DE2945821C2

DE2945821C2 - Hydrodynamisches Wellenlager

Info

Publication number: DE2945821C2
Application number: DE2945821A
Authority: DE
Inventors: Ken Yokohama Kanagawa Yamane
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1978-11-14
Filing date: 1979-11-13
Publication date: 1983-09-29
Also published as: GB2035470A; JPS5565723A; JPS623325B2; US4371219A; DE2945821A1; GB2035470B

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Lager gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein derartiges Lager ist aus der US-PS 30 58 787 bekannt. Zur Erläuterung dieses Standes der Technik soil bereits hier auf Fig. 1 der Zeichnung Bezug genommen werden. In einem Lagerkörper 1 befindet sich eine schwimmende Buchse 2, durch die eine Welle 3 drehbar aufgenommen wird. Die Buchse 2 ist sowohl in bezug auf den Lagerkörper 1 als auch in bezug auf die Welle 3 frei drehbar. Schmiermittel wird durch einen Kanal 4 in dem Lagerkörper 1 einer Schmiermittelkammer 5 zugeführt, die einem Teil des Umfangs der Buchse gegenüberliegt. Aus der Schmiermittelkammer gelangt das Schmiermittel in einen schmalen Spalt zwischen der Buchse 2 und dem Lagerkörper 1. Aus diesem Spalt gelangt das Schmiermittel durch eine Anzahl von in gleichem Abstand liegenden Kanälen 6, die die Buchse radial durchlaufen, in einen ringförmigen Zwischenraum zwischen der Buchse 2 und der Welle 3, so daß das Lager geschmiert wird.

Bei dem in F i g. 1 gezeigten herkömmlichen Lager, bei dem als Beispiel eine Drehung der Welle 3 im Gegenuhrzeigersinn angenommen wird, entsteht lediglich im äußeren linken Endbereich der Schmiermittelkammer 5 ein hydrodynamischer Druck, durch den das Schmiermittel in die Kanäle 6 der Buchse 2 gedrückt

wird.

Dieses herkömmliche Lager hat den Nachteil, daß die Fluidzufuhr zu der Buchse und der Welle nur von einer Seite her erfolgt, so daß insbesondere bei hohem - Schmiermitteldruck und niedriger Drehzahl der Buchse die Gefahr einer Verschiebung und Dezentrierung der Buchse besteht

Aus der genannten US-PS ist es ferner bekannt, in dem Lager eine gerade Anzahl einander paarweise ίο gegenüberliegender radialer Kanäle vorzusehen, durch die das Schmiermittel den Kanälen der Buchse zugeführt wird. Die Anzahl der Kanäle in dem Lager ist kleiner als die ebenfalls gerade Anzahl der Kanäle in der Buchse.

Bei dieser Ausführungsform ist zwar gewährleistet,, daß sich die durch den Fluiddruck ausgeübten radialen Kräfte gegenseitig kompensieren, doch kann es hier auf Grund des radialen Verlaufs der Kanäle in dem Lager nicht zur Ausbildung eines nennenswerten hydrodynamischen Druckes kommen. Es ist daher nicht in jedem Fall eine ausreichende Schmiermittelzufuhr zu dem Spalt zwischen der Buchse und der Welle gewährleistet. Darüberhinaus steht bei bestimmten Winkelstellungen der Buchse keiner der Kanäle der Buchse in Überdeckung mit der inneren öffnung eines Kanals in dem Lager. Die Fluidzufuhr ist daher zeitweilig nahezu vollständig unterbrochen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydrodynamisches Lager der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem die Schmiermittelzufuhr zu der Welle mit hohem, weitgehend gleichbleibendem hydrodynamischen Druck erfolgt, ohne das durch die Schmiermittelzufuhr eine resultierende Radialkraft auf die Buchse oder die Welle ausgeübt wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß sind die Kanäle in dem Lager derart schräg zur Radialrichtung geneigt, daß sie von außen nach innen in Richtung der normalen Drehrichtung der Welle verlaufen. Dies hat zur Folge, daß sich die inneren öffnungen der Kanäle in dem Lager jeweils an ihrem in Drehrichtung der Buchse gelegenen Rand für das durch die äußere Oberfläche der rotierenden Buchse mitgenommene Schmiermittel keilförmig verengen. Daher wird an diesen Stellen ein hoher Schmiermitteldruck aufgebaut, durch den das Schmiermittel in die Kanäle der Buchse gedrückt wird. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung hat der Umfangswinkel, den die inneren Öffnungen der Kanäle des Lagers in bezug auf die Achse der Welle aufweisen, den Wert 360° Im—360° In. Dabei bedeutet m die Anzahl der Kanäle in dem Lager und η die Anzahl der Kanäle in der Buchse. Dieses Merkmal hat die folgende Wirkung. Wenn ein radialer Kanal in der Buchse die innere Öffnung eines geneigten Kanals in dem Lager passiert hat und der Grad der Überdeckung zwischen der äußeren öffnung des Kanals in der Buchse und der inneren öffnung des Kanals in dem Lager allmählich wieder abnimmt, so tritt der in Drehrichtung nachfolgende Kanal der Buchse in den Öffnungsbereich des nachfolgenden Kanals in dem Lager ein und der Grad der Überdeckung zwischen den Öffnungen der Kanäle nimmt dort in entsprechendem Maße zu. Auf diese Weise ist eine gleichbleibende Schmiermittelzufuhr zu der Welle gewährleistet.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine herkömmliche Lagerkonstruktion;

