WO2018041579A1 - Kippsegmentlager - Google Patents

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WO2018041579A1
WO2018041579A1 PCT/EP2017/070265 EP2017070265W WO2018041579A1 WO 2018041579 A1 WO2018041579 A1 WO 2018041579A1 EP 2017070265 W EP2017070265 W EP 2017070265W WO 2018041579 A1 WO2018041579 A1 WO 2018041579A1
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spring element
section
cross
tilting
tilting segment
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PCT/EP2017/070265
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Inventor
Jochen Doehring
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/03—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with tiltably-supported segments, e.g. Michell bearings
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    • F16F1/027—Planar, e.g. in sheet form; leaf springs
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    • F16C2360/23—Gas turbine engines
    • F16C2360/24—Turbochargers
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    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/02—Sliding-contact bearings

Definitions

  • the invention relates to a tilting pad bearing for supporting a shaft.
  • Tilting pad bearings are of the type of air bearings.
  • annular support member which has an opening in which bearing elements are arranged.
  • the bearing elements are designed as tilting segments.
  • a holding element is arranged in the opening of the support part, which has a mushroom-shaped configuration, so that in the region of the holding element one or more lugs are arranged, which form undercuts.
  • These undercuts cooperate with an opening made in the bearing element, which is likewise designed in a manner corresponding to the undercuts of the retaining element such that in the assembled state the undercuts are engaged behind by suitable parts of the bearing element.
  • the bearing element is engaged when inserted into the opening of the support member and can be secured against falling out.
  • the invention discloses a tilting pad bearing with the features of patent claim 1.
  • a tilting pad bearing comprising:
  • a plurality of tilting segments which are arranged in the sleeve, wherein between the sleeve and the respective tilting segment an associated spring element is provided, wherein the spring element at least two sections with a different size Having stiffness by varying the thickness of the cross section of the spring element in the width direction and / or longitudinal direction of the spring element.
  • the rigidity of the spring element can be adjusted specifically.
  • the spring element may be made stiffer in the middle due to a greater thickness than at its sides, so that the spring element can absorb greater forces by an associated tilting segment during startup of a shaft mounted in the tilting pad bearing, without the shaft unintentionally in the radial direction move to one side or move too much.
  • the position of the shaft in the center of the sleeve can be determined by means of the spring element and its at least two differently rigid sections and the associated tilting segment.
  • the integrated spring element serves as a position aid including the spring function at elevated forces.
  • the thickness of the cross section of the spring element in the width direction and / or the longitudinal direction of the spring element increases starting from an end point of the cross section, in particular towards the center of the cross section, and then again to the opposite end point of the cross section, in particular of the Decreases in the middle of the cross section. As a result, the stiffness of the spring element increases towards the middle.
  • the stiffness in the middle or a central region of the spring element can be adapted to the speed range of a shaft to be supported by the Kippsegmentlager shaft such that the shaft can not move or only in a predetermined range radially outward, in which, for example, no unwanted scratching a connected to the shaft impeller takes place on an associated housing.
  • the thickness of the cross section of the spring element may be constant in an embodiment of the invention in the width direction or the longitudinal direction of the spring element from one end point of the cross section to the opposite end point of the cross section.
  • the thickness of the cross-section can increase either continuously or discontinuously and also at least with a discontinuous increase in thickness have a section with a constant thickness or thickness. This results in additional possibilities for targeted adjustment of the stiffness in the longitudinal and width directions and the course of the stiffness of the spring element in the longitudinal and width directions.
  • the thickness of the cross-section increases continuously or discontinuously in at least a section of the cross section of the spring element in the width direction and / or longitudinal direction and / or the thickness of the cross section of the spring element increases in the width direction and / or longitudinal direction at least in a section of the spring element Cross section continuously from or discontinuously from.
  • the cross section of the spring element in the width direction and / or longitudinal direction may be symmetrical and in particular have at least one axis of symmetry.
  • Such spring elements are particularly simple in their production by the symmetrical design.
  • the cross section of the spring element in the width direction and / or longitudinal direction may also not be formed symmetrically, depending on the function and purpose.
  • the spring element has, relative to the sleeve, an outer side opposite the sleeve and an inner side opposite the tilting segment, wherein, according to one embodiment of the invention, the outer side and / or inner side of the spring element is arched outward or concave.
  • the outside or inside of the spring element is flat.
  • Such a planar configuration of one side of the spring element has the advantage that manufacturing costs can be reduced.
  • the outside and / or inside of the spring element is curved in another embodiment of the invention inwardly or convex. This is advantageous in terms of manufacturing and assembly, depending on where the Kippsegmente be installed
  • the spring element has a progressive or a degressive spring characteristic. In this way, the scope of the spring element can be additionally extended.
  • a gap between the inside of the sleeve and the outside of the respective spring element is adjustable by an associated adjusting device, which is coupled to the spring element.
  • the spring element can be provided with a corresponding opening for coupling the spring element with the adjusting device, for example by threading or snapping.
  • At least one of the tilting segments of the tilting pad bearing is made of graphite or another suitable material, which has the lowest possible friction during operation.
  • the tilting pad may be provided with a coating of a suitable material, which has the lowest possible friction during operation.
  • the spring element of the tilting pad bearing are produced in embodiments of the invention, for example, metal, plastic and / or a fiber composite material.
  • a spring element made of metal can be designed, for example, as a metal spring element machined out of the solid.
  • Figure 1 is a partially transparent and partially sectioned perspective view of an embodiment of a Kippsegmentlagers invention for supporting a shaft.
  • Figure 2 is a schematic and greatly simplified sectional view of the tilting pad bearing of the invention shown in Figure 1, showing a spring element in an initial position prior to installation in the tilting pad bearing.
  • 3 is a greatly simplified view of the spring element of FIG. 2, with the spring element shown in an installed position;
  • FIG. 4 shows the tilting pad bearing according to FIG. 2, wherein all the spring elements are shown and illustrated in the installed position in the tilting pad bearing;
  • FIG. 5 shows a schematic and greatly simplified sectional view of a further embodiment of a spring element of the tilting-pad bearing according to the invention
  • FIG. 6 shows a schematic and greatly simplified sectional view of a further embodiment of a spring element of the tilting-pad bearing according to the invention
  • Fig. 7 is a schematic and highly simplified sectional view of yet another embodiment of a spring element of the invention
  • Fig. 8 is a schematic and highly simplified sectional view of another embodiment of a spring element of the tilting pad bearing according to the invention.
  • FIG. 1 shows a partially transparent and partially sectioned perspective view of an embodiment of a tilting pad bearing 1 according to the invention for supporting a shaft 2.
  • FIG. 2 shows a schematic and greatly simplified sectional view of the tilting pad bearing 1 according to the invention according to FIG. 1, wherein a spring element 3 is shown in an initial position prior to installation in the tilting pad bearing 1.
  • Fig. 3 shows the spring element 3 according to FIG. 2 again in its installed position in the tilting pad bearing, but without the further components of Tilting pad bearing for clarity.
  • FIG. 4 also shows a schematic and greatly simplified sectional view of the tilting pad bearing 1 according to the invention according to FIG. 1, wherein the spring element 3 assigned to the respective tilting segment 4, as previously shown in FIGS. 2 and 3, is shown in the installed position.
