WO2021245078A1

WO2021245078A1 - Kippsegmentlager

Info

Publication number: WO2021245078A1
Application number: PCT/EP2021/064672
Authority: WO
Inventors: Armin Schuelke; Ingo STOTZ; Steffen Derhardt; Thomas Lang
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2020-06-05
Filing date: 2021-06-01
Publication date: 2021-12-09
Also published as: DE102020207087A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kippsegmentlager (10) mit mindestens einem Kippsegment (1, 2, 3), das in einer Rahmenstruktur (9) kippbar ist. Um das Kippsegmentlager funktionell und/oder herstellungstechnisch zu verbessern, umfasst die Rahmenstruktur (9) einen Käfig (5) und mindestens ein Federelement (11-13).

Description

Beschreibung

Titel

Kippsegmentlager

Die Erfindung betrifft ein Kippsegmentlager mit mindestens einem Kippsegment, das in einer Rahmenstruktur kippbar ist.

Stand der Technik

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102016216395 Al ist ein Kippsegmentlager bekannt, aufweisend: Eine Hülse, mehrere Kippsegmente, und einen Rahmen, in welchem die Kippsegmente aufgenommen sind, wobei jeweils ein Federelement zwischen der Innenseite der Hülse und dem zugeordneten Kippsegment vorgesehen ist, wobei das Federelement mit dem Rahmen verbunden oder als separates Bauteil zwischen der Innenseite der Hülse und dem Rahmen angeordnet ist, wobei der Rahmen wenigstens einen Halterungsabschnitt aufweist zum Halten des zugeordneten Kippsegments in dem Rahmen, wobei das jeweilige Kippsegment derart durch den wenigstens einen Halterungsabschnitt in dem Rahmen gehalten wird, dass das Kippsegment ein Spiel in radialer Richtung und vorzugsweise zusätzlich in Umfangsrichtung aufweist, um ein Kippen des Kippsegments in Umfangsrichtung zu erlauben.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kippsegmentlager mit mindestens einem Kippsegment, das in einer Rahmenstruktur kippbar ist, funktionell und/oder herstellungstechnisch zu verbessern.

