DE19840292A1

DE19840292A1 - Gleitlager

Info

Publication number: DE19840292A1
Application number: DE19840292A
Authority: DE
Inventors: Klaus Griese; Ulrich Lendl; Guido Bredenfeld
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2000-03-16
Anticipated expiration: 2018-09-05
Also published as: DE19840292C2

Abstract

Es wird ein Gleitlager (20) vorgeschlagen, das bei geringen Außenabmessungen eine hohe Tragfähigkeit, einen möglichst kleinen Lagerabstand und eine lange Lebensdauer aufweist. Hierzu ist das Gleitlager (20) mit einer Verjüngung (32) versehen, die in Wirkverbindung mit der Aufnahmebohrung (26) im Lagerkörper (24) eine elastische Verformung des Gleitlagers (20) unter Belastung ermöglicht. Eingesetzt zur Lagerung des Triebwerks von Zahnradmaschinen verbessert das erfindungsgemäße Gleitlager (20) auch den volumetrischen Wirkungsgrad dieser Zahnradmaschinen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Gleitlager entsprechend der Gattung des Anspruchs 1. Gleitlager werden zur Lagerung rotierender Bauelemente eingesetzt. Ein exemplarischer Anwendungsfall ist beispielsweise in der DE 43 09 859 A1 offenbart. Dort ist eine hydraulische Zahnradmaschine mit einem Triebwerk aus zwei im Außeneingriff miteinander kämmenden Zahnrädern beschrieben. Die Zahnräder sind auf Achsen bzw. Wellen geführt, die ihrerseits drehbar in Gleitlagern gelagert sind. Diese Gleitlager bestehen aus einem Lagerkörper mit einer durchgehenden Aufnahmebohrung und einer in diese Aufnahmebohrung eingesetzten Lagerbuchse. Die Lagerbuchse weist einen konstanten, hohlzylindrischen Querschnitt auf und hat aus fertigungstechnischen Gründen eine geringere Ausdehnungslänge als die Aufnahmebohrung. Dies führt zu einem relativ weiten, wirksamen Lagerabstand, verbunden mit einer hohen Buchsenbelastung.

Triebwerke von Zahnradmaschinen trennen deren Hochdruck- von deren Niederdruckseiten, wobei aufgrund des Druckniveaus der Hochdruckseite die Triebwerke in Richtung der Niederdruckseite gedrückt werden. Die Achsen und Wellen liegen dadurch einseitig an der Wandung der Lagerbuchsen an, so daß diese einseitig verschleißen können. Des weiteren wird dadurch der Länge des Dichtspalts zwischen dem Fußkreis der Zahnräder und der Öffnung der Aufnahmebohrung auf der Hochdruckseite relativ kurz, was den volumetrischen Wirkungsgrad der Zahnradmaschine verschlechtert.

Vorteile der Erfindung

Demgegenüber weist ein erfindungsgemäßes Gleitlager mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil auf, daß es bei unveränderten Außenabmessungen eine erhöhte Tragfähigkeit und einen verringerten Lagerabstand ermöglicht. Zudem werden einseitige Buchsenbelastungen weitgehend vermieden. Dies wirkt sich in einer Verschleißreduzierung und damit in einer Erhöhung der Lebensdauer des Gleitlagers aus. Aufgrund der dazu an der Lagerbuchse ausgebildeten Verjüngung in Form einer Fase läßt sich die Lagerbuchse einfach zentrieren und leicht in die Lagerkörper einbauen. Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein drehmomentübertragendes Zahnrad einer Zahnradmaschine, das in aus dem Stand der Technik bekannten Gleitlagern geführt ist im Längsschnitt; in Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Gleitlager-Zahnradanordnung ebenfalls im Längsschnitt abgebildet.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist ein drehmomentübertragendes Zahnrad 10 dargestellt, das zu seiner drehbaren Lagerung mit seitlich angeformten Lagerzapfen 12, 14 versehen ist. Der Lagerzapfen 14 ist mit einer konischen Verlängerung 16 versehen, die an ihrem äußeren Ende zur drehfesten Verbindung mit einer nicht gezeichneten Antriebseinheit ein Koppelgewinde 18 aufweist. Die beiden Lagerzapfen 12, 14 sind in Gleitlagern 20 drehbar geführt. Diese, aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannten, Gleitlager 20 bestehen jeweils aus einem Lagerkörper 22 und einer Lagerbuchse 24, die in eine Aufnahmebohrung 26 im Lagerkörper 22 eingepreßt ist. Bei der Lagerbuchse 24 handelt es sich um ein hohlzylindrisches Bauteil aus reibungsverminderndem Gleitlagermaterial. Die Lagerbuchse 24 ist bündig zur außenliegenden Stirnseite in den Lagerkörper 22 eingesetzt; ihre axiale Ausdehnung ist jedoch kürzer als die der Aufnahmebohrung 26. Dadurch läßt sich der Übergang vom Zahnrad 10 zu seinen Lagerzapfen 12, 14 als Kerbspannungen vermeidender Radius ausbilden. Der Durchmesser der Lagerzapfen 12, 14 ist derart gewählt, daß zwischen dem gestrichelt angedeuteten Fußkreis 28 des Zahnrads 10 und dem Umfang der Lagerzapfen 12, 14 ein Dichtspalt 30 verbleibt, der in Wirkverbindung mit den Lagerkörpern 22 die seitliche Abdichtung der Zahnkammern des Zahnrads 10 gewährleistet.

