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Die Erfindung betrifft ein Anlaufelement für ein hydrodynamisches Axiallager. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Anlaufelementes. Auch betrifft die Erfindung ein hydrodynamisches Axiallager.
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Anlaufelemente für hydrodynamische Axiallager weisen üblicherweise eine Lauffläche auf, welche mit einer relativ dazu drehenden Gegenlauffläche eines anderen Bauteils, wie beispielsweise eines Zahnrades oder einer Welle, eine Gleitpaarung bildet, um von dem anderen Bauteil ausgehende Axialkräfte aufzunehmen. Bei hydrodynamischen Systemen wird ferner ein Schmierstoff, wie beispielsweise Schmieröl genutzt, um einen reibungsarmen Betrieb der gegeneinander gleitenden Laufflächen zu ermöglichen, beispielsweise indem ein Schmierfilm zwischen den Laufflächen aufgebaut wird.
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Die Lauffläche der Anlaufelemente ist häufig mit einer Profilierung versehen, welche den Aufbau des Schmierfilms unterstützen soll. Die Profilierung ist üblicherweise derart ausgestaltet, dass sogenannte Keilflächen vorliegen, welche zwischen der Lauffläche und der Gegenlauffläche ein Volumen ausbilden, dass den Aufbau eines hydrodynamischen Tragdrucks begünstigt.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, bei einem Anlaufelement der eingangs genannten Art eine Profilierung vorzuschlagen, welche sich kostengünstig realisieren lässt. Ferner soll ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer solchen Profilierung und/oder eines Anlaufelementes mit einer solchen Profilierung vorgeschlagen werden.
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Die Aufgabe wird mit einem Anlaufelement gelöst, welches die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Ferner wird die Aufgabe mit einem Verfahren gelöst, gemäß den Merkmalen des Anspruchs 13. Auch wird die Aufgabe mit einem Verfahren gelöst, welches die Merkmale des Anspruches 16 aufweist. Zur Lösung der Aufgabe werden darüber hinaus ein hydrodynamisches Lager mit den Merkmalen des Anspruches 12 sowie ein Presswerkzeug mit den Merkmalen des Anspruches 15 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausführungsformen und/oder Ausgestaltungen und/oder Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
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Ein grundlegendes Anlaufelement für ein hydrodynamisches Axiallager umfasst eine Lauffläche mit einer Profilierung zum Erzeugen eines hydrodynamischen Tragdruckes. Das Anlaufelement kann als Einzelelement und/oder lose vorliegen oder Bestandteil eines Gehäuses sein, an dem das Anlaufelement ausgebildet, insbesondere angeformt, oder angebunden sein kann. Beispielsweise ist das Anlaufelement scheibenförmig ausgebildet. Beispielsweise weist das Anlaufelement eine Ringform auf oder hat die Form eines Ringabschnittes oder Ringsegmentes und ist insbesondere eingerichtet, mit seinem Innenumfang an einer Welle oder dergleichen zylinderförmigen Bauteil angebracht zu werden. Insbesondere ist das Anlaufelement umfangsseitig bzw. außenumfangsseitig rund, beispielsweise kreisrund ausgebildet und weist beispielsweise eine rotationssymmetrische Form bezüglich einer Mittelachse auf.
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Bei dem Anlaufelement ist es vorgesehen, dass die Profilierung eine um ein Zentrum wellenförmig verlaufende Wellenstruktur aufweist, so dass die einander zugewandten Wellenflanken wenigstens zweier benachbarter Wellen der Wellenstruktur Seitenwandungsabschnitte eines Kanales ausbilden, welcher sich in radialer Richtung bezüglich des Zentrums erstreckt. Insbesondere liegt das Zentrum auf der Mittelachse des Anlaufelementes, beispielsweise wenn das Anlaufelement umfangsseitig rund ausgebildet ist, insbesondere eine Ringform hat. Der Kanal kann radial durchgehend durch das Anlaufelement verlaufen oder über einen radialen Streckenabschnitt, insbesondere ausschließlich über einen radialen Streckenabschnitt, verlaufen.
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Unter dem Begriff „wellenförmig“ ist in der vorliegenden Beschreibung insbesondere eine gewollte und definierte räumlich ausbreitende Veränderung der Oberfläche im Bereich der Lauffläche in Wellen zu verstehen, wobei sich in Richtung der Ausbreitung der Wellen nacheinander erhebende Flächenabschnitte und vertiefende Flächenabschnitte bezügliche eines Bezugsniveaus abwechseln, insbesondere periodisch abwechseln. Bezogen auf das Bezugsniveau haben die erhebenden Flächenabschnitte ihre größte Amplitude im Wellenscheitel und die vertiefenden Flächenabschnitte haben ihre größte Amplitude im Wellental. Sofern das Bezugsniveau im Wellenscheitel angesetzt wird, kann die sich räumlich ausbreitende Veränderung der Oberfläche in Wellen auch als räumlich wiederkehrende Vertiefungen gegenüber der Oberfläche verstanden werden, welche im Wechsel zwischen vertiefenden Flächenabschnitten und nicht-vertiefenden Flächenabschnitten die wellenförmige Ausbreitung ergeben.