Die Aufgabe ist bei einem Kippsegmentlager mit mindestens einem Kippsegment, das in einer Rahmenstruktur kippbar ist, dadurch gelöst, dass die Rahmenstruktur einen Käfig und mindestens ein Federelement umfasst. Mit Hilfe des Käfigs und dem mindestens einen Federelement wird das mindestens eine Kippsegment in einem Gehäusekörper relativ zu einem Rotorkörper positioniert, der drehbar gelagert ist. Bei dem Rotorkörper handelt es sich zum Beispiel um einen Wellenabschnitt einer Welle. In vielen Bereichen der Technik müssen schnelldrehende Wellen gelagert werden. Solche Wellen werden beispielsweise in Turboverdichtern benötigt, wie sie insbesondere zur Verdichtung von Luft für aufgeladene Verbrennungsmotoren oder für Brennstoffzellensysteme Verwendung finden. Dabei sind auf, in oder an der Welle in der Regel weitere Bauteile montiert, beispielsweise Turbinenräder, Verdichterräder oder Magnete für elektrische Antriebe. Diese drehen sich ebenfalls mit sehr hoher Geschwindigkeit. Die Wellen können einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Die Welle wird vorzugsweise durch mehrere Lagereinheiten gelagert, zum Beispiel zwei Radiallager und ein Axiallager. Die Lagereinheiten ermöglichen ein möglichst verlustarmes Rotieren, wenn im Betrieb Kräfte und Momente auf die Welle wirken. Zur Lagerung werden vorteilhaft gasgeschmierte Lager verwendet, da diese bei sehr hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten sehr geringe Reibung und damit nur wenig Lagerverluste aufweisen. Darüber hinaus kann bei einem gasgeschmierten Lager eine Öl- oder Fettschmierung entfallen. Das ist insbesondere bei Brennstoffzellenanwendungen von Vorteil, da hier die geförderte Verdichterluft ölfrei sein muss, um einen Brennstoffzellenstack nicht zu beschädigen. Das Kippsegmentlager umfasst vorteilhaft mindestens drei Kippsegmente. Besonders bevorzugt umfasst das Kippsegmentlager genau drei Kippsegmente. Bei dem beanspruchten Kippsegmentlager handelt es sich vorzugsweise um ein Radiallager. Die Kippsegmente werden durch die Rahmenstruktur relativ zueinander so positioniert und gehalten, dass sie im Betrieb des Kippsegmentlagers auftretende Kippbewegungen ausführen können. Die Kippsegmente sind um einen sogenannten Pivotpunkt beziehungsweise eine Pivotachse oder Kippachse kippbar. Mit der beanspruchten Rahmenstruktur können vorteilhaft geringere Lagerspalte zwischen dem Kippsegment und der Welle realisiert werden. So kann ein Rotorkörper eines Turbomaschinenrotors im Betrieb der Turbomaschine genauer positioniert werden. Daraus ergeben sich bessere Maschinenwirkungsgrade. Das beanspruchte Kippsegmentlager ist vorzugsweise als Radiallager ausgeführt. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement formschlüssig mit dem Käfig verbunden ist. Der Käfig stellt vorzugsweise einen starren Teil der Rahmenstruktur dar. Das Federelement stellt vorzugsweise ein bewegbares und/oder elastisch verformbares Teil der Rahmenstruktur dar. Dadurch wird zwar die Anzahl der benötigten Einzelteile erhöht, allerdings wird die Genauigkeit beim Positionieren des Kippsegments erhöht. Die formschlüssige Verbindung des Federelements mit dem Käfig kann mit einem geeigneten Befestigungsmittel, wie einem Stift, realisiert werden. Das Federelement kann aber auch mit einem geeigneten Formschlusselement ausgestattet sein, zum Beispiel mit einer Lasche einstückig verbunden sein, die zur Darstellung eines Formschlusses zwischen dem Federelement und dem Käfig dient.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement im Bereich eines Pivotpunkts in das Kippsegment eingreift. So wird auf einfache Art und Weise eine gewünschte Bewegung des Kippsegments um den Pivotpunkt beziehungsweise die Pivotachse im Betrieb des Kippsegmentlagers sichergestellt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement mit Hilfe eines Stifts mit dem Käfig verbunden ist. Durch den Stift wird das Federelement vorteilhaft an einer Stelle des Käfigs positioniert. Zu diesem Zweck greift der Stift zum Beispiel durch ein Durchgangsloch, das in dem Federelement vorgesehen ist. Der Stift kann in den Käfig eingepresst sein, um ein unerwünschtes Lösen des Stifts im Betrieb des Kippsegmentlagers zu verhindern.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stift im Bereich eines Pivotpunkts in das Kippsegment eingreift. So kann der Stift vorteilhaft genutzt werden, um ein definiertes Kippen des Kippsegments im Betrieb des Kippsegmentlagers sicherzustellen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stift hohl ist, um den Durchtritt eines Kühl- und/oder Schmiermediums zu ermöglichen. Bei dem Kühl- und/oder Schmiermedium handelt es sich zum Beispiel um Luft, die im Betrieb eines mit dem Kippsegmentlager ausgestatteten Luftverdichters verdichtet wird. Der hohle Stift ist fertigungstechnisch kostengünstig realisierbar.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement mindestens ein Kippsegment an einem Umfangsende umgreift. Zu diesem Zweck weist das Federelement zum Beispiel einen Halteabschnitt auf, mit dem das Federelement das zugeordnete Kippsegment umgreift. Bei einer Ausführung umgreift das Federelement das zugeordnete Kippsegment an beiden in Umfangsrichtung entgegengesetzten Enden. Zu diesem Zweck kann das Federelement an seinen in Umfangsrichtung entgegengesetzten Enden genau einen Halteabschnitt aufweisen. Das Federelement kann aber auch mit mehreren Halteabschnitten an seinen entgegengesetzten Enden ausgestattet sein.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement an mindestens zwei Kippsegmenten angreift. Mit den sich daraus ergebenden gestalterischen Freiheiten können funktionelle Vorteile erzielt werden. Das Federelement ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit drei Kippsegmenten zum Beispiel radial außerhalb eines ersten Kippsegments an dem Käfig befestigt. Mit seinen einander abgewandten Enden ist das Federelement vorteilhaft einem zweiten und einem dritten Kippsegment zugeordnet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement axial in mindestens ein Kippsegment eingreift. Dadurch kann radialer Bauraum eingespart werden. Besonders vorteilhaft greift das Federelement axial von entgegengesetzten Seiten in das Kippsegment ein.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass sich das Federelement in einer axialen Stirnfläche des Kippsegments in mindestens einer Umfangsrichtung erstreckt. Dadurch wird ein stabiler Halt des Kippsegments an dem Federelement sichergestellt. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig zwei Ringkörper umfasst, die durch axiale Stege miteinander verbunden sind. Dadurch wird zum einen eine stabile Befestigung der Federelemente ermöglicht. Darüber hinaus ergeben sich große Freiräume, die zur Aufnahme der Kippsegmente und der Federelemente genutzt werden können.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Kippsegmentlageranordnung mit einem Käfig für mindestens zwei vorab beschriebene Kippsegmentlager. So kann mit nur einem Käfig eine stabile Befestigung der Federelemente sowie eine positionsgenaue Anordnung der Kippsegmente sichergestellt werden.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kippsegment, einen Käfig und/oder ein Federelement für vorab beschriebenes Kippsegmentlager. Die genannten Teile sind separat handelbar.

