DE2118077B2

DE2118077B2 - Hydrostatisches Radialgleitlager

Info

Publication number: DE2118077B2
Application number: DE2118077A
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Kariya Aichi Unno (Japan)
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1970-04-21
Filing date: 1971-04-14
Publication date: 1980-07-17
Also published as: GB1305165A; FR2089653A5; ES390242A1; US3726573A; BE765680A; CH537535A; NL150559B; NL7104944A; DE2118077C3; CA939424A; DK137868B; DK137868C; JPS4833297B1; NO132702B; NO132702C; DE2118077A1; SE371267B

Description

Die Erfindung betrifft ein von Druckmittel durchströmtes hydrostatisches Radialgleitlager für eine durch eine Radialkraft an einem Lagerende belastete Welle, mit einer Lagerbuchse, deren Lagerfläche in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordnete, mit dem Druckmittel beschickte Drucktaschen aufweist, die jeweils mit einer radialer Abströmöffnung versehene Lagerflächenteile rahmenartig umschließen, in Umfangsrichtung durch durchgehend glatte Bereiche der Lagerfläche voneinander getrennt und an den Lagerenden durch ringsektorförmige Lagerflächenteile axial begrenzt sind.

Gegenüber hydrodynamischen Gleitlagern weisen hydrostatische Drucklager den Vorteil auf, daß keine metallische Berührung zwischen der Welle und der Lagerbuchse auftritt, und daß die Welle auch bei hoher Geschwindigkeit stabil läuft; dadurch ist ein größeres Lagerspiel als bei Gleitlagern zulässig. Demzufolge kann sich aber auch eine nur an einem Ende mit einer Radialkraft belastete Welle stärker verkanten, so daß an dem Ende der Lagerfläche, das in Axialrichtung gesehen der Radialkraft am nächsten liegt, eine entsprechend große Verlagerung der Welle in radialer Richtung auftritt.

Bei bekannten hydrostatischen Radialgleitlagern der obengenannten Art (DE-OS 15 75 683) sind von den Drucktaschen rahmenartig umschlossene Lagerflächenteile und damit auch die diesen Lagerflächenteilen zugeordneten Abströmöffnungen für das Druckmittel aus den Drucktaschen symmetrisch zu der zur l.agcrathsc senkrechten Mittclcbcnc des Lagers angeordnet. Bei Verkantungen der Welle im Lager sind deshalb für die Größe des Drucks in den Taschen vor allem die Abslrömöffp'ingen in ιΙ<·η Hereichen des bei der Verkantung jeweils vergrößerten Lagerspiels verantwortlich. Es kommt somit zwangsläufig auch in den Bereichen verkleinerten Lagerspiels zu einem Druckabfall, Die bekannte Lösung ist also zwar bei Achsparallelverlagerungen der Welle aus ihrer Soll-Lage, nicht aber auch bei Verkantungen der Welle im Lager dem Zuführdruck des Druckmittels entsprechend voll wirksam.
Es ist die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe,

id ein derartiges hydrostatisches Radialgleitlager so auszubilden, daß Rückstellkräfte erzeugt werden, die einer Verkantung der Welle entgegenwirken.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Lager der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß die mit

is der radialen Abströmöffnung versehenen, in einer Umfangsreihe angeordneten Lagerflächenteile in den Drucktaschen axial außermittig nahe dem Lagerende liegen, an dem die Welle durch die Radialkraft belastet ist, und daß die die Drucktaschen axial begrenzenden

2(i ringsektorförmigen Lagerflächenteile an diesem Lagerende eine geringere axiale Breite aufweisen, als die ringicktorförrnigen Lageriläehemeüe am anderen Lagerende.
Dabei ist vorzugsweise die axiale Breite der

2> schmaleren ringsektorförmigen Lagerflächenteile um mehr als die Hälfte geringer als die axiale Breite der breiteren ringsektorförmigen Lagerflärhenteile.

Das durch benannte Konstruktionen von mit Druckmittel durchströmten hydrostatischen Gleitlagern auftretende Problem besteht darin, daß gegen Auswanderungen der Welle aus ihrer Soll-Lage möglichst schnell Rückstellkraft erzeugt werden. Die oben erwähnte bekannte Ausführungsform wirkt derartigen Abwanderungen aus der Soll-Lage nur in achsparalleler Richtung entgegen. Es ist zwar bekannt (US-PS 31 89 389), ein derartiges hydrostatisches Lager asymmetrisch so auszubilden, daß auch bei Verkantungen der Welle an einem Lagerende Gegenkräfte gegen die Radialverlagerung der Welle erzeugt werden. Dieses bekannte Lager ist jedoch konst·, aktiv nach anderen Grundsätzen als das erfindungsgemäße Lager aufgebaut und hat insbesondere keine in den Drucktaschen liegende mit radialen Abströmöffnungen versehene Lagerflächenteile. Daher kann dieses bekannte Lager

4j keinen Hinweis auf die erfindungsgemäße Lösung des Problems geben.

