DE3426559A1 - Kippsegmentradiallager - Google Patents

Description

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22.6.84 - 1 - Mü/dh

Kippsegmentradiallager

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kippsegmentradiallager nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Insbesondere bei Gleitlagern von Turboladern zur Aufladung von Fahrzeugmotoren treten wegen der sehr rasch laufenden Wellenzapfen, die Umfangsgeschwindigkeiten bis zu 100 m/s erreichen, und wegen ihrer geringen Belastung durch die relativ leichten Läufer Schwierigkeiten bezüglich Laufruhe und Stabilität der Wellenachse auf. Für solche Anwendungen verwendet man heutzutage üblicherweise Schwimmbüchsenlager, die im wesentlichen aus zwei ineinandergeschobenen zylindrischen Büchsen bestehen. Falls die Auslegung eines solchen Lagers richtig getroffen wird, so zeigt es erfahrungsgemäss ein gutes Schwingungs- und Stabilitätsverhalten. Was ihre Berechnung betrifft, so liegen die Schwierigkeiten bei der Bestimmung der relativen Büchsengeschwindigkeit, bezüglich der praktischen Brauchbarkeit liegt die Schwierigkeit bei der Sicherstellung der Oelversorgung des inneren Schmierspaltes.

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Wesentlich einfacher in der Wirkungsweise und auch leichter zu berechnen sind Kippsegmentlager, die aber in ihren bekannten Ausführungen bezüglich Herstellung und Montage aufwendiger sind und für den erwähnten Zweck daher, so weit bekannt, bislang nicht verwendet wurden.

Wegen der obenerwähnten Vorteile von Kippsegmentlagern allgemein und im besonderen in der Form von Kippsegmentradiallagern für die Lagerung von Läufern von Turboladern und ähnlichem entstand die Erfindung aus der Aufgabe, eine bezüglich Aufbaus, einfacher und billiger Herstellung sowie leichter Montierbarkeit vorteilhafte Bauart eines Kippsegmentradiallagers zu entwickeln. Es sollte den wirtschaftlichen Einsatz solcher Lager kleinerer Abmessungen auch dort ermöglichen, wo bisher aus Kostengründen einfache Büchsenlager verwendet werden.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eines gegenständlichen Lagers wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben. In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein solches Lager gemäss dem in Fig. 2 eingezeichneten Schnittverlauf I-I,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch das Lager gemäss dem Schnittverlauf II-II von Fig. 1, und die

Fig. 3 die Grundgestalt eines Elements des Lagers zur Erklärung der geometrischen Verhältnisse.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Lager weist als Hauptteile einen geschlossenen, einstückigen Lagerring 1,

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vier innerhalb dieses Lagerringes 1 befindliche Kippsegmente 2 und vier Haltebolzen 3 auf. Die Haltebolzen sitzen mit Spiel in den Kippsegmenten, so dass deren Kippbeweglichkeit gewahrt bleibt. Sie sichern ferner die Lage der Kippsegmente gegen Verschiebungen in axialer und in Umfangsrichtung. Die Kippsegmente 2 stützen sich innerhalb des Lagerringes 1 auf je einen kurzen Stützstreifen 4 einer Stützzylinderfläche S vom Radius r. Dieser Radius r geht ebenso wie die Breite b des Stütz-Streifens 4 aus der Fig. 3 hervor, welche die geometrischen Bestimmungsstücke des Lagerrihges 1 zeigt. Die Streifen 4 entstehen durch Ausbohren von vier zylindrischen Führungsflächen F mit dem Radius Γρ aus der Stützzylinderfläche S mit dem Radius r. Die geometrischen Achsen Mp der Führungsflächen F sind gegenüber der geometrischen Achse M. der Stützzylinderfläche S um die Exzentrizität e versetzt.

Die Kippsegmente 2 können aus einem einzigen kreiszylindrischen Ring hergestellt werden. Die Breite der beim Auseinandertrennen des Ringes mittels Sägen oder Fräsen entstehenden Schnittfuge ergibt das für die Kippbeweglichkeit erforderliche Spiel zwischen den Enden zweier einander beachbarter Kippsegmente in Umfangsrichtung.