Das Kippsegmentlager umfasst vorteilhaft zwei, drei oder mehr Kippsegmente. In einer Ausführung sind mindestens zwei flexible Kippsegmente mit einem festen, nicht kippbaren Kippsegment kombiniert. Flexibel bedeutet im Hinblick auf die Kippsegmente, dass diese kippbar sind. Drei Kippsegmente sind vorzugsweise in einer Hundertzwanziggrad- Anordnung angeordnet. Das heißt, die drei Kippsegmente sind in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet. Andere Winkelanordnungen sind aber auch möglich. So können drei Kippsegmente in hundertzehn Grad, hundertzehn Grad und hundertvierzig Grad angeordnet werden. Die Winkelangaben beziehen sich auf einen Winkel zwischen jeweils zwei Kippsegmenten. Drei Kippsegmente können mit ihren Pivotpunkten beziehungsweise Pivotachsen gleich voneinander beabstandet sein. Es können aber auch unterschiedliche Abstände der Pivotpunkte oder Pivotachsen genutzt werden. Die Kippsegmente können alle baugleich ausgeführt sein. Bei Bedarf können aber auch mindetens zwei ungleiche Kippsegmente in einem Kippsegmentlager verbaut sein. Ein Kippsegment ist vorteilhaft bezogen auf eine Wirkungslinie der Erdschwerkraft unten angeordnet. Das heißt, dessen Pivotpunkt oder Pivotachse liegt in Richtung des Erdschwerkraftvektors. Die Kippsegmente können mit oder ohne Axialversatz angeordnet werden. Die Kippsegmente können alle den gleichen Massenschwerpunkt aufweisen. Bei Bedarf können aber auch Kippsegmente mit ungleichen Massenschwerpunkten verbaut werden. Die Federelemente sind vorteilhaft alle gleich ausgeführt. Bei Bedarf können aber auch unterschiedliche Federelemente verbaut werden. Die Kippsegmente weisen vorteilhaft alle gleiche Innenflächen auf. Als Innenfläche wird eine Fläche des Kippsegments bezeichnet, die dem Rotorkörper beziehungsweise der Welle zugewandt ist. Die Innenflächen der Kippsegmente sind insbesondere hinsichtlich ihres Durchmessers gleich ausgeführt. Bei Bedarf können aber auch Kippsegmente mit verschiedenen Innenflächen verbaut werden. Oberflächen der Kippsegmente können strukturiert oder mit Taschen versehen sein. Die Innenfläche des Kippsegments kann, bezogen auf eine axiale Richtung, konkav, gerade und/oder konvex ausgeführt sein. So können Winkelfehler ausgeglichen werden. Ein Wälzpunkt zwischen dem Kippsegment und dem Käfig kann so ausgeführt sein, dass das Kippsegment oder der Käfig konkav beziehungsweise konvex ausgeführt ist. Die Kippsegmente, der Käfig und die Federelemente können aus Metall gebildet sein, zum Beispiel aus einem korsionsbeständigen Stahl oder Federstahl. Die Kippsegmente, der Käfig und die Federelemente können aber auch aus Keramik oder aus Kunststoff gebildet sein.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Kippsegmentlagers mit drei Kippsegmenten, die mit Hilfe einer Rahmenstruktur positioniert sind, die einen Käfig und drei Federelemente umfasst;