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Es hat sich gezeigt, dass der durch die einander zugewandten Wellenflanken gebildete Kanal im Zusammenspiel mit einer beispielsweise planen Gegenlauffläche eines relativ gegenüber dem Anlaufelement drehenden Bauteils eine solche Spaltgeometrie vorliegt, dass mittels eines in den Kanal zugeführten Schmierstoffs sich ein Tragdruck hydrodynamisch aufbaut und damit das Erreichen einer Flüssigkeitsreibung zwischen der Lauffläche und der Gegenlauffläche, insbesondere zwischen der Gegenlauffläche und den als Raststellen für die Gegenlauffläche dienenden Wellenscheitel der Lauffläche, unterstützt wird. Durch die wellenförmige Gestaltung der Lauffläche als solche und den wellenförmigen Verlauf um das Zentrum ist daher eine reibungsarme Gleitlagerung an der Lauffläche und einer relativ dazu drehenden beispielsweise planen Gegenlauffläche begünstigt, insbesondere wenn die Drehachse der Drehbewegung in das Zentrum fällt, um welche die Wellenstruktur wellenförmig verläuft. Besonders vorteilhaft sind Ausgestaltungen, bei welcher die Profilierung eine Amplitude der Wellen von wenigen Mikrometern beträgt.
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Es hat sich ferner gezeigt, dass ein Anlaufelement mit einer solchen Profilierung eine kostengünstige Herstellung begünstigt. Durch den wellenförmigen Verlauf ist es möglich, das Anlaufelement oder zumindest die Profilierung in einem automatisierten Verfahren herzustellen, ohne dass zusätzliche Arbeitsschritte für die Herstellung der Wellenstruktur notwendig sind. Es können dazu diejenigen Arbeitsschritte genutzt werden, welche sowieso zur Herstellung des Anlaufelementes und/oder zur Bearbeitung der Lauffläche des Anlaufelementes ausgeführt werden.
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Nach einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass im Querschnitt des Kanales gesehen, die einander zugewandten Wellenflanken der wenigstens zwei benachbarten Wellen eine gewölbte Kontur aufweisen, insbesondere in zueinander entgegengesetzter Richtung gewölbt ausgebildet sind. Dadurch ist im Zusammenspiel der Lauffläche mit einer beispielsweise planen Gegenlauffläche eine Spaltgeometrie zu erreichen, welche aufgrund der gewölbten Wellenflanken in Richtung zum zugehörigen Wellenscheitel konvergierend ist. Es hat sich gezeigt, dass eine solche Spaltgeometrie den Aufbau eines hydrodynamischen Schmierfilms zwischen der Lauffläche, insbesondere dem zugehörigen Wellenscheitel, und der Gegenlauffläche begünstigt.
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Eine kostengünstige Herstellung des Anlaufelementes wird unterstützt, wenn nach einer Ausgestaltung die Wellen der Wellenstruktur oder zumindest zwei benachbarte Wellen der Wellenstruktur, insbesondere die wenigstens zwei benachbarten Wellen der Wellenstruktur, zueinander gleichartig sind oder zueinander im Wesentlichen gleichartig sind, beispielsweise in ihrer Amplitude und/oder in ihrer Periodendauer identisch oder im Wesentlichen identisch sind. Aufgrund der wiederkehrenden Gleichartigkeit der Profilierung ist etwaigen Umrüstungen von Maschinen im Herstellungsprozess entgegengewirkt. Auch ergeben sich Vorteile im Betrieb eines Axiallagers mit dem Anlaufelement, da durch die Gleichartigkeit der Profilierung das Anlaufelement identische hydrodynamische Eigenschaften unabhängig der Drehrichtung der Lauffläche relativ gegenüber einer Gegenlauffläche bewirkt.
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Beispielsweise haben die Wellen der Wellenstruktur oder zumindest zwei benachbarte Wellen der Wellenstruktur, insbesondere die wenigstens zwei benachbarten Wellen der Wellenstruktur, einen sinusförmigen Verlauf. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die Wellen der Wellenstruktur oder zumindest zwei benachbarte Wellen der Wellenstruktur, insbesondere die wenigstens zwei benachbarten Wellen der Wellenstruktur, einen rechteckförmigen Verlauf oder einen dreieckförmigen Verlauf oder einen sägezahnförmigen Verlauf haben.
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Sofern ein sinusförmiger Verlauf oder ein dreieckförmiger Verlauf oder ein sägezahnförmiger Verlauf vorgesehen ist, liegen die zugehörigen Wellenscheitel gewölbt oder spitz vor. Um die als Raststelle für eine Gegenlauffläche dienenden Wellenscheitel in ihrem bereitgestellten Rastbereich zu verbessern, bietet es sich an, dass wenigstens eine Welle der Wellenstruktur einen Wellenscheitel hat, welcher eben bzw. ebenflächig ausgebildet ist oder einen ebenen Flächenabschnitt umfasst, wobei der ebene Wellenscheitel oder der ebene Flächenabschnitt eingerichtet ist, als Rastfläche für eine Gegenlauffläche zu dienen. Beispielsweise ist es dazu vorgesehen, dass der ebene Wellenscheitel bzw. der ebene Flächenabschnitt der wenigstens einen Welle in einer Ebene mit den anderen Wellenscheitel der anderen Wellen der Wellenstruktur liegt. Dadurch ist eine satte Auflage einer Gegenlauffläche auf der Lauffläche bzw. den durch die Wellenscheitel gebildeten Rastflächen gegeben.