Erfindungsgemäß wird dagegen die axiale Breite der lastseitigen Lagerflächenteile schmaler als diejenige der Lagerflächenteile auf der lastfreien Seite gehalten, so

■»ο daß ein größerer Anteil des Druckfluids in den Drucktaschen über die lastseitigen Lagerflächenteile ausströmt, so daß die Veränderung des Lagerdrucks bei Kippen der Welle vergrößert wird, wodurch die Stabilität des Lagers erheblich verbessert wird.

v> Da weiterhin erfindungsgemäß Lagerflächenteile mit Auslässen in den Drucktaschen nur auf der Lastseite vorgesehen sind, wird die Strömungsmenge des Druckfluids, die aus den Drucktaschen aus der Lastseite ausströmt, erhöht, so daß die Stabilität des Lagers

ho gegenüber einer Verkantung der Welle verbessert wird. Wenn andererseits die axiale Breite der Lagerflächenteile auf der Lastseite und auf der lastfreien Seite verringert würde, würde der Verbrauch an Druckfluid in unwirtschaftlicher Weise steigen.

^h"> Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen /eigl

I ι g. I eine Sehriigansieht auf die axial geschnittene

Lagerfläehe eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Drucklagers,

Fig.2 einen Schnitt entlang der Linie H-Il in Fig.3 und

F i g, 3 einen Axialschnitt durch dieses Lager.

Das in Fig. 1 bis 3 dargestellte Fluidlager hat ein Gehäuse 10 und zylindrische Lagerbuchsen 11 und 12, die von entgegengesetzten Seiten in das Gehäuse eingefügt sind, wobei die dünnen Endflansche an den gegenüberliegenden Enden des Gehäuses befestigt und die inneren Enden zusammengefügt sind. Die Lagerbuchsen 11 und 12 sind mit Lagerbohrungen 11a und 12a zur Aufnahme der Welle 15 versehen. Die Welle 15 erstreckt sich durch die Bohrungen 11a und 12a mit bestimmtem geringem Spiel. Eine Schleifscheibe 35 und eine Riemenscheibe 36 sind beispielsweise auf die Endbereiche der Welle 15 außerhalb des Gehäuses 10 aufgebracht, wie in F i g. 3 strichpunktiert dargestellt ist Zwischen den inneren Enden der Lagerbuchsen 11 und 12 ist mit bestimmtem geringem Abstand eine ringförmige Schuher 15a eingefügt, die mit der Welle in deren Mittelbereich ein Stück bildet Weiterhin sind ringförmige Taschen 38 und 39 in den inneren Stirnflächen der Lagerbuchsen 11 und 12 vorgesehen, und diese Taschen 38 und 39 stehen über axiale Durchlässe 40 und 41 und Engstelien 42 und 43 mit ringförmigen Nuten 21 und 22 in Verbindung. Die ringförmigen Nuten 21 und 22 sind mit den Druckfluiddurchlässen 23 und 24 im oberen Bereich des Gehäuses 10 verbunden. Auf nicht gezeigte Art werden diese Durchlässe 23 und 24 mit inkompressiblem Fluid, beispielsweise Schmieröl, das sich unter Druck befindet, mit Hilfe einer Pumpe über ein Druckbegrenzungsventil versorgt

Wie Fig. 1 und 3 zeigen, sind die Lagerflächen 11a und 12a mit einer Anzahl von Drucktaschen 13 und 14 versehen, die im gleichen Abstand in Umfangsrichtung angeordnet sind, und die mit den ringförmigen Nuten 21 und 22 über Drosselverbindungen 16 und 17 in Verbindung stehen.

Weiterhin sind die Lagerflächen mit ringförmigen Nuten 18 und 19 versehen, die mit der Außenseite der Lagerbuchsen 11 und 12 über Auslässe 25 und 26, die sich radial durch die Lagerbuchse erstrecken, in Verbindung stehen.

Wie in Fi g. 1, 2 und 3 gezeigt, sind an den äußeren, d. h. den belasteten Bereichen der Drucktaschen 13 und 14 eine Anzahl von im Abstand voneinander angeordneten, vorspringenden Lagerflächenteile 20 und 27 angeordnet, die mit de:> Lagerbuchsen 11 und 12 aus einem Stück bestehen. Diese Lagerflächenteile 20, 27 sind in ihren Mittelpunkten mit radialen Abströmöffnungen 28 bzw. 29 versehen, die mit äußeren Durchlässen 34a und 34b am Boden des Gehäuses 10 über ringförmige Aussparungen 30 und 33, die sich auf dem äußeren Umfang der l^gerbuchsen 11 und 12 befinden, in Verbindung stehen. Die axiale Breite Ii der Lagerflächenteile 44 und 45 in den belasteten Bereichen gegenüber den Lagerflächenteilen 31 und 32 auf der unbelasteten Seite der Lagerflächen 11a und 12a beträgt weniger als V₂ der axialen Breite I₂ der Lagerflächenteile 31 und 32 der !astfreien Seite, wie in Fi g. I gezeigt ist.