Figur 2 das Kippsegmentlager aus Figur 1 in einem Querschnitt; Figur 3 einen Längsschnitt durch eine Kippsegmentlageranordnung, die einen gemeinsamen Käfig für zwei Kippsegmentlager umfasst;

Figur 4 eine perspektivische Darstellung eines Gehäuses mit einem Kippsegmentlager gemäß einem Ausführungsbeispiel mit Federelementen, die axial in die Kippsegmente eingreifen;

Figur 5 die Ansicht eines Teilquerschnitts aus Figur 4;

Figur 6 die Ansicht eines weiteren Teilquerschnitts aus Figur 4;

Figur 7 eine ähnliche Teilschnittansicht wie in Figur 5 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;

Figur 8 eine perspektivische Darstellung eines Kippsegmentlagers mit Federelementen, die an jeweils zwei Kippsegmenten angreifen; die

Figuren 9 bis 11 drei weitere Ausführungsbeispiele eines Kippsegmentlagers mit drei Kippsegmenten jeweils im Querschnitt;

Figur 12 eine perspektivische Teilschnittdarstellung des Kippsegmentlagers aus Figur 1; und

Figur 13 eine Teilschnittansicht des Kippsegmentlagers aus Figur 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In den Figuren 1 bis 13 sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele eines Kippsegmentlagers 10; 50; 80 sowie einer Kippsegmentlageranordnung 30 mit zwei Kippsegmentlagern 31, 32 in verschiedenen Ansichten gezeigt. Alle Kippsegmentlager 31; 32 sind als Radiallager mit jeweils drei Kippsegmenten 1 bis 3; 41 bis 43; 81 bis 83 ausgeführt. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden in den Figuren 1 bis 13 die gleichen Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden zunächst die Gemeinsamkeiten der Ausführungsbeispiele beschrieben. Danach wird auf deren Unterschiede eingegangen.

Die Kippsegmente 1 bis 3; 41 bis 43; 81 bis 83 sind mit Hilfe einer Rahmenstruktur 9 in einem Gehäuse (40 in Figur 4) relativ zu einer Welle (4 in den Figuren 2, 9 bis 13) jeweils um einen Pivotpunkt (125 in den Figuren 12 und 13) beziehungsweise eine Pivotachse kippbar. Die Rahmenstruktur 9 umfasst ein Käfig 5; 45; 85 und Federelementell bis 13; 51 bis 53, 71 bis 73; 91 bis 96; 111 bis 113.

Der Käfig 5; 45; 85 umfasst zwei Ringkörper 7, 8, die durch axiale Stege 26 bis 28 miteinander verbunden sind. Der Käfig 5; 45; 85 ist eher starr ausgeführt. Die Federelemente 11 bis 13; 51 bis 53, 71 bis 73; 91 bis 96; 111 bis 113 sind elastisch verformbar und dienen zur Darstellung einer Federeinrichtung 6; 46; 86; 98, die in der Rahmenstruktur 9 mit dem Käfig 5; 45; 85 kombiniert ist.

