JP2016518570A - ティルティングセグメント及びラジアル滑り軸受 - Google Patents

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Abstract

本発明は、軸受軸線に対して間隔を置いて配置され、軸を滑り軸受内で支持するティルティングセグメント(1)であって、支持面(2)と、支持面(2)とは反対側に配置される軸受面(7)と、を備え、支持面(2)は、アキシアル方向で2つの側面(3,4)により、かつ周方向で入口側エッジ(5)及び出口側エッジ(6)により画定されているティルティングセグメント(1)に関する。本発明は、出口側エッジ(6)に、潤滑及び冷却剤の導出を促進する構造(8)が設けられていることを特徴とする。

Description

本発明は、ティルティングセグメント(Kippsegment)、詳細には請求項1の上位概念部に記載の特徴を有するティルティングセグメントに関する。さらに本発明は、この種のティルティングセグメントを備えるラジアル滑り軸受に関する。
ティルティングセグメントあるいはパッドを備えるラジアル滑り軸受は、様々な構成のものが従来技術において公知である。これらは、滑り軸受機能の実現のために必要な量の潤滑剤を提供する潤滑及び冷却剤供給系を必要とする。この場合、潤滑及び冷却剤は、ティルティングセグメントと軸受ケーシングの内周部との間の領域に供給され、軸を介して軸と支持面との間の間隙に引き込まれる。しかし、滑り軸受における大きな問題は、流体力学的な滑り作用において発生される熱である。この熱を導出するために、高性能滑り軸受の場合、流体力学的な滑り作用のために使用される潤滑剤が、可能な限りそれぞれのティルティングセグメントの支持面に沿って流過した後、これに再び導出され、これにより受容された熱を、軸の回転方向で見て次のティルティングセグメントに導入しないようになっている。導出のために、出口側エッジの後方に位置決めされた掻き取り装置が使用される。しかし、掻き取り装置の配置は、付加的な構成スペースに加え、軸受内にさらなる構成要素を設けることを引き起こす。
それゆえ本発明の根底にある課題は、ティルティングセグメントの支持面に沿った流過後の潤滑剤の確実に作用する簡単な導出が達成され、高温の引きずりオイル(Schleppoel)が、周方向で見て次の、軸と支持面との間の間隙に持ち込まれることが確実に防止されるように、冒頭で述べた形態のラジアル滑り軸受を改良することである。本発明による解決手段は、構造的に簡単かつ安価であることが望ましい。
本発明による解決手段は、請求項1及び9に記載の特徴により特徴付けられている。好ましい形態は、従属請求項に記載されている。
本発明により形成される、軸受軸線に対して間隔を置いて配置され、軸を滑り軸受内で支持するティルティングセグメントであって、支持面と、支持面とは反対側に配置される軸受面と、を備え、支持面は、アキシアル方向で2つの側面により、かつアキシアル方向に対して横方向で、特に組み付け位置で見て周方向で、入口側エッジ及び出口側エッジにより画定されているティルティングセグメントは、出口側エッジに、潤滑及び冷却剤の導出を促進する構造が設けられていることを特徴とする。
「構造」とは、出口側エッジの、直線から外れた輪郭を形成するように構成され配置された手段と解される。構造は、特に好ましい形態において、ティルティングセグメントに一体に形成され、製造時に一緒に作り込まれるか、又は事後的に加工により形成される。別の形態において、この種の構造は、別体の要素として付加的に出口側エッジに配設あるいは出口側エッジに配置されてもよい。
本発明による解決手段は、軸の回転方向で軸とセグメントとの間において出口側エッジに存在する高温の潤滑剤が、軸の回転方向で後続のティルティングセグメントの入口側エッジの方向に溢れ出し、このティルティングセグメントと軸との間に形成される間隙内に引きずり込まれる現象を低減する。