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Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass das Anlaufelement wenigstens eine sich in radialer Richtung bezüglich des Zentrums verlaufende Nut oder dergleichen längliche Vertiefung umfasst, in welcher das Wellental einer Welle der Wellenstruktur mündet, um über die Nut bzw. Vertiefung den Kanal mit einem Schmierstoff, wie beispielsweise Schmieröl zu versorgen, der durch das Wellental und die beiden daran angrenzenden, einander zugewandten Wellenflanken gebildet ist. Die Nut bzw. Vertiefung kann durchgehend durch die radiale Erstreckung des Anlaufelementes ausgebildet sein. Alternativ kann die Nut bzw. Vertiefung über lediglich einen Streckenabschnitt des Anlaufelementes sich erstrecken, insbesondere als Sacknut ausgebildet sein.
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Auch kann die Nut bzw. Vertiefung sich in radialer Richtung bezüglich des Zentrums nach außen hin im Querschnitt verjüngen. Dies Maßnahme zielt darauf ab, im Betrieb des Anlaufelementes in einem hydrodynamischen Axiallager eine Verdichtung des in der Nut bzw. Vertiefung geförderten Schmierstoff zu begünstigen. Es hat sich gezeigt, dass durch den nach radial außen hin verengenden Querschnitt der Nut bzw. Vertiefung ein positiver Effekt in diese Richtung erzielt wird.
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Beispielsweise ist das Anlaufelement ringförmig ausgebildet oder bildet einen Ringabschnitt aus und weist in Bezug auf das Zentrum eine radial innenliegende Innenseite und eine radial außenliegende Außenseite auf. Zur Schmierstoffversorgung der Lauffläche des Anlaufelementes kann es vorgesehen sein, dass in radialer Richtung an der Innenseite wenigstens eine, vorzugsweise mehrere um das Zentrum verteilt angeordnete Vertiefungen vorliegen, welche sich in axialer Richtung des Anlaufelementes erstrecken, insbesondere sich durch das Anlaufelement hindurch erstrecken.
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Das Anlaufelement umfasst eine Vorderseite und einer Rückseite, welche beispielsweise der Vorderseite gegenüberliegend angeordnet ist. Eine weitere Ausführungsform besteht nunmehr darin, dass die Lauffläche als erste Lauffläche der Vorderseite zugeordnet ist und der Rückseite eine zweite Lauffläche zugeordnet ist, wobei der ersten Lauffläche und der zweiten Lauffläche gemeinsam die Wellenstruktur derart zugeordnet ist, dass ein Wellenscheitel bezüglich der ersten Lauffläche ein Wellental bezüglich der zweiten Lauffläche bildet. Bei dieser Ausführungsform kann das Anlaufelement zweiseitig zum Aufbau eines hydrodynamischen axialen Gleitlagers genutzt werden, wobei beiden vorgesehenen Laufflächen die hydrodynamisch wirksame Profilierung zugeordnet ist. Insofern ist durch beide Laufflächen der Aufbau eines hydrodynamischen Tragdruckes begünstigt.
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Es ist zudem eine kostengünstige Herstellung des Anlaufelementes, beispielsweise in einem automatisierten Verfahren begünstigt. Denn durch die beidseitig vorgesehenen Laufflächen ist eine Herstellung des Anlaufelementes oder zumindest der Laufflächen des Anlaufelementes mittels Pressverfahren ermöglicht. Dadurch kann die Kontur der Laufflächen in einem einzigen Pressvorgang erzeugt werden. Durch das Pressen ist zudem eine materialsparende Herstellung ermöglicht, da eine materialabtragende Oberflächenbearbeitung vermieden werden kann und somit der Einsatz von Rohlingen mit geringerer Dicke begünstigt ist. Der Aspekt der Materialeinsparung kann auch darin gesehen werden, dass ein vorgegebener axialer Bauraum für ein Anlaufelement mit einseitiger Lauffläche bei der Ausführungsform mit zweiseitiger Lauffläche ausgefüllt wird, wenn ein Rohling mit lediglich der halben Dicke benutzt wird. Insofern bietet es sich an, wenn das Anlaufelement ein Blechteil ist und die wenigstens eine Wellenstruktur durch Umformen, insbesondere Biegen, gebildet ist.
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Darüber hinaus ergeben sich bei der Ausführungsform des Anlaufelementes mit zweiseitig vorgesehenen Laufflächen Vorteile hinsichtlich der Kühlung des im Betrieb durchgeleiteten Schmierstoffs, da der als Rastfläche für eine Gegenlauffläche dienende Wellenscheitel der einen Lauffläche dient bezüglich der anderen Lauffläche als Teil des Kanals zur Schmierstoffversorgung, so dass über Wärmeleitung im Material des Anlaufelementes eine Kühlung der Rastfläche bzw. des Wellenscheitels begünstigt ist.
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Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Wellenstruktur in einer Reihe um das Zentrum verläuft und wenigstens eine weitere, um das Zentrum verlaufende Reihe mit einer Wellenstruktur vorgesehen ist, welche um das Zentrum wellenförmig verläuft. Insbesondere sind die Reihen konzentrisch um das Zentrum angeordnet. Beispielsweise sind dann die Wellenstrukturen zueinander derart angeordnet, dass in radialer Richtung auf einen Wellenscheitel der einen Wellenstruktur ein Wellental der anderen Wellenstruktur folgt. Es hat sich gezeigt, dass ein solcher Aufbau des Anlaufelementes hinsichtlich des hydrodynamischen Tragverhaltens und der Bauteilstabilität günstig ist.