Durch die Federelemente 11 bis 13; 51 bis 53, 71 bis 73; 91 bis 96; 111 bis 113 wird einerseits eine definierte Kippsteifigkeit der Kippsegmente 1 bis 3; 41 bis 43; 81 bis 83 erzeugt. Andererseits wird eine Kippvorlast auf die Kippsegmente 1 bis 13; 41 bis 43; 81 bis 83 aufgebracht. Das heißt, die Kippsegmente 1 bis 3; 41 bis 43; 81 bis 83 können definiert in Rotationsrichtung (19 in Figur 2) zur Welle hin gekippt werden. Dabei können sie so weit gekippt werden, dass eine Kante der Kippsegmente 1 bis 3; 41 bis 43; 81 bis 83 im Stillstand den Rotor beziehungsweise die Welle 4 berührt.

Dadurch stellt sich ein konvergierender Lagerspalt ein, der zu einem Druckaufbau und damit zu einer aerodynamischen Lagerfunktion führt, das heißt, die Welle 4 wird auf einem Luftpolster ohne Festkörperreibung getragen, wenn eine Grenzdrehzahl überschritten wird und die Fluidkräfte ausreichen, die Kippsegmente 1 bis 3; 41 bis 43; 81 bis 83 wegzudrücken. Durch die Beweglichkeit der Kippsegmente 1 bis 3; 41 bis 43; 81 bis 83 wird die rotordynamische Stabilität eines Rotor-Lager-Systems sichergestellt beziehungsweise zumindest verbessert. Die Kippsegmente 1 bis 3; 41 bis 43; 81 bis 83 weisen typischerweise mindestens einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser auf. Dieser kann gleich, kleiner oder größer als der Wellendurchmesser sein. Weiterhin können die Kippsegmente 1 bis 3; 41 bis 43; 81 bis 83 eine weitere näherungsweise zylindrische ballige Erhebung (18 in Figur 6) aufweisen.

Über die ballige Erhebung 18 wird ein Abwälzen des Kippsegments 41 auf dem Käfiginnendurchmesser erreicht. Alternativ kann das Kippsegment 41 keine Erhebung besitzen. In diesem Fall muss ein geeigneter Gegenkörper mit einem entsprechenden Radius geschaffen werden, um einen definierten Wälzkontakt zwischen dem Kippsegment 41 und dem Käfig sicherzustellen. Das Kippsegment 41 kann vorteilhaft eine Sichelform aufweisen.

Die Kippsegmente 1 bis 3; 41 bis 43; 81 bis 83 werden durch die Federelemente 11 bis 13; 51 bis 53, 71 bis 73; 91 bis 96; 111 bis 113 relativ zum Käfig 5; 45; 85 gehalten. Weiterhin können die Kippsegmente 1 bis 3; 41 bis 43; 81 bis 83 durch die Federelemente 11 bis 13; 51 bis 53, 71 bis 73; 91 bis 96; 111 bis 113 im Ruhezustand um einen definierten Winkel verkippt werden. Dies führt dazu, dass die Kippsegmente 1 bis 3; 41 bis 43; 81 bis 83 bei stehender Welle 4, das heißt im Ruhezustand des Kippsegmentlagers, auf je einer Seite beziehungsweise Kante auf der Welle 4 aufliegen und hier eine definierte Kraft erzeugen, die zur Darstellung der Vorlast dient.

In einer in Figur 2 gezeigten möglichen Ausführungsform geschieht dies, indem die Federelemente 11 bis 13 die Kippsegmente 1 bis 3 umgreifen. Die Federelemente 11 bis 13 haben jeweils an ihrer Vorderkante und ihrer Hinterkante Kontakt mit dem Kippsegment 1 bis 3. Darüber hinaus sind die Federelemente 11 bis 13 am Käfig 5 abgestützt. Die Abstützung wird durch die Stege 26 bis 28 am Käfig 5 ausgebildet.

