DE4217268C2 - Hydrodynamisch wirksames kombiniertes Radial-Axialgleitlager - Google Patents

Description

Die zur Abstützung von drehenden Wellen benötigten Radial- und Axialkräfte schwanken in weiten Bereichen. Die Abstützung einer rotierenden Welle, unter Verwendung von Gleitlagern wird üblicherweise derart gelöst, daß Radial- und Axialgleitlager, einseitig oder doppelt wirkend, getrennt oder als kombinierte Lager angeordnet werden. Die axiale Tragfähigkeit solcher Lager wird, in bekannter Weise, durch Kippsegmentlager oder Axiallagern mit Keil- und Rastflächen gewährleistet. Der Fertigungsaufwand für die Axialgleitlager, bedingt durch die geometrischen Verhältnisse im einen Fall, und durch die große Anzahl an Konstruktionselementen im anderen Fall, ist beträchtlich.

Es ist bekannt, daß beim Radial-Axialbundlager auf eine gesonderte Versorgung des Axiallagers mit Schmierstoff verzichtet werden kann. Das Axiallager ist zur Erlangung einer Tragfähigkeit auf die Ausnutzung des im Radiallager erzeugten Druckes ange­ wiesen.

Die Druckschrift GB 14 93 854 zeigt Radial- und Axial-Radiallager mit Schmierungsnuten. In der Anmeldung wird die Herstellung dieser Lager mit Schmierungsnuten ausführlich beschrieben, wobei insbesondere auf die Herstellung einer, sich vom Radiallager ins Axiallager erstreckende Schmiernut, in einem Arbeitsgang, durch Umformung auf einer Presse mittels eines Dornes oder eines Stempels, eingegangen wird.

Die Druckschrift zeigt jedoch keine angestellten Keilflächen im Axiallager. Die in der Fig. 5 dargestellten Schmierstoffnuten werden bei der vorliegenden Erfindung nicht benötigt.

Die Druckschrift US-PS 33 11 428 beschreibt abgedichtete Radiallager mit geringem Lagerspiel und unterschiedlichen Innenkonturen. Durch die geeignete Anordnung von entsprechend geformten Deckscheiben kann der Schmierstoffaustritt aus dem Radiallager kontrolliert werden.

Diese Druckschrift bezieht sich auf eine Sonderausführung eines Radiallagers. Die in der Anmeldung beschriebene Ausnützung des aus dem Radiallager austretenden viskosen Mediums zur Abstützung von Axiallasten kann von der Anmeldung US-PS 33 11 428 nicht geleistet werden.

Die Veröffentlichung in Philips "Technische Rundschau", 27. Jahrgang, Seiten 160-161, 1966, zeigt Spiralrillenlager, an sich bekannter Ausführung, bei denen der Druckaufbau im Axiallager erfolgt und dann das mit Druck behaftete Fett, gegen die wirksame Flieh­ kraft, ins Radiallager gefördert wird.

Diese Druckschrift beschreibt damit ein der Anmeldung entgegengesetztes Wirkprinzip. Die Anmeldung beschreibt kombinierte Axial-Radialgleitlager, bei denen die Schmierstoff­ zufuhr ins Axiallager vom Radialgleitlager aus erfolgt. Der maßgebliche Druckaufbau erfolgt im Radialgleitlager und nicht, wie in der Entgegenhaltung beschrieben, im Axial­ lager.

Die Druckschrift EP 0 176 614 zeigt ein zylindrisches Pleuellager mit einer gegenüber der Aufnahmebohrungsachse versetzten Lagerachse. Die Lagerschale selbst ist zylindrisch ausgeführt. Der Versatz dient dazu, die beim Einsatz als Pleuellager im Verbrennungs­ motor gewünschten Spielverhältnisse zwischen Welle und Lager den wirksamen Be­ lastungen anzupassen.

Diese Druckschrift bezieht sich nicht auf ein kombiniertes Axial-Radialgleitlager, der beschriebenen Ausführung. Der Versatz der Lagerachsen zur Achse der aufnehmenden Bohrung stellt einen bekannten Stand der Technik dar und wird von der Anmeldung nicht berührt.