好ましい態様において、付加的に入口側エッジに潤滑及び冷却剤の案内に影響を及ぼす構造が設けられている。潤滑及び冷却剤の案内に影響を及ぼす構造は、合目的な分配と、長手方向でのその延在にわたっての支持面に向かう流動と、ひいては軸とティルティングセグメントとの間での潤滑膜の適切な設定とを可能にする。
それぞれのエッジ、すなわち入口側エッジ又は出口側エッジにおける潤滑及び冷却剤の案内又は潤滑及び冷却剤の導出に関する個々の構造の作用は、以下に挙げる諸元(若しくはパラメータ)の少なくとも1つ又はこれらの組み合わせの関数として設定可能である:
‐ティルティングセグメントのアキシアル方向あるいは長手方向での構造の数、
‐個々の構造の幾何学形状あるいは輪郭、
‐個々の構造の寸法設定、
‐ティルティングセグメントのアキシアル方向あるいは長手方向での構造の相互の配置及び配向。
それぞれのエッジの適切な構成により、支持面全体にわたる潤滑及び冷却剤供給あるいは導出は、適切に設定可能である。
入口側エッジ及び/又は出口側エッジに設けられた個々の構造は、好ましい形態において、それぞれ入口側エッジ及び/又は出口側エッジに配置される縁部に開いた切欠きを有し、縁部に開いた切欠きは、アキシアル方向で互いに間隔を置いて配置されている。この形態は、直接ティルティングセグメントに形成されるので、特に省スペースである。縁部に開いた切欠きは、組み付け位置で見て周方向で延在している。
縁部に開いた切欠きの配置及び形成に関して、多数の可能性が存在する。第1の形態によれば、エッジの一方、すなわち入口側エッジ及び/又は出口側エッジにそれぞれ配置される個々の縁部に開いた切欠きは、以下に挙げる諸元の少なくとも1つ又はこれらの組み合わせに関して同じに構成されている:
‐幾何学形状、
‐寸法設定、
‐隣接する切欠き間の間隔。
第2の形態によれば、エッジの少なくとも一方、すなわち入口側エッジ及び/又は出口側エッジにそれぞれ配置される個々の縁部に開いた切欠きは、以下に挙げる諸元の少なくとも1つ又はこれらの組み合わせに関してそれぞれ異なって構成されている:
‐幾何学形状、
‐寸法設定、
‐隣接する切欠き間の間隔。
第1の形態は、特に簡単な製造可能性の利点を提供する。第2の形態は、潤滑及び/又は冷却剤の導出のより適切な設定可能性を実現する。
個々の縁部に開いた切欠きは、長手方向に対して垂直、特に鉛直方向の延在方向にわたって一定の横断面幾何学形状を有しているか、又は横断面の変化により特徴付けられている。後者の形態によって、出口側エッジにおける引きずりオイルの改善された導出に至らしめる、改善された吸い込み作用が達成可能である。
エッジからセグメント内への横断面幾何学形状は、好ましくは横断面の変化により特徴付けられている。不変の横断面を有する構成も可能である。
縁部に開いた切欠きの幾何学形状に関して制限は存在しない。好ましくは、個々の縁部に開いた切欠きの幾何学形状は、以下に挙げる群の1つの要素又は組み合わせにより形成可能である;
‐円形、
‐長円形、
‐多角形。
特に好ましい態様において、入口側エッジに設けられた縁部に開いた切欠きは、出口側エッジに設けられた切欠きに対して、長手方向軸線に関して対称に配置され、構成されている。このことは、支持すべき軸の回転方向とは無関係にラジアル滑り軸受内に組み付け可能なティルティングセグメントの提供を可能にする。
この形態は、製造技術的に最小の手間で実現可能である。
アキシアル方向で間隔を置いて配置される、入口側エッジに設けられた潤滑及び冷却剤の案内を促進する構造及び/又は出口側エッジに設けられた潤滑及び冷却剤の導出を促進する構造は、少なくとも3つ、好ましくは少なくとも4つの縁部に開いた切欠き、好ましくは複数を有する(検討してください!)。
これは、好ましい形態において、軸受ケーシングであって、軸受軸線に沿って方向付けられた1つの軸受孔と、軸受ケーシングに対して相対的に可動に、軸受軸線に対して間隔を置いて軸受軸線周りの周方向で配置される、軸を軸支する複数のティルティングセグメントとを有する軸受ケーシングを備えるように構成されていることができ、個々のティルティングセグメントは、それぞれ、軸受ケーシング内で案内される押圧ブロックに設けられた担持面に支持されるラジアル方向外側の軸受面を有する。個々の押圧ブロックは、軸受ケーシングに直接支持されるか、又は軸受ケーシングへの支持なしにラジアル方向で可動に、ラジアル方向で軸受ケーシングを貫いて延在する貫通開口内で案内されており、回動防止手段により貫通開口の周方向で回り止めされており、軸受面から離反する方向に方向付けられた端部領域は、軸受ケーシングの外周面と面一に終端している。
