DE102018220452A1

DE102018220452A1 - Kippsegmentlager

Info

Publication number: DE102018220452A1
Application number: DE102018220452.7A
Authority: DE
Inventors: Kai-Henning Brune; Dietrich Klauk; Tim Maier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2020-05-28
Also published as: WO2020108951A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kippsegmentlager (1) mit einer Lagerhülse (2) und mehreren innerhalb der Lagerhülse (2) angeordneten Kippsegmenten (3). Die Kippsegmente (3) sind jeweils mittels eines Steges (4) - vorzugsweise monolithisch - mit der Lagerhülse (2) verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kippsegmentlager zur Lagerung einer Welle.
Stand der Technik
Kippsegmentlager kommen vor allem ölgeschmiert bei niedrigen und mittleren Drehzahlen bzw. Umfangsgeschwindigkeiten bis ca. 100 m/s zum Einsatz. Für höhere Umfangsgeschwindigkeiten können luftgeschmierte Kippsegmentlager eingesetzt werden, wenn die Anforderungen an die Tragkraft der Lager nicht zu hoch sind. Durch die geringere Viskosität der Luft im Vergleich zu Öl sind bei den luftgeschmierten Kippsegmentlagern die Schmierspalthöhen deutlich kleiner als bei den ölgeschmierten Lagern. Zum Teil liegen die Schmierspalthöhen in der Größenordnung von 10µm und sind damit um den Faktor 5 geringer als bei den ölgeschmierten Lagern.
Die engeren Lagerspalte stellen hohe Anforderungen an die Maßhaltigkeit der Lagerfläche zu der zu lagernden Welle.
Aus der DE 32 25 423 C2 ist ein Kippsegmentlager mit einer Lagerhülse und mehreren innerhalb der Lagerhülse angeordneten Kippsegmenten bekannt. Die Kippsegmente sind jeweils mittels eines Zapfens in der Lagerhülse gelagert.
Offenbarung der Erfindung
Demgegenüber lagert das erfindungsgemäße Kippsegmentlager eine Welle robuster und thermisch und dynamisch stabiler.
Dazu weist das Kippsegmentlager eine Lagerhülse und mehrere innerhalb der Lagerhülse angeordnete Kippsegmente auf. Die Kippsegmente sind jeweils mittels eines Steges - vorzugsweise monolithisch - mit der Lagerhülse verbunden.
Insbesondere ist bevorzugt jedes Kippsegment mittels genau eines Steges mit der Lagerhülse monolithisch verbunden. Der Steg ist verglichen mit dem Kippsegment sehr dünn, beispielsweise in Umfangsrichtung betrachtet 20-mal dünner, so dass das Kippsegment nahezu punktuell an der Lagerhülse angebunden ist. Dadurch ist die Verbindung von Kippsegment zur Lagerhülse sehr elastisch ausgeführt, das Kippsegment kann um den Steg kippen, wodurch rotordynamische Beschleunigungen kompensiert werden können, insbesondere in Kombination mit einer nicht über den gesamten Umfang eingepressten Lagerhülse.
In vorteilhaften Weiterbildungen sind an einem Außenumfang der Lagerhülse gegenüberliegend zu den Stegen Kerben ausgebildet. Bevorzugt ist dabei je Steg eine Kerbe vorhanden. Die Kerben verringern die Steifigkeit der Lagerhülse im Bereich der Stege. Dadurch können Wärmeausdehnungen und Verschiebungen aufgrund eines Einpressvorgangs des Kippsegmentlagers gezielt konstruiert werden, dass ein Lagerspalt zwischen den Kippsegmenten und der Welle auch über die Montage- und Betriebszustände hinweg vergleichsweise konstant bleibt.