Die Druckschrift DE-GM 69 24 466 zeigt die Gestaltung von Schmierungsnuten bei statisch belasteten Lagern. Die Beanspruchung dieser Lager tritt vorwiegend statisch auf mit oszillierenden Bewegungen mit kleiner Amplitude. Die Entgegenhaltung befaßt sich mit der Problematik der Schmierstoffzuführung im Bereich der höchsten Lagerbelastung, wobei durch die Wellenbewegung kein Schmierstoff in die Lastzone gefördert wird. Die Entgegenhaltung beschreibt deshalb eine Methode zur Versorgung der druckbehafteten Zonen mit Schmierstoff.

Die Erfindung beschreibt im Gegensatz dazu ein "hydrodynamisch" wirksames kombinier­ tes Radial-Axialgleitlager. Die dabei wirksamen Lagerbelastungen unterscheiden sich von der in der Entgegenhaltung gedachten Anwendung. Durch die umlaufende Welle wird Schmierstoff aus dem Radiallager in die tragenden Axiallagersegmente gefördert. Gerade auf die in den Fig. (3) und (4) der Druckschrift DE-GM 69 24 466 gezeigten Schmier­ fluten, die aus dem Radialgleitlager in Axialgleitlager geöffnet sind, wird in der vor­ liegenden Erfindung bewußt verzichtet. Es wird eine Lagerbauform gezeigt, die über bisher bekannte Lagerbauarten hinausreicht, und gleichzeitig eine erhebliche Verein­ fachung in der Fertigung ermöglicht.

Die Druckschrift DE 30 41 845 C3 zeigt ein reines, aus einem Grundkörper gefertigtes, Axial-Gleitlager mit in Umfangsrichtung angeordneten Keilsegmenten. Die zur Aus­ bildung eines tragfähigen Schmierölfilmes erforderliche Druckbildung erfolgt zwischen der Schulter einer Welle und den Keilsegmenten. Die Funktionsfähigkeit ist nur in einer Drehrichtung gegeben.

Die Erfindung verwendet ein kombiniertes Mehrflächen-Radial-Axialgleitlager. Bei einer Rotation der Welle wird druckbehaftetes Schmieröl ins Axiallager gefördert, das durch die geometrische Gestaltung des Axiallagers eine weitere Drucksteigerung erfährt. Dieser Wirkeffekt kann von einem reinen Axialgleitlager gemäß der angeführten Druckschrift DE 30 41 845 C3 nicht geleistet werden. Diese Druckschrift bezieht sich auf ein aus einem Lagerrohling hergestelltes Axiallager. Die Herstellung der einzelnen Keilflächen im Axiallager ist bei der vorliegenden Erfindung, durch die Segmentierung sehr viel einfacher und damit wirtschaftlicher möglich. Diese Druckschrift berührt somit weder vom Wirkprinzip, noch von der Gestaltung die vorliegende Erfindung.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe einen in der Herstellung, im Vergleich zu den oben beschriebenen Lagern, wesentlich günstigeren Axiallagerteil zu schaffen, der direkt mit einem Radiallager beliebiger Innenkontur kombiniert werden kann, und der die durchaus begrenzte Belastbarkeit der Radial-Axialbundlager mit einfachen Mitteln steigert.

Diese Aufgabenstellung wird durch ein hydrodynamisch wirksames kombiniertes Radial- Axialgleitlager mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 2 gelöst.

In den Fig. 1 und 2 sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Lagers gezeigt.

Ein Radialgleitlager, beliebiger Innenkontur, vorzugsweise geteilt ausgeführt, wird mit einem oder zwei Axiallagern kombiniert. Das Axialgleitlager wird im einfachsten Fall durch einen Bund gebildet dessen Achse um einen bestimmten Winkel zur Achse des Radiallagers gedreht ist. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die ursprünglich plan bearbeiteten, lotrecht zur Achse des Radiallagers ausgerichteten Anlaufbunde durch Verdrehen gegenüber dieser Achse während der Bearbeitung zu Keilsegmenten umgestal­ tet werden. Durch eine nicht lotrecht zu den Anlaufbunden ausgeführte Bohrung zur Herstellung des Radiallagers entstehen ebenfalls Keilsegmente.