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Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein hydrodynamisches Axiallager vorgesehen. Das hydrodynamische Axiallager umfasst das vorstehend beschriebene Anlaufelement. Insbesondere umfasst das hydrodynamische Axiallager wenigstens einen mit dem Anlaufelement zusammenwirkenden Gleitpartner, wobei der Gleitpartner eine Gegenlauffläche umfasst, die der einen Lauffläche des Anlaufelementes zugewandt ist. Das hydrodynamische Axiallager ist eingerichtet, ein Verdrehen des Anlaufelementes und des wenigstens einen Gleitpartners relativ zueinander zuzulassen.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Anlaufelementes, insbesondere des vorstehend beschriebenen Anlaufelementes vorgesehen. Bei dem Verfahren wird eine Außenfläche eines Werkstücks mittels eines Werkzeuges einer spanenden Bearbeitung unterzogen und dabei führt das Werkstück und/oder das Werkzeug eine Schwingungsbewegung derart aus, dass an der Außenfläche des Werkstücks eine Profilierung entsteht, welche eine, um ein Zentrum wellenförmig verlaufende Wellenstruktur aufweist. Die Profilierung kann die vorstehend hinsichtlich des Anlaufelementes beschriebene Profilierung sein und/oder deren Merkmale aufweisen. Insbesondere zielt das Verfahren darauf ab, dass den wenigstens einen Bearbeitungsvorgang zur Bearbeitung des Werkstücks, insbesondere der Oberfläche des Werkstücks, mit einer Schwingungsbewegung zu überlagern, durch welche bei dem Werkstück die wellenförmig verlaufende Wellenstruktur erzeugt wird, welche am Ende des Herstellungsprozesses dem Anlaufelement zugrunde liegt.
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Bei dem Verfahren werden zur Herstellung der Wellenstruktur diejenigen Arbeitsschritte genutzt, welche sowieso zur Herstellung des Anlaufelementes und/oder zur Bearbeitung der Lauffläche des Anlaufelementes ausgeführt werden, welche Teil eines automatisierten Herstellungsprozesses sein können. Insofern ist durch das Verfahren eine kostengünstige Herstellung des Anlaufelementes ermöglicht. Zur spanenden Bearbeitung kann ein spanendes Verfahren mit geometrisch bestimmender Schneide, wie beispielsweise Drehen und/oder Fräsen, genutzt sein. Ergänzend oder alternativ kann zur spanenden Bearbeitung ein spanendes Verfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide, wie beispielsweise Schleifen, genutzt sein.
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Nach einer Weiterbildung kann es vorgesehen sein, dass der Wellenscheitel wenigstens einer Welle der Wellenstruktur in eine eben flächige Form gebracht wird, insbesondere indem der Wellenscheitel auf eine vorgegebene Höhe abgetragen wird. Eine solche Anwendung bietet sich an, wenn die erzeugte Wellenstruktur einen dreiecksförmigen Verlauf, einen sägeförmigen Verlauf oder einen sinusförmigen Verlauf aufweist. Durch die Abtragung des Wellenscheitels auf die ebene Fläche ist eine relativ große Rastfläche für die Gegenlauffläche realisiert.
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Alternativ kann das Anlaufelement auch mittels eines Pressverfahrens hergestellt werden. Dazu ist insbesondere ein Presswerkzeug vorgesehen, welches eine Pressmatrize und einen Pressstempel umfasst. Beispielsweise weisen die Pressmatrize und der Presstempel jeweils eine Pressfläche mit einer Profilierung auf, die mit der Profilierung des vorstehend beschriebenen Anlaufelementes oder einer Ausgestaltung bzw. Ausführungsform des vorstehend beschriebenen Anlaufelementes korrespondiert.
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Das Verfahren zur Herstellung eines Anlaufelementes, insbesondere des vorstehend beschriebenen Anlaufelementes, umfasst die nachfolgenden Schritte:
- i) Bereitstellen des vorstehend beschriebenen Presswerkzeuges
- ii) Einbringen eines Blechrohlings zwischen der Pressmatrize und dem Pressstempel des Presswerkzeuges
- iii) Pressformen des Blechrohlings mittels des Presswerkzeuges
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Durch dieses Verfahren ist eine kostengünstige Herstellung des Anlaufelementes, beispielsweise in einem automatisierten Verfahren ermöglicht, insbesondere wenn es sich bei dem Anlaufelement um das vorstehend beschriebene Anlaufelement mit beidseitig vorgesehener Laufflächen handelt. Durch das Verfahren kann die Kontur der Laufflächen in einem einzigen Pressvorgang erzeugt werden. Durch das Pressformen ist zudem eine materialsparende Herstellung ermöglicht, da eine materialabtragende Oberflächenbearbeitung vermieden ist.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung.