Die Federelemente 11 bis 13 sind jeweils mit Hilfe eines Stifts 15, 16, 17 an einem der Stege 26 bis 28 positioniert. Hierdurch wird das jeweilige Kippsegment 1 bis 3 in seinem Pivotpunkt an den Käfig 5 gedrückt. Eine weitere Abstützung erfolgt durch Federschenkel 24, 25, die, wie man in Figur 1 sieht, am Federelement 13 ausgebildet sind. Die Federschenkel 24, 25 sind von Federfingern 21, 22 beabstandet, welche das Kippsegment 3 in Figur 1 oben umgreifen. Das Federelement 11 umfasst einen Federfinger 20, der das Kippsegment 1 umgreift.

In Figur 2 sieht man, wie das Federelement 13 mit dem Federschenkel 25 im Käfig 5 abgestützt ist. Über die Abstützung der Federelemente 11 bis 13 im Käfig 5 wird die gewünschte Vorlast aufgebracht, durch die das jeweilige Kippsegment

I bis 3 mit seiner Hinterkante an die Welle 4 gedrückt wird.

Im Bereich der Stifte 15 bis 17 liegen die Federelemente 11 bis 13 mit einer ebenen Anlagefläche an dem Käfig 5 an. Hierdurch können die Federelemente

II bis 13 verkippen. Anders als dargestellt, können die Federelemente 11 bis 13 im Bereich der Stifte 15 bis 17 auch gekrümmt ausgeführt sein, vorzugsweise mit einem Radius, der größer als der Radius des Käfigs 5 im Kontaktbereich ist. Darüber hinaus können die Federelemente 11 bis 13 im Kontaktpunkt konvex ausgeführt sein, so dass die Federelemente 11 bis 13 gegenüber dem Käfig 5 verkippen können.

In Figur 2 sieht man, dass der Stift 15 einen nicht näher bezeichneten Bund aufweist. Der Bund ist in einer entsprechenden Ausnehmung des Käfigs 5 angeordnet. Das Federelement 11 ist oberhalb des Bundes angeordnet. Das obere Ende des Stifts 15 erstreckt sich durch ein Durchgangsloch in dem Federelement 11 hindurch. So kann sich das Federelement 11 relativ zu dem Stift 15 und zu dem Käfig 5 bewegen, insbesondere kippen.

Der Stift 15 greift in Figur 2 nach unten durch den Käfig 5 hindurch in eine entsprechende Ausnehmung des Kippsegments 1. So wird ein definiertes Verkippen des Kippsegments 1 um den Pivotpunkt beziehungsweise die Pivotachse sichergestellt. Im Betrieb des Kippsegmentlagers 10 bewegt sich das Kippsegment 1 zusammen mit dem Federelement 11 relativ zu dem Stift 15 und dem Käfig 5.

In Figur 3 ist eine Kippsegmentlageranordnung 30 im Längsschnitt dargestellt. Die Kippsegmentlageranordnung 30 umfasst zwei Kippsegmentlager 31, 32, die so oder so ähnlich ausgeführt sind wie das Kippsegmentlager 10 in den Figuren 1 und 2. Besonders vorteilhaft umfasst die Kippsegmentlageranordnung 30 einen gemeinsamen Käfig 5 für die beiden Kippsegmentlager 31, 32.

Das in Figur 4 dargestellte Kippsegmentlager 50 ist in einem Gehäuse 40 angeordnet. Das Gehäuse 40 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden, hohlen Kreiszylinders. Die Federeinrichtung 46 greift mit den Federelementen 51 bis 53 in axiale Stirnflächen der Kippsegmente 41 bis 43.