Vorzugsweise sind an einem Außenumfang der Lagerhülse mehrere, bevorzugt drei, Befestigungsflächen ausgebildet. Das Kippsegmentlager bzw. die Lagerhülse wird so lediglich an den Befestigungsflächen in ein Gehäuse eingepresst, axial verschraubt oder über eine andere Art und Weise fest mit dem Gehäuse verbunden. Der Pressverband bzw. die Befestigung ist damit nicht über den gesamten Außenumfang der Lagerhülse ausgeführt, sondern eben nur an den Befestigungsflächen. Im Falle des Einpressens erfahren auch nicht der gesamte Außenumfang die maximale radiale Verschiebung nach innen, sondern nur die Befestigungsflächen. Die nach außen freigestellten Bereiche des Lagerrings werden aufgrund der Presskräfte nach außen gebogen, wodurch die Stege und damit auch die Kippsegmente eine radiale Verschiebung nach außen erfahren, wodurch wiederum die Wirkung der Presskräfte auf die radiale Verschiebung der Kippsegmente kompensiert werden kann. Vorzugsweise entspricht somit die Anzahl der Befestigungsflächen der Anzahl der Kippsegmente bzw. der Anzahl der entsprechenden Stege.
In einer alternativen vorteilhaften Ausführung sind in der Lagerhülse mehrere, vorzugsweise drei, Bohrungen zur Aufnahme von Schrauben ausgebildet. Im Bereich der Bohrungen wird die Lagerhülse so in dem Gehäuse fixiert. Die Befestigung ist damit nicht über den gesamten Umfang der Lagerhülse ausgeführt, sondern eben nur im Bereich der Bohrungen. Vorzugsweise entspricht dabei die Anzahl der Bohrungen der Anzahl der Kippsegmente bzw. der Anzahl der entsprechenden Stege. In dieser Ausführung müssen keine Einpresskräfte kompensiert werden; die Kompensation konzentriert sich auf Wärmeausdehnungen.
In vorteilhaften Weiterbildungen sind an einem Innenumfang der Lagerhülse gegenüberliegend zu den Befestigungsflächen bzw. zu den Bohrungen Ausnehmungen ausgebildet. Bevorzugt ist dabei je Befestigungsfläche bzw. je Bohrung eine Ausnehmung vorhanden. Die Ausnehmungen verringern die Steifigkeit der Lagerhülse im Bereich der Befestigungsflächen bzw. im Bereich der Bohrungen. Mit den Ausnehmungen kann gezielt die Steifigkeit der Mimik eingestellt werden, um so Wärmeausdehnungen und Verschiebungen aufgrund eines Einpressvorgangs des Kippsegmentlagers auszugleichen, so dass ein Lagerspalt zwischen den Kippsegmenten und der Welle auch über die Montage- und Betriebszustände hinweg vergleichsweise konstant bleibt. Die Ausnehmungen und Kerben können bei Bedarf natürlich auch kombiniert werden.
In weiteren vorteilhaften Ausführungen sind an einem Außenumfang der Lagerhülse mehrere, vorzugsweise drei Übergangsstege ausgebildet, an denen die Lagerhülse mit einem sie umgebenden Lagerring verbunden ist. Der Lagerring, die Übergangsstege, die Lagerhülse, die Kippsegmente und die Stege sind bevorzugt monolithisch ausgebildet. Das Kippsegmentlager kann demzufolge an dem Lagerring in das Gehäuse eingepresst oder eingeschraubt werden. Eine Vorspannung an den Übergangsstegen (welche in den vorherigen Ausführungen die Befestigungsflächen waren) ist dadurch nicht mehr vorhanden, so dass die nach innen weisenden Bereiche des Kippsegmentlagers (wie Stege und Kippsegmente) unter dem Einpressvorgang möglichst keine radiale Verschiebung erfahren; derartige Verschiebungen werden zu einem großen Teil schon an dem Lagerring kompensiert, wobei der Lagerring bevorzugt vergleichsweise steif ausgeführt ist. Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Übergangsstege der Anzahl der Kippsegmente bzw. der Anzahl der entsprechenden Stege, so dass sich ein homogenes Verhalten der einzelnen Kippsegmente ergibt.
In bevorzugten Weiterbildungen sind an einem Innenumfang der Lagerhülse gegenüberliegend zu den Übergansstegen Ausnehmungen ausgebildet. Bevorzugt ist dabei je Übergangssteg eine Ausnehmung vorhanden. Die Ausnehmungen verringern die Steifigkeit der Lagerhülse im Bereich der Übergangsstege, wodurch gezielt die Steifigkeit der Mimik konstruiert werden kann. Dadurch können Wärmeausdehnungen des Kippsegmentlagers insofern besser ausgeglichen werden, dass ein Lagerspalt zwischen den Kippsegmenten und der Welle auch über die Montage- und Betriebszustände hinweg vergleichsweise konstant bleibt.