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Es zeigen:
- 1 eine mögliche Ausführungsform eines Anlaufelementes für ein hydrodynamisches Axiallager in einer Draufsicht,
- 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Anlaufelementes der 1 in einer Ansicht in Richtung gemäß Pfeil A der 1,
- 3 eine weitere mögliche Ausführungsform eines Anlaufelementes für ein hydrodynamisches Axiallager in einer Draufsicht,
- 4 einen vergrößerten Ausschnitt des Anlaufelementes der 3 in einer Ansicht in Richtung gemäß Pfeil A der 31,
- 5 eine weitere mögliche Ausführungsform eines Anlaufelementes für ein hydrodynamisches Axiallager in einer Darstellung entsprechend der Darstellung der 4,
- 6 eine mögliche Ausführungsform einer Bearbeitungsvorrichtung zur Herstellung des Anlaufelementes gemäß der 1,
- 7 eine weitere mögliche Ausführungsform einer Bearbeitungsvorrichtung zur Herstellung des Anlaufelementes gemäß der 1,
- 8 eine mögliche Ausführungsform einer Pressvorrichtung zur Herstellung eines als Blechteil ausgebildeten Anlaufelementes für ein hydrodynamisches Axiallager,
- 9 eine mögliche Ausführungsform eines Anlaufelementes für ein hydrodynamisches Axiallager, welches mit der Pressvorrichtung der 8 herstellbar ist,
- 10 eine weitere mögliche Ausführungsform einer Pressvorrichtung zur Herstellung eines als Blechteil ausgebildeten Anlaufelementes für ein hydrodynamisches Axiallager,
- 11 eine mögliche Ausführungsform eines Anlaufelementes für ein hydrodynamisches Axiallager, welches mit der Pressvorrichtung der 10 herstellbar ist,
- 12 eine weitere mögliche Ausführungsform eines Anlaufelementes für ein hydrodynamisches Axiallager in einer perspektivischen Darstellung und
- 13 eine nochmals weitere mögliche Ausführungsform eines Anlaufelementes für ein hydrodynamisches Axiallager in einer Draufsicht.
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1 und 2 zeigen - in schematischer Darstellung - eine mögliche Ausführungsform eines Anlaufelementes 1 für ein hydrodynamisches Axiallager in unterschiedlichen Ansichten. Die 1 zeigt das Anlaufelement 1 in einer Draufsicht. Die 2 zeigt das Anlaufelement 1 in einer Ansicht in Richtung gemäß Pfeil A der 1, wobei der Einfachheit halber die Krümmung des Anlaufelementes in Umfangsrichtung vernachlässigt ist.
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Das Anlaufelement 1 umfasst einen Grundkörper 2 mit einer Vorderseite 3 und einer Rückseite 4. Insbesondere ist die Vorderseite 3 gegenüberliegend zu der Rückseite 4 angeordnet. Beispielsweise bilden die Vorderseite 3 und die Rückseite 4 Außenseiten 30 des Anlaufelementes 1. Das Anlaufelement 1 umfasst ferner eine Lauffläche 5, welche mit einer Profilierung 6 zum Erzeugen eines hydrodynamischen Tragdruckes versehen ist. Wie insbesondere aus der 2 ersichtlich ist, kann die Profilierung 6 eine wellenförmig verlaufende Wellenstruktur 8 mit abwechselnd vorliegenden Wellenscheiteln 13 und Wellentälern 14 aufweisen.
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Insbesondere ist die Wellenstruktur 8 um ein Zentrum 7 wellenförmig verlaufend ausgebildet, so dass die einander zugewandten Wellenflanken 11, 12 wenigstens zweier benachbarter Wellen 9, 10 der Wellenstruktur 8 Seitenwandungsabschnitte eines Kanales 15 ausbilden, der sich in radialer Richtung bezüglich des Zentrums 7 erstreckt. Bevorzugt ist sind die Wellenscheitel 13 als Raststelle für eine (in den 1 und 2 nicht dargestellte) Gegenlauffläche ausgebildet und zwischen den Wellenscheiteln 13 befindet sich jeweils ein Wellental 14. In der 1 sind zum besseren Verständnis die Wellentäler 14 durch jeweils eine Strichlinie angedeutet.
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Bei dem Anlaufelement 1 kann es sich um eine beispielweise runde, insbesondere kreisrunde Anlaufscheibe handeln, welche beispielsweise ringförmig ausgebildet ist und insbesondere in Richtung eines Mittenkreises 18 sich ringförmig erstreckt. Bevorzugt verläuft die Mittelachse des Anlaufelementes 1 durch das Zentrum 7. Das ringförmige Anlaufelement 1 hat eine radial innenliegende Innenseite 16 und eine radial außenliegende Außenseite 17. Bevorzugt ist der Innenring bzw. die Innenseite 16 des Anlaufelementes 1 derart eingerichtet, dass das Anlaufelement 1 auf eine Welle oder dergleichen zylindrisches Bauteil aufgeschoben werden kann.
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Wie insbesondere aus der 2 ersichtlich ist, sind im Querschnitt des Kanales 15 gesehen, die zueinander zugewandten Wellenflanken 11, 12 der wenigstens zwei benachbarten Wellen 9, 10 durch eine gewölbte Kontur gebildet oder weisen eine solche gewölbte Kontur auf. Bevorzugt sind die Wellenflanken 11, 12 in zueinander entgegengesetzter Richtung gewölbt ausgebildet. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass zumindest die wenigstens zwei benachbarten Wellen 9, 10 der Wellenstruktur 8 zueinander gleichartig sind oder im Wesentlichen zueinander gleichartig sind. Um eine solche Gestaltung der zugewandten Wellenflanken 11, 12 der Wellenstruktur 8 zu realisieren, ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Wellenstruktur 8 einen sinusförmigen Verlauf hat.
