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (h)
der Aussparung (24, 26) einen Wert aus einem Bereich von 0 mm bis
zu 0,15 mm aufweist.
3. Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im
Bereich der Aussparung (24, 26) mindestens eine Schmiermitteltasche
(8, 30, 31, 49, 52) der Höhe (H) vorgesehen ist, wobei (H) wesentlich
größer als (h) ist.
4. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aussparung (24, 26) in der Abstützfläche (4, 39, 41) ausgebil
det ist.
5. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aussparung (24, 26) sowohl in der Gleit- und Dichtfläche (6,
29, 43) als auch in der Abstützfläche (4, 39, 41) ausgebildet ist.
6. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützfläche (4, 39, 41) als eine Ebene ausgebildet ist.
7. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützfläche (4, 39, 41) als äußere Oberfläche eines Zylinders
ausgebildet ist.
8. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützfläche (4, 39, 41) als innere Oberfläche eines hohlen
Zylinders ausgebildet ist.
9. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützfläche (4, 39, 41) als äußere Oberfläche einer Kugel
ausgebildet ist.
10. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstützfläche (4, 39, 41) als innere Oberfläche einer hohlen
Kugel ausgebildet ist.
11. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der dichtende Abschnitt (17, 25, 26, 44, 50, 51) der Gleit- und
Dichtfläche (6, 29, 43) als Kreisring, Rechteck oder Oval ausgebildet
ist.
12. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Breite des dichtenden Abschnitts (17, 25, 26, 44, 50, 51) der
Gleit- und Dichtfläche (6, 29, 43) gleich Null ist, so daß beim Anlie
gen des Gleitstücks (3, 27, 40) auf der Abstützfläche (4, 39, 41) die
Berührung zwischen dem Gleitstück (3, 27, 40) und seiner Abstützfläche
linienförmig ist.
13. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aussparung (24, 46) durch Ätzen hergestellt ist.
14. Hydrostatische Axialkolbenmaschine der Schrägscheibenbauart mit einem
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 6 und 9 bis 13 für
deren Gleitschuhe und Schrägscheibe.
15. Hydrostatische Radialkolbenmaschine mit einem Gleitlager nach einem
der Ansprüche 1 bis 3 und 7 bis 13 für deren Gleitschuhe.
16. Hydrostatische Axialkolbenmaschine mit einem Gleitlager nach einem der
Ansprüche. 1 bis 6 und 9 bis 13 für deren Lagerung des Zylinderblocks
auf dem Steuerspiegel.
17. Hydrostatische Radialkolbenmaschine mit einem Gleitlager nach einem
der Ansprüche 1 bis 6 und 9 bis 13 für die Lagerung des Steuerspie
gels.
18. Hydrostatische Axialkolbenmaschine der Schrägscheibenbauart mit einem
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 8, 10, 11 und 13 für
die Lagerung von deren Schrägscheibe.
19. Hydrostatische Axialkolbenmaschine der Schrägachsenbauart mit einem
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 9 bis 13 für deren
Lagerung der Welle mit einem Triebflansch.
20. Hydrostatische Axialkolbenmaschine der Schrägachsenbauart mit einem
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 8, 10, 11 und 13 für
die Lagerung von deren Steuerscheibe.
21. Radiale Lagerung einer Welle mit einem Gleitlager nach einem der
Ansprüche 1 bis 5, 7, 8, 11 und 13.
22. Axiale Lagerung einer Welle mit einem Gleitlager nach einem der
Ansprüche 1 bis 6 und 9 bis 13.
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