  • a tilting pad bearing 1 in which the respective spring element 3 for the rearward springing of an associated tilting segment 4 of the tilting pad bearing 1 has at least two sections with a different degree of rigidity.
  • the thickness of the spring element and more precisely the thickness of the cross section of the spring element in the width direction and / or the longitudinal direction of the spring element varies, so that the spring element has at least two sections with a different degree of rigidity.
  • the spring characteristic of the spring element can be specifically adapted to the Kippsegmentlager 1 and the spring element 3 to hinterfedernde Kippsegment 4 and, for example, have a progressive or degressive characteristic curve, depending on function and purpose, as in the following with reference to FIGS. 1 to 4 and the following FIGS. 5 to 9 will be explained in detail.
  • the production costs in the tilting pad bearing 1 can be reduced in this way, since manufacturing tolerances can be corrected by an adjustable spring characteristic of the respective spring element 3 of the tilting pad bearing 1.
  • the shaft 2 supported by the tilting bearing 1 can be better positioned, in particular in the radial direction, and an undesired one, for example in a turbocharger Scratching the compressor or turbine wheel can be prevented on the associated housing.
  • a further advantage of the tilting pad bearing 1 according to the invention lies in the flexible adaptation of the gap geometry between the shaft 2 and the respective tilting segment 4, as a result of which the bearing behavior of the tilting pad bearing 1 can be influenced in a targeted manner.
  • the combined spring-loaded and guided tilting segments 4 can be used in particular during installation and alignment of the shaft 2 but also for the expansion of rigidity and / or damping during operation.
  • other Kippsegmentmaterialien can be used which, for example, good emergency running properties, ie have low or minimal friction.
  • the tilting segments can be provided with a coating, for example on the front of the tilting segment, of a bonded coating, a C-layer or carbon layer, etc.
  • the Kippsemente may be provided with a microstructure on the outside, such as a fish skin structure, etc.
  • a spring element for example, metal, plastic, and / or Fiber composite material, etc.
  • the spring elements made of metal for example, by punching, milling sintering, pressing, a suitable joining method, etc. are produced.
  • the tilting pad bearing 1 according to the invention according to FIGS. 1 to 4 has a sleeve 5 in which a plurality of tilting segments 4, for example three tilting segments 4 made of graphite or a graphite material, are arranged. Between the inside of the sleeve 5 and the outside of the respective tilting segment 4, the respective spring element 3 is arranged.
  • the thickness of the spring element 3 is not constant throughout its entire length and width but varies at least along its length or width. As shown in particular in FIGS.
  • the thickness of the cross section 8 of the spring element 3 starts from its first end point 7 on the end edge 6 of the spring element 3 in the direction of the center or center of the spring element 3 towards and from there to the opposite end point 7 on the other end edge 6 of the spring element 3 again, so that the cross-section of the spring element 3 in the middle is thicker and thus stiffer than in the region of its end points 7.
  • Fig. 2 is the cross section of the spring element 3 in the width direction B, for example, mirror-symmetrical to its central axis 9.
  • the thickness of the cross section 10 of the spring element 3 in the longitudinal direction L is constant. In the exemplary embodiment in FIGS.
  • the spring element 3 has, for example, an outwardly or convexly curved outside and a plane or even inside.
  • the reverse case is also possible.
  • the outside of the spring element 3 is the side with which the spring element 3 is opposite in its installed position in the tilting pad bearing 1 of the inside of the sleeve 5.
  • the inside of the spring element 3 is again the side with which the spring element 3 is opposite in its installed position in the tilting pad bearing 1 of the outside of the stored in the tilting pad bearing 1 2 time. This applies to all embodiments of the invention.
  • the outside and inside of the spring element 3 may be curved outward or convex, as in the following FIGS. 5 and 8. Basically, one of the sides curved outward or convex and the other side curved inward or concave as shown in Fig. 6 below.
  • the gap between the inside of the sleeve 5 and the outside of the respective spring element 3 is adjusted.
  • the setting of the gap is effected by an adjusting device 11, which is coupled or connected to the respective spring element 3, for example by latching, as shown in Fig. 1.
  • an adjusting device 11 which is coupled or connected to the respective spring element 3, for example by latching, as shown in Fig. 1.
  • Fig. 2 only one adjusting device for one of the tilting segments and its spring element is greatly simplified and indicated purely schematically with a dashed line.
  • the respective adjusting device of the associated spring element and tilting segment for reasons of clarity is not shown.
  • the adjusting device for example, a pin member 12 with a head 13 at a first or inner end, wherein the pin member 12 is provided with an external thread.
  • a corresponding screw can form the pin element 12 with the head 13.
  • the associated tilting segment 4 has, as shown in Fig. 1, on its outer side a recess 14 into which the head 13 of the pin member 12 is receivable. This space can be saved.
  • Such a recess 14 in the tilting segment 4 is but only optional. In the simplified illustrations in FIGS. 2 and 4, such a depression in the tilting segments is not shown for reasons of clarity.
  • the adjusting device 1 for example, a nut 15 with a corresponding internal thread, which is screwed to a second or outer end of the pin member 12.
  • the pin member 12 is received in a through hole 16 of the sleeve 5, wherein the head 13 of the pin member 12 is arranged in the sleeve 4 and the screwed onto the pin member 12 nut 15 on the outside of the sleeve 4.
  • the sleeve 4 in this case optionally has an additional recess 17 on the outside, as shown in FIGS. 1, in which the nut 15 is receivable, for example, receivable flush, is.
  • the spring element 3 may be configured such that it has a hole or a bore, wherein the spring element 3 is threaded with its hole or bore on the pin member 12 of the adjusting device 1 1 before the adjusting device
  • the spring element 3 may be formed such that it has a passage opening 18, which is for example circular, has at least one or more flexible latching portions 19 which are distributed along the edge of the passage opening 18.
  • the passage opening 18 with its flexible latching portions 19 is dimensioned sufficiently large to be pushed over the head 13 of the pin member 12, wherein the flexible locking portions 18 are first pressed during the passage of the head 13 to the outside before then spring back.
  • the latching section opening 20 formed by the outer ends or end edges of the latching sections 18 in this case has a diameter on the example equal to or greater than the outer diameter of the pin member 12 and smaller than the outer diameter of the head 13 of the pin member 12 in Fig.
  • the spring element 3 can be slipped over the head 13 of the pin element 12 in FIG. 1 and the latching sections 18 thereby pressed to the side. After passing the head 13, the latching portions 18 spring back, so that the spring element 3 can not accidentally slip off the pin element 12, but is held by the head 13.
  • the spring element 3 may be formed with a smaller thickness in the region of the latching sections 18 than the otherwise thickened center of the spring element 3.
  • the spring element 3 For adjusting the gap between the inside of the sleeve 5 and the outside of the spring element 3 and thus the spring bias of the spring element 3, the spring element 3 by the adjusting device 11, which is coupled to the spring element, in the direction of the inside of the sleeve 5 or against the inside the sleeve 5 moves.
  • the nut 15 is screwed along the threaded portion of the pin member 12 in the direction of the sleeve 5 and the distance or gap between the outside of the spring element 3 and the inside of the sleeve 5 and the corresponding bias of Spring element 3 is set.