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3 und 4 zeigen eine weitere mögliche Ausführungsform eines Anlaufelementes 1.1 für ein hydrodynamisches Axiallager, wobei die 3 das Anlaufelement 1.1 in einer Draufsicht und die 4 das Anlaufelement 1.1 in einer Ansicht in Richtung gemäß Pfeil A der 3 darstellen. Gestaltungen des Anlaufelementes 1.1, welche mit denen des Anlaufelementes 1 der 1 und 2 identisch oder funktionsgleich sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen; insofern wird auf die Beschreibung zu dem Anlaufelement 1 der 1 und 2 verwiesen.
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Das Anlaufelement 1.1 der 3 und 4 unterscheidet sich von dem Anlaufelement 1 der 1 und 2 dadurch, dass wenigstens eine sich in radialer Richtung bezüglich des Zentrums 7 verlaufende Nut 19 vorgesehen ist. Bevorzugt ist die Nut 19 derart an dem Anlaufelement 1.1 angeordnet, dass eines der Wellentäler 14 der Wellenstruktur 8 in die Nut 19 mündet, um über die Nut 19 den Kanal 15 mit Schmierstoff, wie beispielsweise Schmieröl, zu versorgen, welcher durch das Wellental 14 und die beiden daran angrenzenden, einander zugewandten Wellenflanken 11, 12 gebildet ist.
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Bevorzugt sind mehrere Nuten 19 vorgesehen und beispielsweise ist den Wellentälern 14 jeweils eine der Nuten 19 zugeordnet. Bevorzugt ist die wenigstens eine Nut 19 als Sacknut ausgebildet. Grundsätzlich kann die Nut 19 auch durchgehend durch die radiale Erstreckung des Anlaufelementes 1.1 verlaufen. Bevorzugt erstreckt sich die wenigstens eine Nut 19 bis zu der Innenseite 16 des Anlaufelementes 1.1, so dass über eine Öffnung an der Innenseite 16 die wenigstens eine Nut 19 mit Schmierstoff versorgt werden kann.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Anlaufelementes 1.2 für ein hydrodynamisches Axiallager in der Darstellung gemäß der 4. Gestaltungen des Anlaufelementes 1.2, welche mit denen des Anlaufelementes 1 gemäß der 1 und 2 und/oder denen des Anlaufelementes 1.1 der 3 und 4 identisch oder funktionsgleich sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, insofern wird auf die Beschreibung zu dem Anlaufelement 1 der 1 und 2 sowie zu dem Anlaufelement 1.1 der 3 und 4 verwiesen.
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Das Anlaufelement 1.2 der 5 unterscheidet sich von dem Anlaufelement 1.1 der 3 und 4 dadurch, dass die gewölbte Ausbildung der Wellenscheitel 13 des Anlaufelementes 1.1 der 3 und 4 dem Anlaufelement 1.2 durch Wellenscheitel 13' ersetzt sind, welche ebenflächig ausgebildet sind und dadurch eine vergrößerte Rastfläche gegenüber der Wellenscheitel 13 des Anlaufelementes 1.1 vorliegt. Beispielhaft ist in der 5 ein Gegenlaufelement 40 mit einer Gegenlauffläche 41 dargestellt, welches im Betrieb eines hydrodynamischen Axiallagers sich relativ gegenüber dem Anlaufelement 1.2 gemäß dem Pfeil 60 bewegt.
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Bevorzugt ist die Wellenform der Wellenstruktur 8 in beide Richtungen gleichartig aufgebaut, so dass sich sowohl bei einer Drehrichtung des Gegenlaufelementes 30 relativ gegenüber dem Anlaufelement 1.2 in die eine Drehrichtung oder in die andere Drehrichtung identisch oder im Wesentlichen identische hydrodynamische Effekte ergeben. Bevorzugt sind die ebenen Wellenscheitel 13' derart ausgerichtet, dass sie gegenüber der Gegenlauffläche 41 in gleichem Abstand oder im Wesentlichen gleichen Abstand vorliegen.
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6 zeigt beispielhaft eine mögliche Ausführungsform einer Bearbeitungsvorrichtung 50 mit einer Werkstückaufnahme 51 und einem Werkzeug 53. Die Bearbeitungsvorrichtung 50 dient zur Herstellung der Profilierung 6, wie sie beispielsweise bei dem Anlaufelement 1 der 1 und 2 vorgesehen ist.
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Die Werkstückaufnahme 51 ist um eine Mittelachse 52 drehbar gelagert. Das Werkzeug 53 ist quer zur Mittelachse 52 und in Richtung der Mittelachse 52 bewegbar gelagert. Mittels des Werkzeuges 53 ist eine spanende Bearbeitung zu realisieren. Beispielsweise ist das Werkzeug 53 ein Drehmeißel oder Fräsmeißel oder ein Schleifwerkzeug.
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In der 6 ist angedeutet, dass ein Werkstück 54 auf der Werkstückaufnahme 51 aufgenommen, insbesondere eingespannt ist. Durch die Freiheitsgrade der Werkstückaufnahme 51 und des Werkzeuges 53 ist eine spanende Bearbeitung einer Außenfläche 55 des Werkstückes 54 möglich. Um die Wellenstruktur 9 des Anlaufelementes 1 der 1 und 2 in die Außenfläche 55 des Werkstückes 54 einzubringen, ist die Bearbeitungsvorrichtung 50 derart eingerichtet, dass das Werkzeug 53 neben den Bewegungsabläufen zur spanenden Bearbeitung der Außenfläche 55 im Zuge der grundsätzlichen Oberflächenbearbeitung des Werkstückes 54 überlagernd dazu zusätzlich eine Schwingungsbewegung derart ausführt, dass an der Außenfläche 55 die Profilierung 6 entsteht, wie sie bei dem Anlaufelement 1 der 1 und 2 vorgesehen ist. Die Wellenstruktur 8 ist in der 6 durch den beispielhaft dargestellten Verlauf 56 angedeutet.