以下に、本発明による解決手段について図面を参照しながら説明する。
潤滑及び冷却剤の導出を促進する構造を出口側エッジに備える本発明に係るティルティングセグメントの基本構造の簡略化された概略図である。 潤滑及び冷却剤の案内に影響を及ぼす構造を入口側エッジに備える本発明に係るティルティングセグメントの基本構造の簡略化された概略図である。 図3a〜図3fは、出口側エッジに設けられた縁部に開いた切欠きの可能な配置及び構成を示す図である。 出口側エッジに設けられた構造間の間隔の変更可能性の簡略化された概略図である。 ラジアル滑り軸受における本発明に係るティルティングセグメントの好ましい使用を示す図である。
図1は、簡略化した概略斜視図により、軸を滑り軸受、特にラジアル滑り軸受内で支持する、本発明により構成されたティルティングセグメント1あるいはパッドの基本構造及び基本機能を明らかにするものである。個々の方向を明らかにすべく、座標系をティルティングセグメント1に設定した。この座標系において、X軸は、滑り軸受内での組み付け位置におけるアキシアル方向を表し、ティルティングセグメント1の長手方向に相当する。Y方向は、アキシアル方向あるいは長手方向に対して横方向の延在を表している。ティルティングセグメント1は、支持面2を有している。支持面2は、ラジアル軸受内での組み付け位置においてラジアル方向内側の面に相当する。支持面2は、アキシアル方向で側面3及び4により画定され、側面3及び4は、特に好ましい形態において互いに平行に配置されている。支持面2は、アキシアル方向に対して横方向では第1のエッジ及び第2のエッジにより画定されており、第1のエッジ及び第2のエッジは、組み付け位置においてそれぞれ入口側エッジ5及び出口側エッジ6に相当する。ここで入口側エッジ及び出口側エッジなる概念は、軸に対するティルティングセグメント1の配置及び軸の回転方向に関する。その際、軸の回転方向で最初に到達されるエッジを入口側エッジ5といい、回転方向で入口側エッジの後に位置するエッジを出口側エッジ6という。支持面2の反対側には、軸受面7が設けられている。軸受面7は、支持面2から離反する方向に方向付けられて形成されている。この場合、入口側エッジ5あるいは出口側エッジ6は、直接的に又は適当な中間面領域を介して軸受面7に移行している。本発明により、運転中にティルティングセグメント1を介して案内される潤滑及び/又は冷却媒体、特に引きずり油を導出すべく、潤滑及び冷却剤の導出を促進する構造が設けられている。その結果、出口側エッジは、直線から外れた構造を有している。出口側エッジ6に配置される個々の構造8は、最も簡単な事例では、縁部に開いた切欠きとして形成されている。縁部に開いた切欠き9は、ティルティングセグメント1のアキシアル方向で互いに間隔を置いて配置されている。図1は、アキシアル方向で均等な配置とした一形態を示している。すなわち切欠き9は、その幾何学形状及びアキシアル方向での相互の間隔に関して同じに寸法設定されている。
入口側エッジ5は、図1では、その輪郭に関して直線で示すことが可能である。これによりラジアル滑り軸受13において、セグメント1のための組み付け方向が、支持すべき軸の回転方向に基づいて予め定められている。
図2は、図1に示したティルティングセグメント1の構成の好ましい態様を示している。このティルティングセグメント1は、入口側エッジ5でも構造化されて構成されており、すなわち潤滑及び冷却剤の案内に影響を及ぼす構造10を有している。構造10は、特に好ましい構成において、出口側エッジに設けられた構造8の構成と類似して、縁部に開いた切欠き11として構成されている。切欠き11の機能は、支持面と支持すべき軸との間に形成される間隙内への潤滑剤の供給の改善にある。加えて、ここには図示していないが、縁部に開いた個々の切欠き11には、潤滑油を直接切欠き内に供給するノズルが配設されている。