  • the spring element 3 thereby has at least two sections with a different degree of rigidity by varying the thickness of the spring element in the width direction and / or longitudinal direction, the spring characteristic of the spring element 3 and thus the gap between the outside of the spring element 3 and the inside of the sleeve 5 targeted and adapted to a particular application, for example, in a machine with very high speeds or against low speeds.
  • the spring element 3 in FIGS. 1-4 and subsequent FIGS. 5-8 due to the greater thickness in a central region on a greater spring stiffness in this area than in the region of its longitudinal edges, where the thickness of the spring element 3 is less than in the middle section.
  • the respective tilting segment 4 can apply a greater force to the associated spring element 3, without the tilting segment 4 and with it the shaft 2 unintentionally too far out in Direction of the inside of the sleeve 5 can move, which could otherwise lead to a strip of an impeller connected to the shaft 2 on an associated housing.
  • the spring element 3 Due to the thickened portion or region, the spring element 3 is stiffer in this thickened portion or region and can absorb a larger force through the tilting segment 4 if necessary. The spring element 3 is doing while turning up the shaft 2 or at high speeds of the shaft 2 in the installed state, as in the Fig.
  • the at least two cross-sectional areas of different thickness of the spring element can specifically to the particular application of Kippsegmentlagers 1 and the speed ranges of the shaft 2, and operating conditions of Kippsegmentlagers 1 and Shaft 2, which is supported by the Kippsegmentlager 1, such as the operating temperature, etc., adapted or designed to be suitable.
  • FIG. 3 As described above, a greatly simplified view of the spring element 3 in the installed state shown in FIG. 2 is shown.
  • the spring element 3 in the width direction B is formed thinner in the region of its two end points 6 on the end edges 7 than in the middle, the spring element 3 is soft in the region of its longitudinal end edges 7 and correspondingly has a lower spring stiffness than in the Middle up.
  • the width direction B for example, to the middle toward increasing cross-sectional thickness of the spring element 3, as indicated by the points P1 and P2 and P1 * and P2 * on the spring element 3 in Fig. 3, accordingly increases the spring stiffness of the spring element 3, as with the two arrows S and S * in Fig. 3 is indicated.
  • the arrow F represents the force of the respective tilting segment during the high rotation of the shaft, which is supported by the tilting pad bearing. The so-called bending beam is shortened.
  • FIGS. 5 to 9 are schematic, greatly simplified, not to scale and transparent perspective views of various embodiments of the spring element 3, as shown for the respective tilting segment 4 of the tilting pad bearing 1, as exemplified above in FIGS. 1, 2 and 4 can be used.
  • the respective opening, for example through hole 16 or through opening 18 with latching sections 19, of the spring element 3 for connection to the previously described adjusting device 1 1 for adjusting the bias of the spring element is not shown in FIGS. 5 to 9 for reasons of clarity.
  • the cross-section of the spring element 3 in the width direction B on at least one side from its two end points 6 at the longitudinal end edges 7 increase in thickness, for example, continuously increase to the center of the spring element 3, as with a solid line for one side of the spring element 3, for example, the outside or the sleeve opposite side of the spring element, and with a dashed line for the other side of the spring element 3, for example, the inside or the shaft opposite side of the spring element is indicated.
  • Both sides of the spring element may increase in thickness from the end edges toward the center, so that both sides are convex or convex toward the outside, as indicated in FIG. 5, or one side may be flat or planar, as in FIG is shown.
  • the cross section of the spring element in the longitudinal direction may have a constant thickness, as shown in FIGS. 5 and 6.
  • the spring element may for example be formed symmetrically and, for example, the two end points 7 form an axis of symmetry and / or the central axis 9 of the cross section of the spring element. The same applies to the central axis 9 in the following Fig. 6, this may also form an axis of symmetry of the spring element 3.
  • the spring element 3 as described above on a curved side and a flat or flat side.
  • the thickness of the cross section of the spring element increases in the width direction B to the center or central axis 9 and then again from.
  • the increase and / or decrease in the thickness of the spring element in the width direction may be at least partially continuous or discontinuous.
  • the thickness of the cross section in the longitudinal direction L is constant in the exemplary embodiment in FIG.
  • the spring element 3 is curved on one side to the outside or convex and curved on the other side inward or concave.
  • the thickness of the cross section of the spring element 3 in the width direction B for example, also increases to the middle and then from.
  • the thickness of the cross section of the spring element 3 in the longitudinal direction L for example, constant.
  • the thickness of the cross section of the spring element 3 in the width direction B increases discontinuously from one end point 6 of the cross section on the longitudinal end edge 7 of the spring element to the center axis 9 and then to the opposite end point 6 again discontinuously.
  • the spring element 3 accordingly has a cross-section section in the width direction B, in which the thickness continuously increases.
  • the thickness is constant.
  • the thickness increases again continuously to the subsequent fourth section, in which the thickness remains constant up to the central axis 9 and in the embodiment in Fig. 8 symmetry axis of the spring element 3.
  • the axis can form an axis of symmetry of the spring element by the two end points 6.
  • the fourth section can not extend completely to the central axis of the cross section of the spring element 3, but join a fifth section, in which the thickness of the cross section of the spring element 3 to Center axis 9 decreases, for example, continuously decreases.
  • the thickness of the cross section of the spring element 3 in the longitudinal direction L is constant, for example.
  • the respective spring element as has been previously shown by way of example in FIGS. 1 to 8, can be varied in its thickness and thus rigidity such that the spring element has a progressive or degressive spring characteristic, depending on the function and intended use. This applies to all embodiments of the invention.
  • the present invention has been fully described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto but is modifiable in a variety of ways.
  • the embodiments shown in FIGS. 1 to 8 can be combined with one another, in particular individual features thereof.

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Abstract

Kippsegmentlager (1) aufweisend: eine Hülse (5), mehrere Kippsegmente (4), welche in der Hülse (5) angeordnet sind, wobei zwischen der Hülse (5) und dem jeweiligen Kippsegment (4) ein zugeordnetes Federelement (3) vorgesehen ist, wobei das Federelement (3) wenigstens zwei Abschnitte mit einer unterschiedlich großen Steifigkeit aufweist durch Variieren der Dicke des Querschnitts (8, 10) des Federelements (3) in Breitenrichtung und/oder Längsrichtung des Federelements (3).

Description

Beschreibung Titel
Kippsegmentlager
Die Erfindung betrifft ein Kippsegmentlager zur Lagerung einer Welle. Stand der Technik
Kippsegmentlager sind aus der Art der Luftlager.
Aus der DE 10 2010 049 493 A1 ist ein ringförmiges Tragteil bekannt, welches eine Öff- nung aufweist, in welchem Lagerelemente angeordnet sind. Die Lagerelemente sind als Kippsegmente ausgebildet. Dabei ist in der Öffnung des Tragteils ein Halteelement angeordnet, welches eine pilzförmige Ausgestaltung aufweist, so dass im Bereich des Halteelements eine oder mehrere Nasen angeordnet sind, welche Hinterschnitte bilden. Diese Hinterschnitte wirken mit einer in das Lagerelement eingebrachten Öffnung zusam- men, welche ebenfalls in einer mit den Hinterschnitten des Halteelements korrespondierenden Art so ausgebildet ist, dass in montiertem Zustand die Hinterschnitte mit Abstand von geeigneten Teilen des Lagerelements hintergriffen werden. Das Lagerelement wird beim Einlegen in die Öffnung des Tragteils eingerastet und kann so gegen ein Herausfallen gesichert werden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung offenbart ein Kippsegmentlager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 .