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7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Bearbeitungsvorrichtung 50'. Die Bearbeitungsvorrichtung 50' unterscheidet sich von der Bearbeitungsvorrichtung 50 der 6 dadurch, dass zusätzlich zu der Drehbewegung die Werkstückaufnahme 51 auch eine Linearbewegung in axialer Richtung bezüglich der Mittelachse 52 ausführen kann und entsprechend bewegbar gelagert ist.
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Die zu der Bearbeitungsvorrichtung 50 bereits beschriebene Vorgehensweise zur Herstellung der Profilierung 6 des Anlaufelementes 1 der 1 und 2 wird auch bei der Bearbeitungsvorrichtung 50' ausgeführt. Es sind dort vorgesehen, dass das Werkzeug 53 und die Werkstückaufnahme 51 bzw. das daran gehaltene Werkstück 54 gemeinsam eine Bewegung ausführen, welche in der Summe der Schwingungsbewegung entspricht, mittels welcher die Profilierung 6 des Anlaufelementes 1 der 1 und 2 erzeugt wird.
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8 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer Bearbeitungsvorrichtung 70 zur Herstellung eines Anlaufelementes. Die Bearbeitungsvorrichtung 70 nutzt ein Presswerkzeug 71 mit einer Pressmatrize 72 und einem Pressstempel 73. Die Pressmatrize 72 und der Pressstempel 73 weisen jeweils eine Pressfläche 75 mit einer Profilierung 76 auf, welche der Profilierung eines Anlaufelementes entspricht. Das Anlaufelement wird mittels der Bearbeitungsvorrichtung 70 durch einen Pressvorgang hergestellt, bei dem ein Blechrohling 74 zwischen der Pressmatrize 72 und dem Pressstempel 73 eingebracht wird und anschließend ein Pressformen des Blechrohlings 74 mittels des Presswerkzeuges 71 stattfindet. Dazu kann der Presstempel 73 in Richtung gemäß Pfeil 61 in den Pressmatrize 72 gedrückt werden.
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9 zeigt beispielhaft ein Anlaufelement 1.3, welches mittels der Bearbeitungsvorrichtung 70 der 8 hergestellt worden ist in einer Ansicht gemäß der Ansicht, wie sie beispielsweise in der 2 verwendet ist. Das Anlaufelement 1.3 ist aus dem Blechrohling 74, wie er zu der 8 bereits beschrieben ist, geformt worden. Das Anlaufelement 1.3 weist auf seiner Vorderseite 3 die Lauffläche 5 mit der Profilierung 6 auf, wie sie bereits bei dem Anlaufelement 1.2 der 5 vorgesehen ist.
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Im Unterschied zu dem Anlaufelement 1.2 der 5 ist bei dem Anlaufelement 1.3 der 9 die Gestaltung der Vorderseite 3 und ebenso der Rückseite 4 durch das Umformen mittels der Bearbeitungsvorrichtung 70 betroffen. Insofern weist das Anlaufelement 1.3 einen Grundkörper 2' auf, welcher ein Blechteil ist, wobei durch den Umformprozess die Vorderseite 3 und die Rückseite 4 umgeformt ist. Es ist grundsätzlich auch die Rückseite 4 des Anlaufelementes 1.3 der 9 für eine Nutzung als Lauffläche einer Gleitlagerung geeignet.
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10 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer Bearbeitungsvorrichtung 70' mit einer Pressmatrize 72' und einem Pressstempel 73' und einem damit zu verpressenden Blechrohling 74'. Die Bearbeitungsvorrichtung 70' der 10 unterscheidet sich von der Bearbeitungsvorrichtung 70 der 8 dadurch, dass die Pressmatrize 72' und der Pressstempel 73' jeweils eine Profilierung aufweisen, welche durch das Pressumformen des Blechrohlings 74' zu der Profilierung 6 der Lauffläche 5 führen, wie sie beispielsweise bei dem Anlaufelement 1.1 der 3 und 4 vorgesehen ist. In 11 ist ein solches mittels der Bearbeitungsvorrichtung 70' hergestelltes Anlaufelement 1.4 dargestellt.
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12 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Anlaufelementes 1.5 für ein hydrodynamisches Axiallager. Das Anlaufelement 1.5 der 12 weist die Lauffläche 5 auf, welche als erste Lauffläche 20 der Vorderseite 3 zugeordnet ist. Das Anlaufelement 1.5 weist zusätzlich eine zweite Lauffläche 21 auf, welche der Rückseite 4 zugeordnet ist. Der ersten Lauffläche 20 und der zweiten Lauffläche 21 sind gemeinsam die Wellenstruktur 8 derart zugeordnet, dass ein Wellenscheitel 22 bezüglich der ersten Lauffläche 20 ein Wellental 23 bezüglich der zweiten Lauffläche 21 bilden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Wellenstruktur 8 in einer Reihe 24 um das Zentrum 7 verläuft und wenigstens eine weitere, um das Zentrum 7 verlaufende Reihe 25 mit einer Wellenstruktur 26 vorgesehen ist, welche um das Zentrum 7 wellenförmig verläuft. Die Wellenstruktur 26 kann mit der Wellenstruktur 8 identisch oder im Wesentlichen identisch sein. Bevorzugt sind die Wellenstrukturen 8, 26 zueinander derart angeordnet, dass in radialer Richtung auf ein Wellenscheitel 27 der einen Wellenstruktur 8 ein Wellental 28 der anderen Wellenstruktur 26 folgt. Bevorzugt sind die Reihen 24, 25 konzentrisch um das Zentrum 7 angeordnet.