In vorteilhaften Ausführungen ist in einer Winkelrichtung des Kippsegmentlagers jeweils ein Steg zwischen zwei Befestigungsflächen bzw. zwischen zwei Übergangsstegen bzw. zwischen zwei Bohrungen angeordnet, je nach Ausführung mit oder ohne Lagerring. Das heißt radial nach außen folgt auf einen Steg eben kein Material (Befestigungsfläche bzw. Übergangssteg), sondern eine zwischen diesen angeordnete Freistellungsfläche, so dass der Außenumfang der Lagerhülse im Bereich des Stegs eben weniger schrumpft als an den Befestigungsflächen bzw. an den Übergangsstegen.
In vorteilhaften Weiterbildungen ist der Steg jeweils mittig zwischen zwei Befestigungsflächen bzw. zwei Bohrungen angeordnet. In vorteilhaften Weiterbildungen zu Ausführungen mit Lagerring ist der Steg demzufolge jeweils mittig zwischen zwei Übergangsstegen angeordnet. Dadurch ist der oben beschriebene Effekt der Kompensation von Ausdehnungen exakt radial nach außen weisend und demzufolge die radiale Verschiebung des Stegs (und damit auch des Kippsegments) aufgrund des Einpressens minimiert. Auch entsprechende thermische Relativverschiebungen sind dadurch minimiert. Das Kippsegmentlager ist damit funktional stabiler und robuster ausgelegt.
In alternativen vorteilhaften Weiterbildungen weisen die Stege zu den Befestigungsflächen bzw. zu den Bohrungen bzw. zu den Übergangsstegen einen außermittigen Winkelversatz auf. Das heißt, dass ein Steg zu den beiden nächsten Befestigungsflächen bzw. zu den beiden nächsten Übergangsstegen bzw. zu den beiden nächsten Bohrungen im und entgegen des Uhrzeigersinns verschiedene Abstände besitzt. Dadurch wird aufgrund der Steifigkeitsverhältnisse der Lagerhülse und der auf die Befestigungsflächen wirkenden Kontaktkräfte des Pressverbands - bzw. der auf die Übergangstege wirkenden Schnittkräfte - der Steg nicht nur radial nach innen verschoben, sondern auch tangential leicht verkippt. So wird eine Kipp-Vorspannung des Kippsegments erzeugt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Ausbildung eines keilförmigen Lagerspalts zusätzlich unterstützt werden soll.
In vorteilhaften Ausführungen sind die Kippsegmente außermittig an dem jeweils zugehörigen Steg angeordnet. Das heißt die beiden Enden eines Kippsegments haben einen unterschiedlichen Abstand zu dem entsprechenden Steg. Dadurch wird die Ausbildung des Schmierkeils in dem Lagerspalt im Betrieb des Kippsegmentlagers unterstützt.
Des Weiteren ist das Kippsegmentlager bevorzugt ein luftgeschmiertes Kippsegmentlager gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Figurenliste
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Querschnittansicht eines Kippsegmentlagers, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind;
2 eine schematische Querschnittansicht eines weiteren Kippsegmentlagers, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind;
3 eine schematische Querschnittansicht eines Kippsegmentlagers in einer weiteren Ausführung, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind;
4 eine schematische Querschnittansicht eines Kippsegmentlagers in einer noch weiteren Ausführung, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind;
5 eine schematische Querschnittansicht eines Kippsegmentlagers in einer noch weiteren Ausführung, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
6 eine schematische Querschnittansicht eines Kippsegmentlagers in einer noch weiteren Ausführung, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.

Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist eine schematische Querschnittansicht eines Ausführungsbeispiels für ein Kippsegmentlager 1 gezeigt, welches eine Welle 20 radial lagert, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Das Kippsegmentlager 1 weist dabei eine Lagerhülse 2 und bevorzugt drei Kippsegmente 3 in einem gewissen Abstand zu einem Innenumfang 2b der Lagerhülse 2 auf. Die einzelnen Kippsegmente 3 sind jeweils mittels genau eines Steges 4 an der Lagerhülse 2 angebunden, bevorzugt sind dabei die Lagerhülse 2, die Kippsegmente 3 und die Stege 4 einstückig, also monolithisch ausgebildet.