Zur Förderung eines Druckmittels, beispielsweise in hydraulischen Zahnradmaschinen, bildet die beschriebene Zahnrad-Gleitlager-Anordnung mit einer im wesentlichen baugleichen zweiten Zahnrad-Gleitlager-Anordnung ein Triebwerk, bei dem die beiden Zahnräder 10 im Außeneingriff miteinander kämmen. Dieses Triebwerk trennt die Hochdruckseite einer Zahnradmaschine hydraulisch von der Niederdruckseite. Der Druckunterschied zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckseite belastet das Triebwerk mit einer hydraulischen Querkraft in Richtung der Niederdruckseite. Die Lagerzapfen 12, 14 liegen dadurch einseitig in den Lagerbuchsen 24 an. Diese werden dadurch insbesondere an ihren dem Zahnrad 10 zugewandten Enden stark belastet. Diese Belastung der Lagerbuchsen 24 kann zu Verschleiß und zu einer Reduzierung der Lebensdauer der Lagerbuchsen 24 führen. Zudem wird durch die einseitige Belastung des Triebwerks die Länge des Dichtspalts 30 auf der Hochdruckseite derart klein, daß dieser die Abdichtwirkung nur noch unzureichend erfüllen kann. Der volumetrische Wirkungsgrad der Zahnradmaschine sinkt dadurch.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wird das in Fig. 2 abgebildete, erfindungsgemäße Gleitlager 20 vorgeschlagen. Letzteres besteht nach wie vor aus einem Lagerkörper 22 mit einer durchgehenden Ausnehmung 26 und einer in diese Ausnehmung 26 eingesetzten Lagerbuchse 24. Im Unterschied zum Stand der Technik ist diese Lagerbuchse 24 an ihrem dem Zahnrad 10 zugewandten Ende mit einer Verjüngung 32 versehen. Diese Verjüngung 32 ist exemplarisch als zum Ende hin abfallende Außenfase ausgebildet, deren Länge wenigstens 10% der Buchsenlänge, wenigstens aber 2 mm beträgt. Durch diese Verjüngung 32 weist die Lagerbuchse 24 einen besonders elastischen Endbereich auf.

Die Ausnehmung 26 im Lagerkörper 22 ist an die Form der Lagerbuchse 24 angepaßt. Dementsprechend ist der Innendurchmesser der Ausnehmung 26 an dem dem Zahnrad 10 zugewandten Ende, im Längsschnitt betrachtet, rampenförmig abgeschrägt, so daß die Wandung der Ausnehmung 26 parallel zur Verjüngung 32 der Lagerbuchse 24 verläuft. Zudem ist die Lagerbuchse 24 geringfügig kürzer ausgebildet, als der Lagerkörper 22, so daß nach dem stirnseitig bündigen Einpressen der Lagerbuchse 24 in den Lagerkörper 22 zwischen der Verjüngung 32 und der inneren Wandung der Ausnehmung 26 ein konstanter Luftspalt 34 verbleibt. Die Lagerbuchse 24 erstreckt sich nahezu über die gesamte Länge der Ausnehmung 26.