Abschlußdeckel 46 und 47 sind an den äußeren Enden, der Lagerbuchsen 11 und 12 befestigt und mit ringförmigen Aussparungen 46a und 47a versehen, und die Lagerbuchsen Il und 12 enthalten Auslässe 48 und

<; 49, die mit den ringförmigen Aussparungen 46a und 47a und den ringförmigen Aussparungen 30 und 33 in Verbindung stehen.

Bei diesem Aufbau wird das in das Gehäuse eingebrachte Druckfluid über die ringförmigen Nuten

m 21 und 22 und die Drosselstellen 16 und 17 in die Drucktaschen 13 und 14 geleitet. Nur ein geringer Teil des in die Tasche 14 eingeleiteten Fluids kann über den Spalt der Lagerflächenteile 32 und 45 austreten. Das über diese Stellen ausgetretene Fluid wird durch die

Ii Aussparung 19 und den Auslaß 26 und durch die ringförmige Aussparung 47a und den Auslaß 49 in den Behälter 50 geleitet Der größte Teil des Fluids in der Drucktasche 14 läuft durch den Spalt über dem vorspringenden Bereich 27 imd gelangt über den Auslaß

_'i) 29 in den Behälter 50. Auf dieselbe Art gelangt nur ein kleiner Teil des in die Drucktaste 13 gebrachten Druckfluids durch den Spaii der Lagerflächenieile 31 und 44 und wird nach Passieren dieses Durchlasses über die Aussparung 18 und den Auslaß 25 sowie die

2-i ringförmige Aussparung 46a und den Auslaß 48 in den Behalte- 50 geleitet. Der verbleibende Teil des Fluids in der Drucktasche 13 gelangt durch den Spalt der lastseitigen Lagerfläche 20 und durch den Auslaß 28 in den Behälter 50.

jo Die hydrostatischen Drücke der durch den Strömungswiderstand der Drosselstellen Ib und 17 und die geringen Spalte zwischen der Welle und den Lagerflächen 11a und 12a bestimmten Höhe werden in den Drucktaschen 13 und 14 erzeugt, damit die Welle 15 im

r> Zentrum der Lagerbuchsen 11 und 12 gehalten wird, ohne daß sie die Lagerflächen 11a und 12a berührt Da die axiale Breite der Lagerflächenteile 44 und 45 auf der belasteten Seite geringer als diejenige der unbelasteten Lagerflächenteile 31 und 32 auf der Innenseite iti, fließt das Druckfluid, wenn keine Radialkraft auf die Welle 15 aufgebracht wird, aus den Drucktaschen 13 und 14 hauptsächlich über die belasteten Lagerflächenteile 44 und 45. Wird nun eine Last F₂ über die Schleifscheibe 35 auf die Welle 15 radial ausgeübt, wie F i g. 3 zeigt, wobei > sich die Welle 15 auf die oben beschriebene Art neigt, so daß der Abstand der belasteten Lagerflächenteile 44 und 45 sich stärker ändert als derjenige der Lagerflächenteile 31 und 32 im unbelasteten Bereich. Da die axiale Breite der Lagerflächenteile 44 und 45 im belasteten Bereich enger ist als d'ejenige der Lagerflächenteile 31 und 3? im unbelasteten Bereich, führt diese Veränderung der Abstände zu einer größeren Veränderung der Ausflußmenge des Druckfluids aus den Drucxtaschen 13 und 14. Folglich verändert sich der

-ö Druckunterschied vor und hinter den Drosselstellen 16 und 17 erheblich. Da darüber hinaus die Strömungsmenge des Fluids, das aus den Drucktaschen 13 urd 14 über die Lagerflächenteile im belasteten Bereich bei lastfreien Bedingungen ausströmt, durch die Auslässe 28 und Ά

f." der Lagerflächenteile 20 und 27 vergrößert wird, ändern sich die Drücke in den Drucktasehen 13 und 14 stärker, wenn die Welle 15 auf die angegebene Art geneigt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

J, Von Druckmittel durchströmtes hydrostatisches Radialgleitlager for eine durch eine Radialkraft an einem Lagerende belastete Welle, mit einer Lagerbuchse, deren Lagerfläche in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordnete, mit dem Druckmittel beschickte Drucktaschen aufweist, die jeweils mit einer radialen Abströmöffnung versehene Lagerflächenteile rahmenartig umschließen, in Umfangsrichtung durch durchgehend glatte Bereiche der Lagerfläche voneinander getrennt und an den Lagerenden durch ringsektorförmige Lagerflächenteile axial begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der radialen Abströmöffr.ung (29) versehenen, in einer Umfangsreihe angeordneten Lagerflächenteile (27) in den Drucktaschen (14) axial außermittig nahe dem Lagerende liegen, an dem die Welle durch die Radialkraft belastet ist, und daß die die Drucktaschen axial begrenzeKten, ringsektorförmigen Lagerflächenteile (45) an diesem Lagerende eine geringere axiale Breite aufweisen, als die ringsektorförmigen Lagerflächenteile (32) am anderen Lagerende.
2. Radialgleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Breite (I ι) der schmaleren ringsektorförmigen Lagerflächenteile (45) um mehr als die Hälfte geringer ist, als die axiale Breite (Ij) der breiteren ringsektorförmigen Lagerflächenteile (32).