An einem Außenumfang 2a der Lagerhülse 2 sind Befestigungsflächen 5 zur Anordnung des Kippsegmentlagers 1 in einem nicht dargestellten Gehäuse ausgebildet. Die Befestigungsflächen 5 wechseln sich demzufolge über den Umfang mit Freistellungsflächen 5a, welche einen geringeren Durchmesser haben, ab. Idealerweise wird das Kippsegmentlager 1 an den Befestigungsflächen 5 in das Gehäuse eingepresst. In bevorzugten Ausführungen sind die Stege 4 in einer Winkelrichtung φ des Kippsegmentlagers 1 betrachtet zwischen den Befestigungsflächen 5 positioniert. Das heißt, dass in radialer Richtung nach außen auf einen Steg 4 die Lagerhülse 2 und eine Freistellungsfläche 5a folgen, so dass die Einpressung an den Befestigungsflächen 5 nur eine vergleichsweise geringe radiale Verschiebung der Stege 4 zur Folge hat.
Der Pressverband zwischen dem Gehäuse und der Lagerhülse 2 wirkt nämlich nur auf die Befestigungsflächen 5, nicht aber auf die Freistellungsflächen 5a. Der Außenumfang 2a der Lagerhülse 2 wird somit vor allem im Bereich der Befestigungsflächen 5 in seinem Durchmesser reduziert. Dadurch biegt sich der Durchmesser des Außenumfangs 2a im Bereich der Freistellungsflächen 5a nach außen. Die Verformung der Lagerhülse 2 im Bereich der Stege 4 ist somit reduziert und damit auch die radiale Verschiebung der Kippsegmente 3. Die Positionierung der Kippsegmente 3 zur Welle 20 wird damit durch die Einpressung des Kippsegmentlagers 1 in das Gehäuse weniger stark verändert. Idealerweise bleibt die Position der Kippsegmente 3 unabhängig von der Stärke des Pressverbandes nahezu erhalten. Bei Temperaturänderungen finden lineare Ausdehnungen statt, sodass der Einfluss auf die Spaltänderung zwischen den Kippsegmenten 3 und der Welle 20 weitestgehend noch von den jeweiligen Temperaturausdehnungskoeffizienten der Materialpaarung Welle-Kippsegmentlager und der Steifigkeit und Hebelwirkungen der Kompensationsmimik abhängt.
Vorzugsweise sind die Stege 4 - in der Winkelrichtung φ betrachtet - mittig zwischen je zwei Befestigungsflächen 5 angeordnet, so dass ein erster Winkel α des Steges 4 zu der nächsten Befestigungsfläche 5 im Uhrzeigersinn genauso groß ist wie ein zweiter Winkel β des Steges 4 zu der nächsten Befestigungsfläche 5 entgegen des Uhrzeigersinns; die Stege 4 sind also mittig zu je einer Freistellungsfläche 5a angeordnet. Dadurch ergibt sich während des Einpressens eine rein radiale Verschiebung der Kippsegmente 3, so dass ein Lagerspalt 7 zwischen der Welle 20 und den Kippsegmenten 3 nur noch von den Fertigungstoleranzen des Kippsegmentlagers 1 bzw. der Welle abhängig ist. Dies ermöglicht die Einhaltung des relativ geringen Spaltbereiches, in welchem das Kippsegmentlager 1 stabil funktioniert. Der Verschleiß zwischen den Kippsegmenten 3 und der Welle 20 im Betrieb, aber auch deren Beschädigung während der Montage sind demzufolge minimiert.
Durch die Anordnung der Stege 4 zwischen den Befestigungsflächen 5 werden die Stege 4 - und mit ihnen die entsprechenden Kippsegmente 3 - bei zunehmender Temperatur nach außen gezogen. Dadurch kann also nicht nur die eigene Wärmeausdehnung nach innen verhindert werden, sondern sogar die Wärmeausdehnung der Welle 20 kompensiert oder gegebenenfalls sogar überkompensiert werden. Dadurch kann ein thermisch bedingtes Verklemmen des Kippsegmentlagers 1 zur Welle 20 verhindert und der sichere Betrieb bei unterschiedlichen Lastfällen und Temperaturen gewährleistet werden.