Demgemäß ist ein Kippsegmentlager vorgesehen, aufweisend:
eine Hülse,
mehrere Kippsegmente, welche in der Hülse angeordnet sind, wobei zwischen der Hülse und dem jeweiligen Kippsegment ein zugeordnetes Federelement vorgesehen ist, wobei das Federelements wenigstens zwei Abschnitte mit einer unterschiedlich großen Steifigkeit aufweist durch Variieren der Dicke des Querschnitts des Federelements in Breitenrichtung und/oder Längsrichtung des Federelements.
Vorteile der Erfindung
Durch das Ausbilden des Federelements mit wenigstens zwei Abschnitten mit einer unterschiedlichen Steifigkeit kann die Steifigkeit des Federelements gezielt angepasst werden. So kann das Federelement beispielsweise in der Mitte steifer aufgrund einer größeren Dicke ausgebildet sein als an seinen Seiten, so dass das Federelement größere Kräfte durch ein zugeordnetes Kippsegment beim Hochfahren einer in dem Kippsegmentlager gelagerten Welle aufnehmen kann, ohne dass die Welle sich ungewollt in radialer Richtung zu einer Seite verschiebt oder zu stark verschiebt. Insbesondere kann mittels des Federelements und seinen wenigstens zwei unterschiedlich steifen Abschnitten und dem zugeordneten Kippsegment die Position der Welle im Mittelpunkt der Hülse bestimmt werden. Das integrierte Federelement dient dabei als Positionshilfe einschließlich der Federfunktion bei erhöhten Kräften.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. In einer Ausführungsform der Erfindung nimmt die Dicke des Querschnitts des Federelements in Breitenrichtung und/oder Längsrichtung des Federelements von einem Endpunkt des Querschnitts ausgehend zu, insbesondere zur Mitte des Querschnitts hin zu, und anschließend zu dem gegenüberliegenden Endpunkt des Querschnitts wieder ab, insbesondere von der Mitte des Querschnitts hin abnimmt. Dadurch nimmt die Steifigkeit des Federelements zu Mitte hin zu. Die Steifigkeit in der Mitte oder einem Mittenbereich des Federelements kann dabei an den Drehzahlbereich einer durch das Kippsegmentlager zu lagernden Welle derart angepasst sein, dass die Welle sich nicht oder nur in einem vorbestimmten Bereich radial nach außen bewegen kann, in welchem beispielsweise kein unerwünschtes Anstreifen eines mit der Welle verbundenen Laufrads an einem zugeordneten Gehäuse erfolgt.
Die Dicke des Querschnitts des Federelements kann in einer Ausführungsform der Erfindung in Breitenrichtung oder Längsrichtung des Federelements von einem Endpunkt des Querschnitts zum gegenüberliegenden Endpunkt des Querschnitts konstant sein. Somit kann die Dicke des Querschnitts sowohl kontinuierlich zunehmen oder auch diskontinuierlich und bei einer diskontinuierlichen Zunahme der Dicke auch wenigstens einen Abschnitt mit einer konstanten Dicke oder Dickenlauf aufweisen. Dadurch ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten zum gezielten Einstellen der Steifigkeit in Längs- und Breitenrichtung und des Verlaufs der Steifigkeit des Federelements in Längs- und Breitenrichtung.
Die Dicke des Querschnitts nimmt in einer Ausführungsform der Erfindung zumindest in einem Abschnitt des Querschnitts des Federelements in Breitenrichtung und/oder Längsrichtung kontinuierlich zu oder diskontinuierlich zu und/oder die Dicke des Querschnitts des Federelements nimmt in Breitenrichtung und/oder Längsrichtung zumindest in einem Abschnitt des Querschnitts kontinuierlich ab oder diskontinuierlich ab. Durch Abschnitte des Federelements wo die Querschnittsdicke abnimmt, kann das Federelement in diesen Abschnitten weicher oder gezielt die Steifigkeit des Federelements reduziert werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Die Steifigkeit des Federelements nimmt in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung von seinen Endkanten, z.B. Längsendkanten, ausgehend zur Mitte hin zu und/oder ab. Die Steifigkeit des Federelements kann dem entsprechend kontinuierlich oder diskontinuierlichen zu und/oder abnehmen und an die entsprechende Funktion und den entsprechenden Einsatzweck gezielt angepasst werden.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Querschnitt des Federelements in Breitenrichtung und/oder Längsrichtung symmetrisch sein und insbesondere wenigstens eine Symmetrieachse aufweisen. Derartige Federelemente sind besonders einfach in ihrer Herstellung durch die symmetrische Gestaltung. Ebenso kann der Querschnitt des Federelements in Breitenrichtung und/oder Längsrichtung auch nicht symmetrisch ausgebildet sein, je nach Funktion und Einsatzzweck.
Das Federelement weist bezogen auf die Hülse eine der Hülse gegenüberliegende Außenseite und eine dem Kippsegment gegenüberliegende Innenseite auf, wobei gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Außenseite und/oder Innenseite des Federelements nach außen gewölbt oder konkav ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Außenseite oder Innenseite des Federelements plan. Eine solche plane Ausgestaltung einer Seite des Federelements hat den Vorteil, dass Fertigungskosten reduziert werden können. Die Außenseite und/oder Innenseite des Federelements ist in einer anderen Ausführungsform der Erfindung nach innen gewölbt oder konvex. Dies ist von Vorteil hinsichtlich der Fertigung und der Montage, je nachdem wo die Kippsegmente eingebaut werden
In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Federelement eine progressive oder eine degressive Federkennlinie auf. Auf diese Weise kann der Anwendungsbereich des Federelements zusätzlich erweitert werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Spalt zwischen der Innenseite der Hülse und der Außenseite des jeweiligen Federelements durch eine zugeordnete Einsteileinrichtung einstellbar, welche mit dem Federelement gekoppelt ist. Das Federelement kann dabei mit einer entsprechenden Öffnung versehen werden zum Koppeln des Federelements mit der Einsteileinrichtung, beispielsweise durch Auffädeln oder Aufrasten.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eines der Kippsegmente des Kippsegmentlagers aus Graphit oder einem anderen geeigneten Material, welches im Betrieb eine möglichst geringe Reibung aufweist, ausgebildet. Ebenso kann das Kippsegment mit einer Beschichtung aus einem geeigneten Material versehen sein, welches im Betrieb eine möglichst geringe Reibung aufweist.