Die Führungsflächen F und die Rückseiten 5 der Kippsegmente begrenzen Quetschspalten 6, die im Betrieb mit OeI gefüllt sind und dadurch für eine Dämpfung und im Zusammenwirken mit den sich im Betrieb bildenden Schmierspalten 7 zwischen den Laufflächen 8 der Kippsegmente und eines Wellenzapfens 9 auch für die Stabilisierung der Lage der Kippsegmente und damit auch des Wellenzapfens bilden.

Die Oelzufuhr in die Schmierspalten erfolgt aus einem

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nicht dargestellten Lagergehäuse über einen ringförmigen Oelkanal IO am äusseren Umfang des Lagerringes 1 und radial gerichtete Oelzulaufbohrungen 11 und 12 im Lagerring 1 bzw. an den Stirnflächen je zweier benachbarter Kippsegmente. Die zwischen diesen Stirnflächen bestehenden Spalten dienen als Spülschlitze 13 zur Abführung des OeIs, das aus den Schmierspalten durch das unter Druck stehende Frischöl verdrängt wird. Wie üblich, ist der Radius der Segmentlaufflächen grosser als der Wellen-Zapfenradius, so dass das Krümmungsspiel der Segmente grosser ist als das Berührungsspiel.

Das Lager ist, abgesehen vom Zerschneiden des Ringes, der das Ausgangsprodukt für die Kippsegmente darstellt, sehr rationell durch einfache Dreh- und Bohroperationen herzustellen. Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn als Ausgangsmaterial für den Lagerring 1 nahtlos gezogenes Präzisionsstahlrohr verwendet wird. Noch wirtschaftlicher wird die Herstellung bei einer Massenfertigung, wenn man Profilstahlrohr mit dem aus Fig. 3 ersichtlichen Profil des fertigen Lagerringes 1 verwendet.

Die Erfindung wurde hier anhand eines Ausführungsbeispiels mit vier Kippsegmenten beschrieben. Die Vorteile dieses Lagers gelten aber natürlich auch für Ausführungen mit drei oder mit mehr als vier Kippsegmenten. Wegen der Kleinheit des Lagers und wegen der geringen Belastungen, die bei dieser Lagergrösse auftreten, genügen für die eingangs genannten Anwendungen praktisch Ausführungen mit nur drei oder vier Kippsegmenten.

Bei schwierigen Einbauverhältnissen kann der Lagerring auch mehrteilig, vorzugsweise zweiteilig, ausgeführt werden, wobei die Trennfugen in den Bereich der Führungsflächen F zu legen sind.

Claims (3)

58/84 Patentansprüche

1. Kippsegmentradiallager, mit einem Lagerring und einer Mehrzahl von innerhalb des Lagerringes kippbar angeordneten Kippsegmenten, die eine zylindrische Lagerlauffläche und eine zylindrische Aussenfläche aufweisen, ferner mit Haltebolzen zur Fixierung der Kippsegmente in axialer und in Umfangsrichtung des Lagers sowie mit Zu- und Abführkanälen für Schmieröl, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung des Lagerringes (1) folgende Zylinderflächen aufweist:

- Stützstreifen (4), deren Anzahl gleich ist der Anzahl der Kippsegmente (2) und die als Stütz- und Abwälzflächen für die Kippsegmente (2) fungieren, wobei diese Stützstreifen (4) Teile einer kreiszylindrischen Stützzylinderfläche (S) bilden, die koaxial zur geometrischen Achse (M. ) des Lagerringes (1) ist und deren Breite (b) in Umfangsrichtung im wesentlichen nicht grosser ist als der Durchmesser der Haltebolzen (3), und

- eine der Anzahl der Kippsegmente (2) entsprechende Anzahl von zylindrischen Führungsflächen (F), die sich zwischen den Stützstreifen (4) erstrecken und eine durchschnittlich kleinere Krümmung aufweisen als die Stützzylinderfläche (S), ferner dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Rückseiten (5) der Kippsegmente (2) eine kleinere Krümmung aufweisen als die Führungsflächen (F) und mit diesen Quetschspalten (6) begrenzen.

2. Kippsegmentradiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsflächen (F) Teile von Kreiszylinderflächen sind, deren Achsen (Mp) um eine

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Exzentrizität (e) gegenüber der Achse (M,) der Stützzylinderfläche (S) versetzt sind, dass die Kippsegmente (2) Sektoren von Kreisringzylindern sind, und dass der Lagerring einstückig ausgeführt ist.

3. Kippsegmentradiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring geteilt ausgeführt ist.