In bevorzugten Ausführungen sind die Kippsegmente 3 außermittig an dem jeweils zugehörigen Steg 4 angeordnet. Das heißt, dass eine erste Bogenlänge 3_1 des Kippsegments 3 von einem Ende 3a bis zum jeweiligen Steg 4 kleiner ist als eine zweite Bogenlänge 3_2 vom selben Steg 4 bis zum anderen Ende 3b desselben Kippsegments 3. Oder in Winkelrichtung φ betrachtet: der dritte Winkel γ von einem Ende 3a des Kippsegments 3 zu seinem Steg 4 ist kleiner als der vierte Winkel δ von dem Steg 4 zu dem anderen Ende 3b des Kippsegments 3; bevorzugt ist der vierte Winkel δ dabei mindestens doppelt so groß wie der dritte Winkel γ, es gilt bevorzugt also: δ >= 2γ.
2 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein Kippsegmentlager 1, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Im Folgenden soll im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu den Ausführungen nach 1 eingegangen werden.
Der wesentliche Unterschied ist, dass die Stege 4 zu den Befestigungsflächen 5 einen außermittigen Winkelversatz aufweisen. Das heißt in der Winkelrichtung φ betrachtet ist der erste Winkel α des Steges 4 zu der nächsten Befestigungsfläche 5 im Uhrzeigersinn größer oder kleiner als der zweite Winkel β des Steges 4 zu der nächsten Befestigungsfläche 5 entgegen des Uhrzeigersinns, vorzugsweise um ein Mehrfaches größer bzw. kleiner. Dadurch kann das Kippsegment 3 - gezielt durch Einpressen oder Wärmedehnungen - schräg gestellt bzw. tangential versetzt werden. Dies hilft den Schmierfilm im Lagerspalt 7 auszubilden und das Kippsegmentlager 1 im Betrieb dynamisch stabiler zu machen; dazu ist das Kippsegmentlager 1 vorzugsweise monolithisch ausgeführt. Der durch die Schrägstellung bzw. tangentiale Versetzung sich in Drehrichtung verengende Lagerspalt 7 zwischen Kippsegment 3 und Welle 20 führt zur besseren Ausbildung des Schmierfilms im Betriebszustand; beispielsweise bildet sich dadurch in dem Lagerspalt 7 eine Art Schmierpolster bzw. Schmierkeil durch das Gas bzw. die Umgebungsluft aus.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kippsegmentlagers 1 ist wie folgt:

Eine Verformung bei Erwärmung in gewünschter Richtung, das heißt hin zu einem Abheben der Kippsegmente 3 von der Welle 20, wird dadurch erzielt, dass die im Wesentlichen zylindrische Lagerhülse 2 im Bereich der Anbindung der Kippsegmente 3 Freistellungsflächen 5a besitzt. In diesen Freistellungsflächen 5a wird die Lagerhülse 2 nicht mehr in dem umgebenden Gehäuse abgestützt. Somit führt die thermische Ausdehnung der Lagerhülse 2 zu einer Ausbeulung derselben nach außen, die in der Mitte der Freistellungsflächen 5a am größten ist. Der Effekt kann unter anderem über die Parameter der Breite und Tiefe der Freistellungsflächen 5a eingestellt werden. Durch die Anbindung der Kippsegmente 3 an diesen ausgesparten Teil bewegt dieser bei Deformation bzw. Ausbeulung die Kippsegmente 3 mit nach außen.

Durch die Anbindung der Kippsegmente 3 mittig in der Freistellungsfläche 5a wird das Kippsegment 3 je nach Temperatur in der Lagerhülse 2 radial nach außen gezogen (bei einteiligen Kippsegmentlagern 1) bzw. die Abstützstelle oder der Steg 4 bewegt sich nach außen (bei mehrteiligen Kippsegmentlagern 1). In jedem Fall entsteht so ein größerer Lagerspalt 7 zwischen dem Kippsegment 3 und der Welle 20 als ohne diese Maßnahme. Idealerweise können so die thermischen Dehnungen der Welle 20 und der Kippsegmente 3 ausgeglichen werden, so dass sich ein weitgehend gleichmäßiger Lagerspalt 7 über alle Betriebspunkte einstellt.