Die Lagerbuchse 24 verfügt im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lagerbuchsen 24 bei unveränderten Außenabmessungen über eine längere Tragfläche bei gleichzeitig reduziertem wirksamen Lagerabstand. Beides verringert die Belastung der Lagerbuchse 24 und erhöht deren Lebensdauer. Hierzu trägt zudem die elastische Verformbarkeit der Lagerbuchse 24 im Bereich der Verjüngung 32 bei, weil dadurch unter Last eine annähernd gleichmäßig konstante Buchsenbelastung in Achsrichtung erreicht wird.

Aufgrund der rampenförmigen Reduzierung des Innendurchmessers der Ausnehmung 26 vergrößert sich ferner die Länge des Dichtspalts 30 des Triebwerks. Dies wirkt sich in einer geringeren Druckmittelleckage aus den Zahnkammern aus und verbessert zusätzlich den volumetrischen Wirkungsgrad der Zahnradmaschine.

Selbstverständlich sind weitergehende Änderungen oder Ergänzungen am Ausführungsbeispiel möglich, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Diesbezüglich ist anzumerken, daß die Verjüngung 32 nicht zwangsweise als geradlinige Außenfase ausgebildet sein muß, sondern beispielsweise auch einen hohlkehlenförmigen oder einen abgestuften Verlauf aufweisen kann. Ebenso muß die Lagerbuchse 24 nicht zwangsweise in den Lagerkörper 22 eingepreßt sein, sondern kann auch mit Spiel in die Ausnehmung 26 eingeführt und anschließend beispielsweise verklebt, verschweißt oder verstemmt werden. Bezüglich ihrer Montage bietet die erfindungsgemäße Lagerbuchse 24 den zusätzlichen Vorteil, daß ihre Verjüngung 32 eine gute Zentrierung in Verbindung mit einer einfachen Einführbarkeit ermöglicht und damit zur Senkung der Montagekosten beiträgt.

Claims

1. Gleitlager (20), insbesondere zur drehbaren Lagerung von querkraftbelasteten, rotierenden Bauelementen, beispielsweise von Wellen bzw. Achsen, mit einem, eine Aufnahmebohrung (26) aufweisenden Lagerkörper (22) und einer in diese Aufnahmebohrung (26) eingesetzten Lagerbuchse (24), dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse (24) zumindest an ihrem der Querkrafteinleitung zugewandten Ende eine in Richtung ihrer Längsachse verlaufende Verjüngung (32) aufweist, daß die Wandung der Aufnahmebohrung (26) angepaßt an diese Verjüngung (32) verläuft und daß im Bereich der Verjüngung (32) zwischen der Lagerbuchse (24) und der Wandung der Aufnahmebohrung (26) ein Luftspalt (34) besteht.

2. Gleitlager nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung (32) eine am Außenumfang ausgebildete und zur Stirnseite der Lagerbuchse (24) hin abfallende Fase ist.

3. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung (32) eine Länge von wenigstens 10% der Länge der Lagerbuchse (24), wenigstens jedoch von 2 mm hat.

4. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Lagerbuchse (24) im wesentlichen der Länge der Aufnahmebohrung (26) im Lagerkörper (22) entspricht.

5. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse (24) ortsfest in der Aufnahmebohrung (26) fixiert ist.

6. Gleitlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse (24) in die Aufnahmebohrung (26) eingepreßt, eingeklebt oder mit der Aufnahmebohrung (26) verstemmt oder verschweißt ist.

7. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmebohrung (26) als Durchgangsbohrung ausgebildet ist.

8. Hydraulische Zahnradmaschine mit einem Gehäuse in dem ein Druckmittel durch ein Triebwerk aus wenigstens zwei miteinander kämmenden Zahnrädern (10) unter gleichzeitiger Energieumwandlung von einem Einlaß zu einem Auslaß strömt, wobei die Zahnräder (10) auf Wellen bzw. Achsen angeordnet sind oder mit Lagerzapfen (12, 14) versehen sind, die jeweils in Gleitlagern (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 drehbar gelagert sind.