縁部に開いた個々の切欠き9の形成に関して、多数の可能性が存在する。図3a〜図3fは、出口側エッジ6に配設される構造8についての可能な構成を例示している。これらの構成は、同様に、入口側エッジ5に配設される構造にも当てはまる。しかし、図示してあるのは、出口側エッジ6の構造8だけである。
詳細には、図3a〜図3dは、出口側エッジ6に設けられた縁部に開いた切欠きについての可能な好ましい横断面幾何学形状を示している。その際、横断面幾何学形状とは、長手方向軸線とともにこの長手方向軸線に対する垂線内に形成される水平の平面内に投影したときに、縁部に開いた切欠き9により描かれる横断面と解される。以下の説明が、入口側エッジ5に設けられる潤滑及び冷却剤の案内に影響を及ぼす構造10にも当てはまることは、自明である。
図3aに示すように、縁部に開いた切欠き9あるいは11は、三角形の横断面を有し、図3bは、多角形、特に長方形の横断面を有する可能な構成を示し、図3cは、半円形又は長円形の横断面を示し、図3dは、それぞれの入口側エッジ又は出口側エッジに向かって拡幅する横断面、例えば台形の横断面を示している。
図3a〜図3dは、入口側エッジあるいは出口側エッジの延在方向に沿っての、横断面の寸法設定及び形態に関して同じ、縁部に開いた切欠きの配置を示しているが、ティルティングセグメント1のアキシアル方向で見て種々異なる態様を互いに組み合わせることも可能である。この種の構成は、図3eに例示してある。図3eでは、例えば四角形の形状と長円形の形状とが組み合わされている。
さらに、図3a〜図3dは、縁部に開いたすべての切欠きの寸法設定が同じである構成を示しているが、輪郭を変える以外に、縁部に開いた個々の切欠き9あるいは11の寸法設定を、アキシアル方向でのティルティングセグメント1の延在にわたって変化させることも可能である。一例を図3fに示した。図3fから、例えば縁部に開いた切欠き9を多角形とし、寸法設定を縁部に開いた切欠き9間で縁部領域及び中央領域において異なるものとしたことが看取可能である。
さらに、横断面幾何学形状を鉛直方向で可変とすることも可能である。特に、鉛直方向あるいは支持面2と担持面との間の方向で見て、縁部に開いた切欠き9の先細りが特に有利である。
図4は、縁部に開いた切欠き9間の、アキシアル方向での間隔も可変であってよいことを例示している。このことは、同じタイプの縁部に開いた切欠き9の組み合わせにも、異なるタイプの組み合わせにも当てはまる。ここでいうタイプは、それぞれ所定の幾何学形状と所定の寸法とにより特徴付けられている。
図4の説明は、同様に、入口側エッジ5に設けられる切欠き11にも当てはまる。
図5は、ラジアル滑り軸受13内での本発明に係るティルティングセグメント1の使用を示している。ラジアル滑り軸受13は、斜視図で例示してある。ラジアル滑り軸受13は、長手方向軸線に沿って延在する軸受孔15を有する軸受ケーシング14を有している。長手方向軸線は、同時に軸受軸線LAを形成し、アキシアル方向を表している。軸受ケーシング14は、円筒形のスリーブにより形成可能である。好ましくは、軸受ケーシング14は、少なくとも2つの半シェル16.1,16.2からなっている。軸受軸線LA回りの周方向で互いに隣接して配置されており、互いに力結合(kraftschluessig:摩擦力等の力による束縛)及び/又は形状結合(formschluessig:形状による束縛)を介して結合可能な複数の部分シェルからなる構成も、可能である。さらにラジアル滑り軸受13は、軸受ケーシング2に対して相対的に可動に配置され、軸受軸線LAに対して間隔を置いて長手方向軸線LA周りの周方向に互いに隣接して配置される複数の本発明に係るティルティングセグメント1を有している。ティルティングセグメントは、軸線周りのここには示さない軸に用いられる。このためにティルティングセグメント1は、組み付け位置において軸受軸線を起点とするラジアル方向で見て、それぞれラジアル方向内側の支持面2とラジアル方向外側の軸受面7とを有している。