Die Federelement des Kippsegmentlagers sind in Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise aus Metall, Kunststoff und/oder einem Faserverbundwerkstoff hergestellt. Ein Federelement aus Metall kann beispielsweise als ein aus dem vollen gefrästes Metallfederelement ausgebildet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise transparente und teilweise geschnittene Perspektivansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kippsegmentlagers zur Lagerung einer Welle; Fig. 2 eine schematische und stark vereinfachte Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kippsegmentlagers gemäß Fig. 1 , wobei ein Federelement in einer Ausgangsposition vor dem Einbau in das Kippsegmentlager gezeigt ist; Fig. 3 eine stark vereinfachte Ansicht des Federelements gemäß Fig. 2, wobei das Federelement in einer eingebauten Position gezeigt ist;
Fig. 4 das Kippsegmentlager gemäß Fig. 2, wobei alle Federelemente gezeigt und in der Einbauposition in dem Kippsegmentlager dargestellt sind;
Fig. 5 eine schematische und stark vereinfachte Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Federelements des erfindungsgemäßen Kippsegmentlagers Fig. 6 eine schematische und stark vereinfachte Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Federelements des erfindungsgemäßen Kippsegmentlagers;
Fig. 7 eine schematische und stark vereinfachte Schnittansicht noch einer weiteren Ausführungsform eines Federelements des erfindungsgemäßen
Kippsegmentlagers; und
Fig. 8 eine schematische und stark vereinfachte Schnittansicht einer anderen Ausführungsform eines Federelements des erfindungsgemäßen Kippsegmentlagers.
Ausführungsformen der Erfindung In Fig. 1 ist eine teilweise transparente und teilweise geschnittene Perspektivansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kippsegmentlagers 1 zur Lagerung einer Welle 2 gezeigt. Weiter zeigt Fig. 2 eine schematische und stark vereinfachte Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kippsegmentlagers 1 gemäß Fig. 1 , wobei ein Federelement 3 in einer Ausgangsposition vor dem Einbau in das Kippsegmentlager 1 gezeigt ist. Fig. 3 zeigt das Federelement 3 gemäß Fig. 2 wiederum in seiner eingebauten Position in dem Kippsegmentlager, ohne jedoch die Weiteren Bauteile des Kippsegmentlagers aus Gründen der Übersichtlichkeit. Des Weiteren zeigt Fig. 4 ebenfalls eine schematische und stark vereinfachte Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kippsegmentlagers 1 gemäß Fig. 1 , wobei das dem jeweiligen Kippsegment 4 zugeordnete Federelement 3, wie zuvor in den Fig. 2 und 3 gezeigt, in der eingebauten Position dargestellt ist.
Aufgrund von Fertigungstoleranzen werden bisher Graphitkippsegmente hinterfedert. Dabei werden herkömmliche Blattfedern verwendet, welche aus einem Metallblech hergestellt sind und eine durchgehend konstante Dicke aufweisen. So kann es beispielsweise bei Turboladern dazu kommen, dass der Spalt entsprechend groß ist zwischen dem Gehäuse und dem Turbinen- bzw. Verdichterrad, welche auf einer gemeinsamen Welle befestigt sind, so dass der Wirkungsgrad des Turbolagers gering bleibt. Bei einem zu kleinen Abstand kann es dagegen jeweils zu einem ungewollten Anstreifen des Turbinen- bzw. Verdichterrads am Gehäuse des Turboladers kommen, was wiederum zu einem anschließenden vollständigen Ausfall des Turboladers führen kann.
Gemäß der Erfindung wird daher ein Kippsegmentlager 1 bereitgestellt, bei welchem das jeweilige Federelement 3 zum Hinterfedern eines zugeordneten Kippsegments 4 des Kippsegmentlagers 1 wenigstens zwei Abschnitte mit einer unterschiedlich großen Steifigkeit aufweist. Dazu variiert die Dicke des Federelements und genauer die Dicke des Querschnitts des Federelements in Breitenrichtung und/oder Längsrichtung des Federelements, so dass das Federelement wenigstens zwei Abschnitte mit einer unterschiedlich großen Steifigkeit aufweist. Auf diese Weise kann die Federkennlinie des Federelements gezielt an das Kippsegmentlager 1 und das durch das Federelement 3 zu hinterfedernde Kippsegment 4 angepasst werden und beispielsweise einen progressiven oder degressiven Kennlinienverlauf aufweisen, je nach Funktion und Einsatzzweck, wie im Folgenden anhand der Fig. 1 bis 4 sowie den nachfolgenden Fig. 5 bis 9 detailliert erläutert wird.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Kippsegmentlager 1 können auf diese Weise die Herstellungskosten bei dem Kippsegmentlager 1 verringert werden, da Fertigungstoleranzen durch eine einstellbare Federkennlinie des jeweiligen Federelements 3 des Kippsegmentlagers 1 korrigiert werden können. Dadurch kann die durch das Kippsegmentlager 1 gelagerte Welle 2 insbesondere in radialer Richtung besser positioniert werden und beispielsweise bei einem Turbolager ein unerwünschtes Anstreifen dessen Verdichter- bzw. Turbinenrads am zugeordneten Gehäuse verhindert werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kippsegmentlagers 1 liegt in der flexiblen Anpassung der Spaltgeometrie zwischen Welle 2 und jeweiligem Kippsegment 4, wodurch das Tragverhalten des Kippsegmentlagers 1 gezielt beeinflusst werden kann. Des Weiteren können die kombiniert gefederten und geführten Kippsegmente 4 vor allem beim Einbau und Ausrichten der Welle 2 aber auch zur Erweiterung von Steifigkeit und/oder der Dämpfung im Betrieb verwendet werden. Außerdem können neben Graphit andere Kippsegmentmaterialien verwendet werden, welche beispielsweise gute Notlaufeigenschaften, d.h. eine geringe oder möglichst geringe Reibung aufweisen. Die Kippsegmente können mit einer Beschichtung, z.B. vorne an dem Kippsegment, aus einem Gleitlack, einer C-Schicht oder Kohlenstoffschicht usw. versehen sein. Zusätzlich oder alternativ können die Kippsemente mit einer Mikrostruktur an der Außenseite versehen sein, z.B. einer Fischhautstruktur usw.. Das jeweilige Federelement 3, sowie nachfolgend in den Fig. 5-8 weiteren Ausführungsbeispiele für ein Federelement können beispielsweise aus Metall, Kunststoff, und/oder Faserverbundwerkstoff usw. hergestellt werden. Die Federelemente aus Metall können beispielsweise durch Stanzen, Fräsen Sintern, Pressen, ein geeignetes Fügeverfahren usw. hergestellt werden. .