Entsprechend der Segmentierung des Radiallagers können mehrere Axialgleitflächen am Umfang als Axiallager wirksam werden. Die Orientierung und die Anstellung der ein­ zelnen Axialgleitflächen kann innerhalb eines Axialgleitlagers differieren. Ein einzelnes Segment wird durch eine einfache Bearbeitung der Stirnseite(n), unter einem Winkel zu der Achse des Radiallagers, zu einem Segment eines kombinierten Radial-Axialgleitlagers. Durch die Ausrichtung der einzelnen Segmente lassen sich kombinierte Radial- Axialgleitlager für-beliebig wirksame Kraftrichtungen und beliebige Drehrichtungen anpassen.

Die Schmierstoffzufuhr in das, oder die Axialgleitlager erfolgt mittels aus dem Radial­ lager verdrängten Schmierstoffes. Die Keilwirkung der Bunde läßt das Axialgleitlager tragfähig werden, wobei der erhöhte Druck des ins Axiallager zugeführten viskosen Mediums in günstiger Weise ausgenützt wird (Fig. 1).

Eine Behinderung des Abflusses des Schmierstoffes aus dem Axiallager wird durch eine kegelige Vorbearbeitung der Anlaufbunde erreicht. Bei der Fertigung der Keilflächen wird die Punktberührung zwischen Welle und Keilfläche des Axiallagers dadurch ganz oder teilweise kompensiert (Fig. 2).

Eine besondere Variante sieht die Ausbildung der Axialflächen als Gewindesegment vor. Dabei ergibt sich ein in Umfangsrichtung konvergierender, oder divergierender Spalt konstanter Höhe auf der Innen- und Außenseite des Axiallagersegments. Besonders günstig ist die Ausführung mit einer zulässigen Winkelabweichung von ±5° in Breiten­ richtung des Axiallagers zur Beeinflussung des Abflusses aus dem Axiallager.

Der besondere Wert dieser Erfindung liegt im Verzicht auf eine eigene Schmierstoffver­ sorgung der Axiallager. Durch die Teilung im Radialgleitlager kann die Fertigung der Axiallagersegmente, im Vergleich zu beschriebenen, dem Stand der Technik entspre­ chenden Konstruktionen, deutlich vereinfacht werden.

Claims (4)

1. Hydrodynamisch wirksames kombiniertes Radial-Axialgleitlager, bestehend aus mindestens einem Radialgleitlager, ausgebildet als kreiszylindrisches Radiallager oder Mehrgleitflächenlager, mit geteiltem Radiallager und einem oder zwei Axialgleitlagern, das bzw. die durch einen oder mehrere glatte Fläche(n) gebildet ist bzw. sind, wobei die Anzahl der Axiallagersegmente gleich oder kleiner der Anzahl der Radiallagersegmente ist, die Axiallagersegmente als plane Segmentflächen ausgebildet sind und die Normalenvektoren auf die einzelnen Segmentflächen einen Winkel zur Achse des Radiallagers bilden, so daß einzelne am Umfang des Axiallagers angeordnete Axialkeilflächen entstehen, die gemeinsam mit dem rotierenden Bund der Welle einen, durch den Winkel zwischen Normalenvektor und Achse des Radiallagers bestimmten Spalt bilden.

2. Hydrodynamisch wirksames kombiniertes Radial-Axialgleitlager, bestehend aus mindestens einem Radialgleitlager, ausgebildet als kreiszylindrisches Radiallager oder Mehrflächengleitlager, mit geteiltem Radiallager und einem oder zwei Axialgleitlagern das bzw. die durch einen oder mehrere Flächen gebildet ist bzw. sind, wobei die Anzahl der Axiallagersegmente gleich oder kleiner der Anzahl der Radiallagersegmente ist und die Axiallagersegmente als Gewindesegmente ausgeführt sind, wobei ein umlaufender Spalt mit im jeweiligen betrachteten Längsschnitt konstanter Spalthöhe in Radialrichtung und veränderlicher Spalthöhe in Umfangsrichtung entsteht.

3. Hydrodynamisch wirksames kombiniertes Radial-Axialgleitlager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaufbunde der Radiallagersegmente kegelig vorbearbeitet sind (Fig. 2).

4. Hydrodynamisch wirksames kombiniertes Radial-Axialgleitlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Winkelabweichung von ± 5° in Radialrichtung des Axiallagers vorgesehen ist.