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Beispielsweise ist das Anlaufelement 1.5 durch ein umgeformtes, insbesondere gebogenes Blechteil gebildet, beispielsweise indem dazu ein Pressformen vorgenommen wurde, wie beispielsweise zu den 8 und 10 beschrieben ist. Bei dem Anlaufelement 1.5 können an der Innenseite 16 wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Vertiefungen 29 vorgesehen sein, welche sich in axialer Richtung der Mittelachse 31 des Anlaufelementes 1.5 erstrecken und durch das Anlaufelement 1.5 axial hindurch verlaufen. Die Vertiefungen 29 dienen einer Schmierstoffzufuhr über die Innenseite 16 des Anlaufelementes 1.5, ohne dass dazu zusätzlich Schmierstoffnuten vorzusehen sind.
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13 zeigt eine nochmals weitere Ausführungsform eines Anlaufelementes 1.6. Das Anlaufelement 1.6 ist eine Ausgestaltung des Anlaufelementes 1.1 der 3 und 4. Das Anlaufelement 1.6 der 13 unterscheidet sich von dem Anlaufelement 1.1 der 3 und 4 dadurch, dass bei dem Anlaufelement 1.6 wenigstens eine Nut 19' vorgesehen ist, welche sich in radialer Richtung von der Innenseite 16 hin zu der Außenseite 17 seinem Querschnitt sich verjüngt.
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In der vorliegenden Beschreibung bedeutet die Bezugnahme auf einen bestimmten Aspekt oder eine bestimmte Ausführungsform oder eine bestimmte Ausgestaltung, dass ein bestimmtes Merkmal oder eine bestimmte Eigenschaft, die in Verbindung mit dem jeweiligen Aspekt oder der jeweiligen Ausführungsform oder der jeweiligen Ausgestaltung beschrieben ist, zumindest dort enthalten ist, aber nicht notwendigerweise in allen Aspekten oder Ausführungsformen oder Ausgestaltungen der Erfindung enthalten sein muss. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass jede Kombination der verschiedenen Merkmale und/oder Strukturen und/oder Eigenschaften, welche in Bezug auf die Erfindung beschrieben sind, von der Erfindung umfasst sind, sofern dies nicht ausdrücklich oder eindeutig durch den Zusammenhang widerlegt ist.
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Die Verwendung von einzelnen oder allen Beispielen oder einer beispielhaften Ausdrucksweise im Text soll lediglich die Erfindung beleuchten und stellt keine Beschränkung hinsichtlich des Umfangs der Erfindung dar, wenn nichts anders behauptet wird. Auch ist keine Ausdrucksweise oder Formulierung der Beschreibung so zu verstehen, dass es sich um ein nicht beanspruchtes, aber für die Praxis der Erfindung wesentliches Element handelt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anlaufelement
- 1.1
- Anlaufelement
- 1.2
- Anlaufelement
- 1.3
- Anlaufelement
- 1.4
- Anlaufelement
- 1.5
- Anlaufelement
- 1.6
- Anlaufelement
- 2
- Grundkörper
- 3
- Vorderseite
- 4
- Rückseite
- 5
- Lauffläche
- 6
- Profilierung
- 7
- Zentrum
- 8
- Wellenstruktur
- 9
- benachbarte Welle
- 10
- benachbarte Welle
- 11
- Wellenflanke
- 12
- Wellenflanke
- 13
- Wellenscheitel
- 13'
- Wellenscheitel
- 14
- Wellental
- 15
- Kanal
- 16
- Innenseite
- 17
- Außenseite
- 18
- Mittenkreis
- 19
- Nut
- 19'
- Nut
- 20
- erste Lauffläche
- 21
- zweite Lauffläche
- 22
- Wellenscheitel
- 23
- Wellental
- 24
- Reihe
- 25
- weitere Reihe
- 26
- Wellenstruktur
- 27
- Wellenscheitel
- 28
- Wellental
- 29
- Vertiefung
- 30
- Außenseite
- 31
- Mittelachse
- 40
- Gegenlaufelement
- 41
- Gegenlauffläche
- 50
- Bearbeitungsvorrichtung
- 50'
- Bearbeitungsvorrichtung
- 51
- Werkstückaufnahme
- 52
- Mittelachse
- 53
- Werkzeug
- 54
- Werkstück
- 55
- Außenfläche
- 56
- Verlauf
- 60
- Pfeil
- 61
- Pfeil
- 70
- Bearbeitungsvorrichtung
- 70'
- Bearbeitungsvorrichtung
- 71
- Presswerkzeug
- 72
- Pressmatrize
- 72'
- Pressmatrize
- 73
- Pressstempel
- 73'
- Pressstempel
- 74
- Blechrohling
- 74'
- Blechrohling
- 75
- Pressfläche
- 76
- Profilierung