Das erfindungsgemäße Kippsegmentlager 1 gemäß der Fig. 1 bis 4 weist eine Hülse 5 auf, in welcher mehrere Kippsegmente 4, beispielsweise drei Kippsegmente 4 aus Graphit oder einem Graphitmaterial, angeordnet sind. Zwischen der Innenseite der Hülse 5 und der Außenseite des jeweiligen Kippsegments 4 ist das jeweilige Federelement 3 angeordnet. Die Dicke des Federelements 3 ist dabei nicht durchgehend über seine gesamte Läng und Breite konstant sondern variiert zumindest entlang seiner Länge oder Breite. Wie insbesondere in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigt ist, nimmt die Dicke des Querschnitts 8 des Federelements 3 beispielsweise in Breitenrichtung B ausgehend von seinem ersten Endpunkt 7 auf der Endkante 6 des Federelements 3 in Richtung der Mitte oder zur Mitte des Federelements 3 hin zu und von dort aus zu dem gegenüberliegenden Endpunkt 7 auf der anderen Endkante 6 des Federelements 3 wieder ab, so dass der Querschnitt des Federelements 3 in der Mitte dicker und damit steifer ist als im Bereich seiner Endpunkte 7. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Querschnitt des Federelements 3 in Breitenrichtung B beispielsweise spiegelsymmetrisch zu seiner Mittelachse 9. Die Dicke des Querschnitts 10 des Federelements 3 in Längsrichtung L, wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist dagegen beispielsweise konstant. Das Federelement 3 weist in dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 4 z.B. eine nach außen oder konvex gewölbte Außenseite auf und eine plane oder ebene Innenseite. Der umgekehrte Fall ist ebenso möglich. Die Außenseite des Federelements 3 ist dabei die Seite mit welcher das Federelement 3 in seiner Einbauposition in dem Kippsegmentlager 1 der Innenseite der Hülse 5 gegenüberliegt. Die Innenseite des Federelements 3 ist wiederum die Seite mit welcher das Federelement 3 in seiner Einbauposition in dem Kippsegmentlager 1 der Außenseite der in dem Kippsegmentlager 1 gelagerten Weile 2 gegenüberliegt. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung. Ebenso können auch die Außenseite und Innenseite des Federelements 3 nach außen gewölbt oder konvex ausgebildet sein, wie in den nachfolgenden Fig. 5 und 8. Grundsätzlich kann auch eine der Seiten nach außen gewölbt oder konvex und die andere Seite nach innen gewölbt oder konkav ausgebildet sein, wie in nachfolgender Fig. 6 gezeigt ist.
Weitere Varianten für das Ausbilden des Federelements 3 neben den Fig. 5 und 6 sind in den nachfolgenden Fig. 7, 8 gezeigt.
Zum Einstellen der Vorspannung des jeweiligen Federelements 3 wird der Spalt zwischen der Innenseite der Hülse 5 und der Außenseite des jeweiligen Federelements 3 eingestellt. Das Einstellen des Spalts erfolgt dabei durch eine EinStelleinrichtung 11 , welche mit dem jeweiligen Federelement 3 beispielsweise durch Verrasten gekoppelt oder verbunden ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist. In der Darstellung in Fig. 2 ist lediglich eine Einsteileinrichtung für eines der Kippsegmente und sein Federelement stark vereinfacht und rein schematisch mit einer gestrichelten Linie angedeutet. In Fig. 4 ist die jeweilige EinStelleinrichtung des zugeordneten Federelements und Kippsegments aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Bei der in den Fig. 1 gezeigten Ausgestaltung weist die Einsteileinrichtung 11 beispielsweise ein Stiftelement 12 mit einem Kopf 13 an einem ersten oder inneren Ende auf, wobei das Stiftelement 12 mit einem Außengewinde versehen ist. Dabei kann eine entsprechende Schraube das Stiftelement 12 mit dem Kopf 13 bilden. Das zugeordnete Kippsegment 4 weist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, auf seiner Außenseite eine Vertiefung 14 auf, in welche der Kopf 13 des Stiftelements 12 aufnehmbar ist. Dadurch kann Bauraum eingespart werden. Eine derartige Vertiefung 14 in dem Kippsegment 4 ist aber lediglich optional. In den vereinfachten Darstellungen in den Fig. 2 und 4 ist eine derartige Vertiefung in den Kippsegmenten nicht dargestellt aus Gründen der Übersichtlichkeit.
Des Weiteren weist die Einsteileinrichtung 1 1 beispielsweise eine Mutter 15 mit einem entsprechenden Innengewinde auf, welche an einem zweiten oder äußeren Ende des Stiftelements 12 aufgeschraubt ist. Das Stiftelement 12 ist in einer Durchgangsbohrung 16 der Hülse 5 aufgenommen, wobei der Kopf 13 des Stiftelements 12 dabei in der Hülse 4 und die auf das Stiftelement 12 aufgeschraubte Mutter 15 außen an der Hülse 4 angeordnet ist. Die Hülse 4 weist dabei wahlweise eine zusätzliche Vertiefung 17 an der Außenseite auf, wie in den Fig. 1 gezeigt ist, in welcher die Mutter 15 aufnehmbar, beispielsweise bündig aufnehmbar, ist. Je nach Funktion und Einsatzzweck kann eine derartige Vertiefung 17 auf der Außenseite der Hülse 4 zur Aufnahme der Mutter 15 auch entfallen. In den vereinfachten Darstellungen in den Fig. 2 und 4 ist eine derartige Vertiefung in der Hülse nicht dargestellt aus Gründen der Übersichtlichkeit.
Das Federelement 3 kann derart ausgestaltet sein, dass es ein Loch oder eine Bohrung aufweist, wobei das Federelement 3 mit seinem Loch oder seiner Bohrung auf das Stiftelement 12 der Einsteileinrichtung 1 1 aufgefädelt wird, bevor die Einsteileinrichtung
1 1 anschließend mit dem Federelement 3 zusammen in der Hülse 4 montiert wird. Ebenso kann das Federelement 3 aber auch, wie in Fig. 1 gezeigt ist, auf das Stiftelement
12 aufrastbar oder aufclipsbar ausgebildet sein. Dazu kann das Federelement 3 derart ausgebildet sein, dass es eine Durchgangsöffnung 18 aufweist, welche beispielsweise kreisförmig ausgebildet ist, wenigstens einen oder mehrere flexible Rastabschnitte 19 aufweist, welche entlang des Rands der Durchgangsöffnung 18 verteilt sind. Die Durchgangsöffnung 18 mit ihren flexiblen Rastabschnitten 19 ist dabei ausreichend groß dimensioniert, um über den Kopf 13 des Stiftelements 12 aufgeschoben zu werden, wobei die flexiblen Rastabschnitte 18 dabei beim Durchführen des Kopfes 13 zunächst nach außen gedrückt werden bevor sie anschließend zurückfedern. Die durch die äußeren Enden bzw. Endkanten der Rastabschnitte 18 gebildete Rastabschnitt-Öffnung 20 weist dabei einen Durchmesser auf der z.B. gleich oder größer als der Außendurchmesser des Stiftelements 12 und kleiner als der Außendurchmesser des Kopfes 13 des Stiftelements 12 in Fig. 1 und dem entsprechend auch kleiner als der Durchmesser der Durchgangsöffnung 18 ist. Dadurch kann das Federelement 3 über den Kopf 13 des Stiftelements 12 in Fig. 1 aufgeschoben werden und die Rastabschnitte 18 dabei zur Seite drücken. Nach dem Passieren des Kopfes 13 federn die Rastabschnitte 18 zurück, so dass das Federelement 3 nicht ungewollt von dem Stiftelement 12 herunterrutschen kann, sondern durch dessen Kopf 13 gehalten wird. Für ein besseres Verrasten kann das Federelement 3 dabei im Bereich der Rastabschnitte 18 gegebenenfalls mit einer geringeren Dicke ausgebildet werden als die ansonsten aufgedickte Mitte des Federelements 3.