Bei einem seitlichen (außermittigen) Winkelversatz der Anbindung der Kippsegmente 3 bezüglich der Freistellungsflächen 5a am Außenumfang 2a kann das Kippsegment 3 zusätzlich schräg gestellt werden, was zu einer gezielten Vorspannung des Kippsegments 3 zur Welle 20 führt. Dies hilft bei der Ausbildung des Schmierfilms und damit das Kippsegmentlager 1 dynamisch stabiler zu machen. Besonders bevorzugt ist das Kippsegmentlager 1 dazu monolithisch ausgeführt.
In der Ausführung der 2 (also mit α < β) wird das Kippsegment 3 beim Einpressen des Kippsegmentlagers 1 nach außen gezogen und kippt im Uhrzeigersinn, also in der Winkelrichtung φ. Gleiches gilt bei Wärmeausdehnung. Beim Einpressen kann dadurch eine Vorspannung des Kippsegmentlagers 1 erzielt werden. Bevorzugt rotiert die Welle 20 dann auch in der Winkelrichtung φ, so dass sich der Lagerspalt 7 über das Kippsegment 3 in Laufrichtung verringert.
3 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines noch weiteren Ausführungsbeispiels für ein Kippsegmentlager 1, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zu den Ausführungen nach 1 bzw. 2 eingegangen.
Da die Erwärmung des Kippsegmentlagers 1 im Wesentlichen aus dem Lagerspalt 7 zwischen den Kippsegmenten 3 und der Welle 20 herrührt, und daher die Welle 20 und die Kippsegmente 3 üblicherweise die höchsten Temperaturen haben, ist es vorteilhaft eine möglichst gute thermische Anbindung der Lagerhülse 2 zu den Kippsegmenten 3 zu gewährleisten, um die Wärmeabfuhr nach außen zu optimieren, so wie dies in der Ausführung der 3 gezeigt ist; in dieser Ausführung ist die Lagerhülse 2 an ihrem Innenumfang 2b außerhalb der Stege 4 nur durch jeweils eine Art dünnen Schnitt 8 von den Kippsegmenten 3 getrennt. Die durch den nur schmalen Schnitt 8 realisierte gute thermische Anbindung der Kippsegmente 3 an die Lagerhülse 2 führt dazu, dass die Lagerhülse 2 stärker mit den Kippsegmenten 3 zusammen erwärmt wird, was die Wärmeabfuhr aus dem Lagerspalt 7 verbessert und durch schnellere Erwärmung der Lagerhülse 2zu einer schnelleren Kompensation der Wärmeausdehnung führt.
Vorzugsweise weist der dünne Schnitt 8 nur eine Breite von maximal 0,1 mm auf, vorzugsweise sogar nur maximal 0,05 mm. Bevorzugt wird dieser dünne Schnitt 8 dabei durch Erodieren hergestellt.
4 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines noch weiteren Ausführungsbeispiels für ein Kippsegmentlager 1, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Im Folgenden wird im Wesentlichen auf die Unterschiede zu den Ausführungen nach den vorherigen Figuren eingegangen. Das Kippsegmentlager 1 weist in dieser Ausführung an dem Innenumfang 2b der Lagerhülse 2 ausgebildete Ausnehmungen 51 auf, die gegenüberliegend zu den Befestigungsflächen 5 angeordnet sind. Um die Presskräfte und/oder Wärmedehnungen kompensieren zu können, kann über die Ausnehmungen 51 gezielt die Steifigkeit des Systems und damit der Betrag der Kompensation eingestellt werden. Bevorzugt ist dabei zu jeder Befestigungsfläche 5 gegenüberliegend an dem Innenumfang 2b auch eine Ausnehmung 51 ausgebildet.