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Lager entlang der Linie B-B in F i g. 3;

F i g. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie A ■ A in F i g. 2;

F i g. 4 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Regeln zur Festlegung der Abmessungen des erfindungsgemäßen Lagers;

Fig. 5 entspricht Fig. 2, zeigt jedoch eine andere Ausführungsform der Erfindung im einzelnen.

Im Folgenden soll auf F i g. 2 und 3 Bezug genommen werden. Ein Lagerkörper 1 nimmt ein hohlzylindrisches Lager 7 auf, das fest in dem Lagerkörper angebracht ist und mit diesem eine ringförmige Nut 8 bildet. Das Lager trägt mit Spiel eine schwimmende Buchse 2. Ein Spalt zwischen der Buchse und dem Lager ist mit 9 bezeichnet. Die Buchse 2 trägt eine Welle 3 ebenfalls mit Abstand, wie es bereits bei der bekannten Lösung gezeigt ist.

Schmiermittel wird durch einen Schmiemittelkanal 10 in dem Lagerkörper 1 in die ringförmige Nut 8 zwischen dem Lager 7 und dem Lagerkörper 1 eingeleitet. Das Lager 7 weist eine gerade Anzahl von im Umfang in gleichmäßigen Abständen verteilten Kanälen 11 auf, die das Schmiermittel von der äußeren Umfangsfläche des Lagers auf dessen innere Umfangsfläche überführen. Bei der gezeigten Ausführungsform sind vier Kanäle 11 vorgesehen, und die Kanäle sind im Winkel von etwa 45° zur Radialrichtung des Lagers angeordnet.

Das Schmiermittel wird in die Nut zwischen dem Lager 7 und der Buchse 2 eingeleitet. Aus dieser Nut gelangt es durch die Kanäle 6, die sich in radialer Richtung in der Buchse 2 befinden, in den Lagerspalt. Die Anzahl der Kanäle 6 ist gerade und größer als die Anzahl der Kanäle 11. Bei der gezeigten Ausführungsform sind sechs Kanäle 6 vorgesehen. Auf diese Weise gelangt das Schmiermittel in den Lagerspalt zwischen der Buchse 2 und aer Welle 3.

F i g. 4 veranschaulicht die Regeln für die Bemessung der Kanaldurchmesser des dargestellten Lagers. Bei dem in einem Ausschnitt gezeigten Lager sind m Kanäle in dem Lager und eine größere Anzahl η der Kanäle in der Buchse vorgesehen. Beide Zahlen m und η sind gerade Zahlen. Dies bewirkt, daß stets dann, wenn ein Schmiermittel-Kanal der Buchse mit einem Kanal des Lagers auf einer Seite der Welle fluchtet, im wesentlichen gleichzeitig die entsprechenden Kanäle auf der anderen Seite der Welle miteinander zusammentreffen, so daß die Zufuhr von Schmiermitteln nicht zu so einem plötzlichen, auf die Welle ausgeübten Stoß führt und eine Verschiebung der Welle senkrecht zu ihrer Achse unterbleibt. Weiterhin ist die Anzahl η der Kanäle in der Buchse größer als die Anzahl m der Kanäle in dem Lager, so daß jeder der Kanäle in dem Lager, sofern er nicht mit einem Kanal in der Buchse zusammentrifft, unmittelbar vor einem derartigen Zusammentreffen steht. Aufgrund der ungleichen Anzahl der Bohrungen wird erreicht, daß nicht alle Bohrungen gleichzeitig zusammentreffen, sondern daß das Zusammentreffen gleichmäßig verteil* wird.