Zum Einstellen des Spalts zwischen der Innenseite der Hülse 5 und der Außenseite des Federelements 3 und damit der Federvorspannung des Federelements 3 wird das Federelement 3 durch die EinStelleinrichtung 11 , welche mit dem Federelement gekoppelt ist, in Richtung der Innenseite der Hülse 5 oder entgegen der Innenseite der Hülse 5 bewegt.
In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Einsteileinrichtung 11 wird die Mutter 15 entlang des Gewindeabschnitts des Stiftelements 12 in Richtung der Hülse 5 geschraubt und der Abstand oder Spalt zwischen der Außenseite des Federelements 3 und der Innenseite der Hülse 5 und dem entsprechend die Vorspannung des Federelements 3 eingestellt.
Dadurch, dass das Federelement 3 dabei wenigstens zwei Abschnitte mit einer unterschiedlich großen Steifigkeit aufweist durch Variieren der Dicke des Federelements in Breitenrichtung und/oder Längsrichtung, kann die Federkennlinie des Federelements 3 und damit der Spalt zwischen der Außenseite des Federelements 3 und der Innenseite der Hülse 5 gezielt eingestellt und an einen jeweiligen Einsatzzweck z.B. bei einer Maschine mit sehr hohen Drehzahlen oder dagegen niedrigen Drehzahlen angepasst werden. Beispielweise weist das Federelement 3 in den Fig. 1-4 und nachfolgenden Fig. 5-8 aufgrund der größeren Dicke in einem Mittenbereich eine größere Federsteifigkeit in diesem Bereich auf als im Bereich seiner Längskanten auf, wo die Dicke des Federelements 3 geringer ist als in dem Mittenabschnitt. Dadurch wird bewirkt, dass bei einem Hochdrehen der durch das Kippsegmentlager 1 gelagerten Welle 2, das jeweilige Kippsegment 4 eine größere Kraft auf das zugeordnete Federelement 3 aufbringen kann, ohne dass das Kippsegment 4 und mit ihm die Welle 2 sich ungewollt zu weit nach außen in Richtung der Innenseite der Hülse 5 bewegen kann, was ansonsten zu einem Streifen eines mit der Welle 2 verbundenen Laufrads an einem zugeordneten Gehäuse führen könnte. Durch den verdickten Abschnitt oder Bereich ist das Federelement 3 in diesem verdickten Abschnitt oder Bereich steifer und kann eine größere Kraft durch das Kippsegment 4 bei Bedarf aufnehmen. Das Federelement 3 wird dabei beim Hochdrehen der Welle 2 oder bei hohen Drehzahlen der Welle 2 in eingebautem Zustand, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, weniger stark durch den Druck des zugeordneten Kippsegments 4 nach außen gebogen, wodurch die durch das Kippsegmentlager 1 gelagert Welle 2 sich entsprechend weniger radial nach außen mit dem Kippsegment 4 bewegen kann. Auf diese Weise kann ein ungewolltes Anstreifen eines mit der Welle 2 verbundenen Laufrads an einem zugeordneten Gehäuse verhindert werden. Die Dicke des Federelements 3 und insbesondere die Position, die Höhe der Dicke, der Dickenverlauf usw. der wenigstens zwei Querschnittsbereiche unterschiedlicher Dicke des Federelements kann gezielt an die jeweilige Anwendung des Kippsegmentlagers 1 und die Drehzahlbereiche der Welle 2, sowie Betriebsbedingungen des Kippsegmentlagers 1 und der Welle 2, die durch das Kippsegmentlager 1 gelagert wird, wie z.B. die Betriebstemperatur usw., angepasst oder hierfür geeignete ausgelegt werden.
In Fig. 3 ist, wie zuvor beschrieben eine stark vereinfachte Ansicht des Federelements 3 in eingebautem Zustand gemäß Fig. 2 gezeigt.
Da der Querschnitt des jeweilige Federelements 3 in Breitenrichtung B im Bereich seiner beiden Endpunkte 6 auf den Endkanten 7 dünner als in der Mitte ausgebildet ist, ist das Federelement 3 im Bereich seiner Längs-Endkanten 7 weich und weist dem entsprechend eine geringere Federsteifigkeit als in der Mitte auf. Mit in Breitenrichtung B z.B. bis zur Mitte hin zunehmender Querschnittsdicke des Federelements 3, wie durch die Punkte P1 und P2 sowie P1 * und P2* auf dem Federelement 3 in Fig. 3 angedeutet wird, nimmt dem entsprechend die Federsteifigkeit des Federelements 3 zu, wie mit den beiden Pfeile S und S* in Fig. 3 angedeutet ist. Der Pfeil F stellt dabei die Kraft des jeweiligen Kippsegments beim Hochdrehen der Welle dar, welche durch das Kippsegmentlager gelagert wird. Dabei wird der sog. Biegebalken verkürzt.
In den nachfolgenden Fig. 5 bis 9 sind schematische, stark vereinfachte, nicht maßstäbliche und transparente Perspektivansichten verschiedener Ausführungsbeispiele des Federelements 3 gezeigt, wie es für das jeweilige Kippsegment 4 des Kippsegmentlagers 1 , wie beispielhaft zuvor in den Fig. 1 , 2 und 4 gezeigt verwendet werden kann. Die jeweilige Öffnung, z.B. Durchgangsbohrung 16 oder Durchgangsöffnung 18 mit Rastabschnitten 19, des Federelements 3 zur Verbindung mit der zuvor beschriebenen Einsteileinrichtung 1 1 zum Einstellen der Vorspannung des Federelements ist in den Fig. 5 bis 9 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, kann der Querschnitt des Federelement 3 in Breitenrichtung B auf wenigstens einer Seite von seinen beiden Endpunkten 6 an den Längs-Endkanten 7 in seiner Dicke hin zunehmen, beispielsweise kontinuierlich bis zur Mitte des Federelements 3 hin zunehmen, wie mit einer durchgezogenen Linie für eine Seite des Federelements 3, z.B. die Außenseite oder die der Hülse gegenüberliegenden Seite des Federelements, und mit einer gestrichelten Linie für die andere Seite des Federelements 3, z.B. die Innenseite oder die der Welle gegenüberliegenden Seite des Federelements angedeutet ist. Beide Seiten des Federelements können in ihrer Dicke von den Endkanten zur Mitte hin zunehmen, so dass beide Seiten nach außen gewölbt oder konvex sind, wie in Fig. 5 angedeutet ist, oder eine Seite kann eben oder plan ausgebildet sein, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Der Querschnitt des Federelements in Längsrichtung kann dagegen eine konstante Dicke aufweisen, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Das Federelement kann beispielsweise symmetrisch ausgebildet sein und z.B. die beiden Endpunkte 7 eine Symmetrieachse bilden und/oder die Mittelachse 9 des Querschnitts des Federelements. Gleiches gilt für die Mittelachse 9 in nachfolgender Fig. 6, diese kann ebenfalls eine Symmetrieachse des Federelements 3 bilden.