In Figur 5 sieht man, dass das Federelement 51 einen Zentralkörper 54 umfasst, der Außenarme 55, 56 des Federelements 51 einstückig mit Innenarmen 57, 58 verbindet. Mit den Außenarmen 55, 56 liegt das Federelement 51 radial außen an dem Käfig 45 an. Mit den Innenarmen 57, 58 greift das Federelement 51 axial in das Kippsegment 41 ein.

Durch Kontakte 61 und 62 verhindert das Federelement 51, das sich das Kippsegment 41 in Drehrichtung der Welle verschiebt. Durch die seitliche Anordnung des Federelements 51 verhindert dies ebenfalls, dass sich das Kippsegment 41 in axialer Richtung verschieben kann. Das Federelement 51 selbst kann in den Käfig 45 geklemmt werden, oder stoffschlüssig mit dem Käfig 45 verbunden werden, zum Beispiel durch Schweißen. Durch Kontakte 63, 64 wird das Kippsegment 41 an einem Kontakt 60 in Figur 6, der einen Wälzpunkt darstellt, gegen den Käfig 45 gepresst.

In Figur 7 ist gezeigt, wie der Zentralkörper 54 des Federelement 51 durch Verbindungen 65, 66 stoffschlüssig mit dem Käfig 45 verbunden sein kann. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass die Außenarme (55, 56 in Figur 5) an dem Federelement 51 entfallen können.

Bei dem in Figur 8 dargestellten Kippsegmentlager 80 umfasst die Federeinrichtung 86 einen Ring 90, von dem jeweils zwei Federelemente 91, 92; 93, 94; 95, 96 paarweise abgewinkelt sind. Die paarweise abgewinkelten Federelemente 91, 92; 93, 94; 95, 96 greifen jeweils in zwei benachbarte und einander zugewandte Kanten der Kippsegmente 81 bis 83 ein. Darüber hinaus umfasst die Federeinrichtung 86 jeweils einen Zapfen 87, 88, 89 für die Kippsegmente 81 bis 83. Die Zapfen 87 bis 89 sind über den Ring 90 einstückig mit den Federelementen 91 bis 96 verbunden. Die Zapfen 87 bis 89 dienen zur Fixierung der Kippsegmente 81 bis 83 in dem Käfig 85. Darüber hinaus greifen Zapfen 87 bis 89 in das jeweilige Kippsegment 81 bis 83 ein, um die gewünschte Kippbewegung in dem Pivotpunkt sicherzustellen.

In Umfangsrichtung und in axialer Richtung ist das Kippsegment 81 bis 83 jeweils durch den zugeordneten Zapfen 87 bis 89 positioniert. Dabei wirken die Zapfen 87 bis 89 als Anschläge. Die radial nach außen abstehenden Bereiche der Zapfen 87 bis 89 dienen zur Fixierung im Käfig 85. Die radial nach innen von dem Ring 90 abstehenden Teile der Zapfen 87 bis 89 greifen in entsprechende Ausnehmungen der Kippsegmente 81 bis 83 ein. Anders als dargestellt, kann die Fixierung am Käfig 85 auch durch Schweißen, Pressen, Schrauben oder Kleben realisiert werden. Darüber hinaus können die Federelemente 91 bis 96 auch am Außendurchmesser der Kippsegmente 81 bis 83 in entsprechende Taschen eingreifen oder durch Kleben oder Schweißen stoffschlüssig fixiert werden.

In Figur 9 ist ein ähnliches Kippsegmentlager 10 wie in Figur 2 dargestellt. In Figur 9 entfallen die Stifte (15 bis 17 in Figur 2). Die Kippsegmente 1 bis 3 werden in Figur 9 nur durch die Federelemente 11 bis 13 gehalten, welche die Federeinrichtung 98 darstellen.

Bei dem in Figur 10 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Federelemente 71 bis 73 der Federeinrichtung 100 mit Laschen 101 bis 103 ausgestattet, welche die Funktion der Stifte (15 bis 17 in Figur 2) übernehmen.