Erfindungsgemäß ist gewährleistet, daß stets dann, wenn die Schließung einer Verbindung zwischen einem Kanal in der Buchse und einem Kanal in dem Lager beginnt — dies ist bei dem rechten Kanalpaar in F i g. 4 der Fall, und es soll angenommen werden, daß die Buchse im Gegenuhrzeigersinn in bezug auf das Lager gedreht wird — die Verbindung des nächsten Kanalpaares in dem Lager wenigstens beginnt — dies gilt für das linke Kanalpaar in Fig. 4. Dadurch ergibt sich ein gleichmäßiger und gut verteilter Eintritt des Schmiermittels.

In Fig. 4 ist der Winkel, den in bezug auf die Wellenachse die inneren Kanalenden des Lagers überspannen, mit al, und der Winkel, der durch die Kanäle der Buchse überspannt wird, mit a2 bezeichnet. Die Winkel zwischen den nachlaufenden Kanten aufeinanderfolgender Kanäle betragen selbstverständlich 360° Im und 360° In. Aus der Figur geht hervor, daß der Umfangswinkel des rechten Kanals in dem Lager wie folgt zu errechnen ist:

al = al + (360⁰Im -al- 360°//7) = 360°/m - 360°/«.

Entsprechend wird erfindungsgemäß die Größe der inneren öffnungen der Kanäle des Lagers annähernd bestimmt, wobei berücksichtigt werden muß, daß die Kanäle nach Möglichkeit klein gehalten werden sollen, um die Festigkeit des Lagers nicht zu beeinträchtigen.

Die Zeichnung zeigt, daß die Umfangsbreite der Kanäle 6 in der Buchse geringer ist als die Umfangsbreite der Kanäle 11 in dem Lager. Dies ist vorteilhaft, jedoch nicht unbedingt erforderlich.

Die Kanäle 11 sind nach außen in Richtung entgegen der normalen Drehrichtung der Welle 3 (gegen Uhrzeigersinn in den Figuren) geneigt. Dadurch ergibt sich ein Keileffekt, der für die Schmiermittelzufuhr förderlich ist.

Fig.5 zeigt ein erstes Beispiel des Lagers, bei dem m = 4 und n = 6 gesetzt ist. Der Winkel, den die inneren Enden der Kanäle überspannen, beträgt 30°.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, /77=6 und /7 = 8 zu setzen. In diesem Falle beträgt der Winkel, den die inneren Enden der Kanäle überspannen, 15".

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydrodynamisches Lager zur Aufnahme einer drehbaren Welle in einem Lagerkörper über eine schwimmende, bezüglich Lagerkörper und Welle frei drehbare, hohlzylindrische Buchse, die die Welle mit Spiel abstützt, welche Buchse eine gerade Anzahl π von in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten, radialen Kanälen zwischen der zylindrischen Außen- und Innenfläche aufweist, mit einem Schmiermittelkanal im Lagerkörper zum Zuführen von Schmiermittel zu dem äußeren Umfang der Buchse, mit einem hohlzylindrischen Lager, das fest innerhalb einer ringförmigen Nut in den Lagerkörper eingesetzt ist und die Buchse unter Bildung eines Zwischenraums abstützt, und mit einer geraden Anzahl m von in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten Kanälen zwischen der zylindrischen Außen- und Innenfläche des Lagers, die bei geeigneter Winkelstellung der Buchse und des Lagers mit Kanälen der Buchse zur Überdeckung gelangen, wobei die Anzahl m kleiner als die Anzahl η ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (11) des Lagers (7) von außen nach innen schräg zur Radialrichtung und in Richtung der normalen Drehrichtung der Welle (3) verlaufen und daß sich die inneren öffnungen der Kanäle (11) des Lagers (7) über einen Umfangswinkel von etwa 360°/m-360°/n erstrecken.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß π?=4 und /7=6 ist.

3. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, m=6 und η=8 ist.

4. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (11) in dem Lager (7) unter einem Winkel von etwa 45° zur Radialrichtung geneigt sind.