ラジアル方向外側の軸受面7でもって、ティルティングセグメント1は、少なくとも間接的に、接続構成部材、特に担持面に支持される。好ましくは、支持は、ここでは詳細は示さない押圧ブロック17において、直接的に軸受ケーシング14に実施されるか、又は軸受の周囲に実施される。ラジアル滑り軸受13は、潤滑及び冷却剤供給系18を有している。潤滑及び冷却剤供給系18は、図示の実施の形態では、例えば、外周部において軸受ケーシング内にアキシアル方向中央部に加工された環状溝19を有している。環状溝19は、潤滑剤供給のために、軸受ケーシングを貫いて延在する接続通路を介して、ティルティングセグメント1と軸受ケーシングの内周部との間に形成される中間室に連結されている。特に好ましい形態において、入口側エッジ5の領域には、オイル供給条片12が設けられている。オイル供給条片12は、接続通路を介して環状溝19に連通している。オイル供給条片12及びオイル通路は、半径方向に対して好ましくは傾斜している。これにより、オイル通路の長手方向軸線は、軸受軸線を通る、軸線に対して垂直な断面で見て、軸の周面により画定される円に引いた割線の形態で配置されている。オイル供給条片の各々は、好ましくは調量ねじを螺入するねじ山付き孔を有している。ティルティングセグメント1は、出口側エッジ6に本発明により構成された構造8を備えて形成されている。
1 ティルティングセグメント
2 支持面
3 側面
4 側面
5 第1のエッジ、入口側エッジ
6 第2のエッジ、出口側エッジ
7 軸受面
8 潤滑及び冷却剤の導出を促進する構造
9 縁部に開いた切欠き
10 潤滑剤及び冷却剤案内に影響を及ぼす構造
11 縁部に開いた切欠き
12 オイル供給条片
13 ラジアル滑り軸受
14 軸受ケーシング
15 軸受孔
16.1,16.2 半シェル
17 押圧ブロック
18 潤滑及び冷却剤供給系
19 環状溝
LA 軸受軸線
X,Y 座標

Claims (13)

  1. 軸受軸線(LA)に対して間隔を置いて配置され、軸を滑り軸受内で支持するティルティングセグメント(1)であって、
    支持面(2)と、
    前記支持面(2)とは反対側に配置される軸受面(7)と、
    を備え、前記支持面(2)は、アキシアル方向で2つの側面(3,4)により、かつアキシアル方向に対して横方向で、特に組み付け位置において周方向で、入口側エッジ(5)及び出口側エッジ(6)により画定されており、前記出口側エッジ(6)には、潤滑及び冷却剤の導出を促進する構造(8)が設けられている、
    ティルティングセグメント(1)において、
    前記出口側エッジ(6)において潤滑及び冷却剤の導出を促進する構造(8)が、前記出口側エッジ(6)に配置される縁部に開いた切欠き(11)を有し、前記縁部に開いた切欠き(11)は、前記ティルティングセグメント(1)のアキシアル方向で見て互いに間隔を置いて配置されていることを特徴とするティルティングセグメント。
  2. 前記入口側エッジ(5)に潤滑及び冷却剤の案内に影響を及ぼす構造(10)が設けられている、請求項1記載のティルティングセグメント。
  3. それぞれのエッジ、すなわち入口側エッジ(5)又は出口側エッジ(6)に設けられた個々の、前記潤滑及び冷却剤の案内に影響を及ぼす構造(10)及び/又は前記潤滑及び冷却剤の導出を促進する構造(8)の作用は、以下に挙げる諸元の少なくとも1つ又はこれらの組み合わせの関数として設定可能である:
    ‐前記ティルティングセグメントのアキシアル方向あるいは長手方向での前記構造(8,10)の数、
    ‐個々の前記構造(8,10)の幾何学形状あるいは輪郭、
    ‐個々の前記構造(8,10)の寸法設定、
    ‐前記ティルティングセグメントのアキシアル方向あるいは長手方向での前記構造(8,10)の相互の配置及び配向、
    請求項1又は2記載のティルティングセグメント。