Bei dem in Figur 11 dargestellten Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers 10 sind die Federelemente 111 bis 113 in ähnlicher Art und Weise wie die Federelemente 11 bis 13 in Figur 2 mit Hilfe der Stifte 15 bis 17 außen am Käfig 5 positioniert. Allerdings sind die freien Enden der Federelemente 111 bis 113 jeweils zwei Kippsegmenten 2, 3; 1, 3; 2, 1 zugeordnet.

In Figur 12 ist eine perspektivische Teilansicht im Querschnitt durch das Kippsegmentlager 10 aus den Figuren 1 und 2 gezeigt. In einem Bereich 120 liegt das Federelement 11 mit einer ebenen Anlagefläche auf einer ebenen Gegenfläche des Käfigs 5 auf. An einem Kontakt 121 hat das Federelement 11 Kontakt zu dem Stift 15 und zu dem Käfig 5. An einem Kontakt 122 stützt sich das Federelement 11 am Käfig 5 ab. An einem Kontakt 123 hat das Federelement 11 Kontakt mit dem Kippsegment 1. An einem Kontakt 124 hat das

Federelement 11 einen weiteren Kontakt zu dem Kippsegment 1. Im Pivotpunkt 125 greift der Stift 15 in eine entsprechende Ausnehmung des Kippsegments 1.

In Figur 13 ist gezeigt, dass das Federelement 11 auch nur Kontakt mit einer Kippsegmentvorderkante des Kippsegments 1 haben kann, aber nicht mit der

Kippsegmenthinterkante. Die Kippsegmenthinterkante stützt sich im Stillstand der Maschine auf der Welle 4 ab. Die Kontakte 131 bis 133 entsprechen den Kontakten 121 bis 123 in Figur 12. Am Kontakt 134 hat die Kippsegmenthinterkante des Kippsegments 1 Kontakt zur Welle 4.

Claims

Ansprüche

1. Kippsegmentlager (10;31,32;50;80) mit mindestens einem Kippsegment (1,2,3;41,42,43;81,82,83), das in einer Rahmenstruktur (9) kippbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenstruktur (9) einen Käfig (5;45;85) und mindestens ein Federelement (11-13;51-53,71-73;91-96;111- 113) umfasst.

2. Kippsegmentlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11-13;51-53,71-73;91-96;111-113) formschlüssig mit dem Käfig (5;45;85) verbunden ist.

3. Kippsegmentlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (71-73) im Bereich eines Pivotpunkts (125) in das Kippsegment (1-3) eingreift.

4. Kippsegmentlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11-13;51-53,91-96;111-113) mit Hilfe eines Stifts (15-17) mit dem Käfig (5;45;85) verbunden ist.

5. Kippsegmentlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (15-17) im Bereich eines Pivotpunkts (125) in das Kippsegment (1-3) eingreift.

6. Kippsegmentlager nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (15-17) hohl ist, um den Durchtritt eines Kühl- und/oder Schmiermediums zu ermöglichen.

7. Kippsegmentlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11-13;51-53,71-73;91-96;111- 113) mindestens ein Kippsegment (1,2,3;41,42,43;81,82,83) an einem Umfangsende umgreift.

8. Kippsegmentlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (111-119) an mindestens zwei Kippsegmenten (1-3) angreift.

9. Kippsegmentlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (51-53) axial in mindestens ein Kippsegment ( 41-43) eingreift.

10. Kippsegmentlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Federelement (51-53) in einer axialen Stirnfläche des Kippsegments (41-43) in mindestens einer Umfangsrichtung erstreckt.

11. Kippsegmentlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (5;45;85) zwei Ringkörper (7,8) umfasst, die durch axiale Stege (26-28) miteinander verbunden sind.

12. Kippsegmentlageranordnung (30) mit einem Käfig (5) für mindestens zwei Kippsegmentlager (31,32).

13. Kippsegment (1,2,3;41,42,43;81,82,83), Käfig (5;45;85) und/oder Federelement (11-13;51-53,71-73;91-96;111-113) für ein Kippsegmentlager

(10;31,32;50;80) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.