In Fig. 6 weist das Federelement 3, wie zuvor beschrieben eine gewölbte Seite und eine ebene oder plane Seite auf. Die Dicke des Querschnitts des Federelements nimmt in Breitenrichtung B bis zur Mitte oder Mittelachse 9 zu und anschließend wieder ab. Die Zu- und/oder Abnahme der Dicke des Federelements in Breitenrichtung kann zumindest teilweise kontinuierlich oder diskontinuierlich sein. Die Dicke des Querschnitts in Längsrichtung L ist dagegen in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 konstant. In dem Ausführungsbeispiel des Federelements in Fig. 7 ist das Federelement 3 auf einer Seite nach außen gewölbt oder konvex und auf der anderen Seite nach innen gewölbt oder konkav. Die Dicke des Querschnitts des Federelements 3 in Breitenrichtung B nimmt beispielsweise ebenfalls bis zur Mitte hin zu und anschließend ab. Dagegen ist die Dicke des Querschnitts des Federelements 3 in Längsrichtung L beispielsweise konstant.
In dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel des Federelements 3 nimmt die Dicke des Querschnitts des Federelement 3 in Breitenrichtung B von einem Endpunkt 6 des Querschnitts auf der Längs-Endkante 7 des Federelements bis zur Mittenlachse 9 diskoninuierlich zu und dann bis zu dem gegenüberliegenden Endpunkt 6 wieder diskontinuierlich ab. In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 8 weist das Federelement 3 dem entsprechend einen Querschnittsabschnitt in Breitenrichtung B auf, in welchem die Dicke kontinuierlich zunimmt. In dem darauf folgenden zweiten Abschnitt verläuft die Dicke konstant. In dem anschließenden dritten Abschnitt nimmt die Dicke wieder kontinuierlich zu bis zu dem darauffolgenden vierten Abschnitt, in welchem die Dicke konstant bleibt bis zur Mittelachse 9 und in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 8 Symmetrieachse des Federelements 3. Wie mit einer gestrichelten Linie in Fig. 8 angedeutet ist, kann auch die Achse durch die beiden Endpunkte 6 eine Symmetrieachse des Federelements bilden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wie in Fig. 8 mit einer gepunkteten Linie angedeutet ist, kann der vierte Abschnitt nicht ganz bis zur Mittelachse des Querschnitts des Federelements 3 verlaufen, sondern sich ein fünfter Abschnitt anschließen, in welchem die Dicke des Querschnitts des Federelements 3 bis zur Mittelachse 9 abnimmt, beispielsweise kontinuierlich abnimmt. Die Dicke des Querschnitts des Federelements 3 in Längsrichtung L ist dagegen beispielsweise konstant. Das jeweilige Federelement, wie es beispielhaft in den Fig. 1 -8 zuvor gezeigt wurde, kann derart in seiner Dicke und damit Steifigkeit variiert werden, dass das Federelement eine progressive oder degressive Federkennlinie aufweist, je nach Funktion und Einsatzzweck. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Die in den Fig. 1 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar, insbesondere einzelne Merkmale davon.

Claims
Ansprüche
Kippsegmentlager (1 ) aufweisend:
eine Hülse (5),
mehrere Kippsegmente (4), welche in der Hülse (5) angeordnet sind, wobei zwischen der Hülse (5) und dem jeweiligen Kippsegment
(4) ein zugeordnetes Federelement (3) vorgesehen ist, wobei das Federelement (3) wenigstens zwei Abschnitte mit einer unterschiedlich großen Steifigkeit aufweist durch Variieren der Dicke des Querschnitts (8, 10) des Federelements (3) in Breitenrichtung und/oder Längsrichtung des Federelements (3).
Kippsegmentlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Querschnitts (8, 10) des Federelements (3) in Breitenrichtung und/oder Längsrichtung des Federelements (3) von einem Endpunkt (6) des Querschnitts ausgehend zunimmt, insbesondere zur Mitte (9) des Querschnitts (8, 10) hin zunimmt, und anschließend zu dem gegenüberliegenden Endpunkt (6) des Querschnitts wieder abnimmt, insbesondere von der Mitte (9) des Querschnitts (8, 10) in abnimmt.
Kippsegmentlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Querschnitts (8, 10) des Federelements (3) in Breitenrichtung oder Längsrichtung des Federelements (3) von einem Endpunkt (6) des Querschnitts (8, 10) zum gegenüberliegenden Endpunkt (6) des Querschnitts konstant ist.
Kippsegmentlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Querschnitts (8, 10) zumindest in einem Abschnitt des Querschnitts des Federelements (3) in Breitenrichtung und/oder Längsrichtung kontinuierlich zunimmt oder diskontinuierlich zunimmt und/oder die Dicke des Querschnitts (8, 10) des Federelements (3) in Breitenrichtung und/oder Längsrichtung zumindest in einem Abschnitt des Querschnitts kontinuierlich abnimmt oder diskontinuierlich abnimmt.
5. Kippsegmentlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit des Federelements (3) von seinen Endkanten (7) ausgehend zur Mitte (9) hin zunimmt und/oder abnimmt, wobei die Steifigkeit kontinuierlich oder diskontinuierlichen zunimmt und/oder abnimmt.
6. Kippsegmentlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt (8, 10) des Federelements (3) in Breitenrichtung und/oder Längsrichtung symmetrische ist und insbesondere wenigstens eine Symmetrieachse (9) aufweist oder der Querschnitt (8, 10) des Federelements in Breitenrichtung und/oder Längsrichtung nicht symmetrisch ist.
7. Kippsegmentlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (3) bezogen auf die Hülse (5) eine der Hülse gegenüberliegende Außenseite und eine dem Kippsegment (4) gegenüberliegende Innenseite aufweist, wobei die Außenseite und/oder Innenseite des Federelements (3) nach außen gewölbt oder konkav ist.
8. Kippsegmentlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite oder Innenseite des Federelements (3) plan ist.
9. Kippsegmentlager nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die die Außenseite und/oder Innenseite des Federelements (3) nach innen gewölbt oder konvex ist.
10. Kippsegmentlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (3) eine progressive oder eine degressive Federkennlinie aufweist.
1 1 . Kippsegmentlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalt zwischen der Innenseite der Hülse (5) und der Außenseite des jeweiligen Federelements (3) durch eine zugeordnete Einsteileinrichtung (1 1 ) einstellbar ist, welche mit dem Federelement (3) gekoppelt ist.
12. Kippsegmentlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Kippsegmente (4) des Kippsegmentlagers (1 ) aus Graphit und/oder Stahl hergestellt ist. Kippsegmentlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, das Kippsegmentlager (1 ) zumindest in einem Abschnitt seiner Außenseite mit einer zusätzlichen Beschichtung und/oder Oberflächenstrukturierung versehen ist, wobei als zusätzliche Beschichtung insbesondere wenigstens eine C-Schicht, eine Messingschichtung und/oder ein Gleitlack vorgesehen ist, und wobei als Oberflächenstrukturierung insbesondere eine Mikrostrukturierung oder eine durch einen Schleifprozess hergestellte Oberfläche vorgesehen ist.
Kippsegmentlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (3) aus Metall, Kunststoff und/oder einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sind, wobei das Federelement (3) aus Metall eine aus dem vollen gefrästes Metallfederelement ist.
PCT/EP2017/070265 2016-08-31 2017-08-10 Kippsegmentlager WO2018041579A1 (de)

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