  4. 前記入口側エッジ(5)に設けられた個々の、前記潤滑及び冷却剤の案内に影響を及ぼす構造(10)は、前記入口側エッジ(5)に配置される縁部に開いた切欠き(9)を有し、前記縁部に開いた切欠き(9)は、前記ティルティングセグメント(1)のアキシアル方向で見て互いに間隔を置いて配置されている、請求項1から3までのいずれか1項記載のティルティングセグメント。
  5. 前記エッジの一方、すなわち入口側エッジ(5)及び/又は出口側エッジ(6)にそれぞれ配置される個々の前記縁部に開いた切欠き(9,11)は、以下に挙げる諸元の少なくとも1つ又はこれらの組み合わせに関して同じに構成されている:
    ‐幾何学形状、
    ‐寸法設定、
    ‐隣接する前記切欠き間の間隔、
    請求項4記載のティルティングセグメント。
  6. 前記エッジの少なくとも一方、すなわち入口側エッジ(5)及び/又は出口側エッジ(6)にそれぞれ配置される個々の前記縁部に開いた切欠き(9,11)は、以下に挙げる諸元の少なくとも1つ又はこれらの組み合わせに関してそれぞれ異なって構成されている:
    ‐幾何学形状、
    ‐寸法設定、
    ‐隣接する前記切欠き間の間隔、
    請求項4記載のティルティングセグメント。
  7. 個々の前記縁部に開いた切欠き(9,11)は、アキシアル方向あるいは長手方向に対して垂直な延在方向にわたって、特に前記ティルティングセグメントの鉛直方向で見て、一定の横断面幾何学形状を有する、請求項4から6までのいずれか1項記載のティルティングセグメント。
  8. 個々の前記縁部に開いた切欠き(9,11)は、アキシアル方向あるいは長手方向に対して垂直な延在方向にわたって、特に前記ティルティングセグメントの鉛直方向で見て、横断面の変化を有する、請求項4から6までのいずれか1項記載のティルティングセグメント。
  9. 前記縁部に開いた切欠き(9,11)の幾何学形状は、以下に挙げる群の1つの要素又は組み合わせにより形成可能である;
    ‐円形、
    ‐長円形、
    ‐多角形、
    請求項1から8までのいずれか1項記載のティルティングセグメント。
  10. 前記入口側エッジ(5)に設けられた前記縁部に開いた切欠き(11)は、前記出口側エッジ(6)に設けられた前記切欠き(9)に対して、前記ティルティングセグメント(1)の長手方向軸線に関して対称に配置され、構成されている、請求項1から9までのいずれか1項記載のティルティングセグメント。
  11. 前記入口側エッジ(5)に設けられた前記潤滑及び冷却剤の案内を促進する構造(7)及び/又は前記出口側エッジ(6)に設けられた前記潤滑及び冷却剤の導出を促進する構造(8)は、少なくとも3つ、好ましくは少なくとも4つの縁部に開いた切欠き(11)を有する、請求項1から10までのいずれか1項記載のティルティングセグメント。
  12. 請求項1から11までのいずれか1項記載のティルティングセグメント(1)を備えるラジアル滑り軸受。
  13. 請求項12記載のラジアル滑り軸受(13)であって、
    軸受ケーシング(14)を備え、前記軸受ケーシング(14)は、軸受軸線(LA)に沿って方向付けられた1つの軸受孔(15)と、前記軸受ケーシング(14)に対して相対的に可動に、前記軸受軸線(LA)に対して間隔を置いて前記軸受軸線(LA)周りの周方向で配置される、軸を軸支する複数のティルティングセグメント(1)とを有し、個々の前記ティルティングセグメント(1)は、それぞれ、軸受ケーシング(14)内で案内される押圧ブロック(17)に設けられた担持面に支持されるラジアル方向外側の軸受面(7)を有する、
    ラジアル滑り軸受(13)において、
    個々の前記押圧ブロック(17)は、前記軸受ケーシング(14)への支持なしにラジアル方向で可動に、ラジアル方向で前記軸受ケーシング(14)を貫いて延在する貫通開口内で案内されており、回動防止手段により前記貫通開口の周方向で回り止めされており、軸受面から離反する方向に方向付けられた端部領域は、前記軸受ケーシング(14)の外周面と面一に終端している、
    ことを特徴とするラジアル滑り軸受。
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