Ergänzend oder alternativ sind an dem Außenumfang 2a der Lagerhülse 2 Kerben 41 ausgebildet, bevorzugt genau gegenüberliegend zu den Stegen 4. Dadurch ist die Anbindung der Stege 4 an die Lagerhülse 2 sehr weich ausgeführt. Die Bereiche der Lagerhülse 2 zwischen den Stegen 4 bzw. zwischen den Kerben 41 verbiegen sich somit vergleichsweise weniger stark und die entsprechende Wärmeausdehnung wird zu einem großen Teil in ein Ausweichen der Anbindung der Stege 4 - und damit auch der Kippsegmente 3 - umgesetzt. Bevorzugt ist somit zu jedem Steg 4 gegenüberliegend an dem Außenumfang 2a auch eine Kerbe 41 ausgebildet.
Die Ausnehmungen 51 und Kerben 41 können getrennt oder gemeinsam in den vorangehenden Ausführungsbeispielen verwendet werden, um den Effekt der Kompensation von Ausdehnungen durch Wärme bzw. Einpressen zu verstärken. Der Effekt der Ausnehmungen 51 und Kerben 41 ist dabei wie folgt: Zur Verbesserung der Biegelinie werden die Stellen, die besonders weich sein sollen, durch Materialwegnahme - also eben durch die Ausnehmungen 51 bzw. Kerben 41 - gezielt geschwächt, und bilden dadurch Festkörpergelenke in der Lagerhülse 2 aus. Die Lagerhülse 2 hat also in den Bereichen dieser Festkörpergelenke eine deutlich geringere Steifigkeit als in den Bereichen zwischen zwei Festkörpergelenken. Die erfindungsgemäße Wärme- bzw. Einpresskompensation kann dadurch noch einmal deutlich gesteigert und gezielt eingestellt werden. Alternativ zu den Ausnehmungen 51 und/oder Kerben 41 kann die gesamte Lagerhülse 2 bzw. einzelne Bereiche davon unterschiedlich steif, beispielsweise über die Dicke, ausgeführt werden.
5 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines noch weiteren Ausführungsbeispiels eines Kippsegmentlagers 1, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Im Folgenden wird im Wesentlichen auf die Unterschiede zu den Ausführungen nach den vorherigen Figuren eingegangen. In der Ausführung der 5 weist das Kippsegmentlager 1 einen Lagerring 9 auf, welcher die Lagerhülse 2 umgibt und bevorzugt mit dieser monolithisch ausgeführt ist. Der Lagerring 9 ist an den ehemaligen Befestigungsflächen 5 (aus den Ausführungen der 1 bis 4) mit der Lagerhülse 2 verbunden und ersetzt quasi einen Teil des Gehäuses. Ähnlich der Anbindung der Kippsegmente 3 an die Lagerhülse 2 ist dadurch also auch die Lagerhülse 2 vergleichsweise weich an den Lagerring 9 angebunden, so dass Verschiebungen aus Wärmeausdehnungen und Einpressvorgängen sehr gut kompensiert werden können. Durch den Lagerring 9, der bevorzugt sehr steif ausgeführt ist, können die Presskräfte aufgenommen werden und haben somit keinen Einfluss auf den Lagerspalt 7. Das heißt durch den Lagerring 9 kann der Einfluss der Presskräfte auf die weiteren Bauteile des Kippsegmentlagers 1 minimiert oder eliminiert werden. In den Ausführungen nach 5 werden die Befestigungsflächen 5 der vorherigen Ausführungsbeispiele als Übergangsstege 52 bezeichnet, an denen die Lagerhülse 2 vorzugsweise monolithisch mit dem Lagerring 9 verbunden ist.
Durch die Verwendung des Lagerrings 9 kann der Außenumfang 2a der Lagerhülse auch nicht-zylindrisch ausgeführt werden, beispielsweise polygonal wie in 5 gezeigt; dadurch kann ein weiterer positiver Effekt auf die Wärmekompensation erzielt werden. Auch in dieser Ausführung können die Ausnehmungen 51 und Kerben 41 optional eingesetzt werden, um gezielt die Steifigkeiten an den Übergängen von Lagerring 9 zu Lagerhülse 2 bzw. Lagerhülse 2 zu Kippsegmenten 3 zu reduzieren.
6 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines noch weiteren Ausführungsbeispiels eines Kippsegmentlagers 1, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Die Ausführung nach 6 ist der Ausführung nach 2 ähnlich, allerdings erfolgt die Befestigung der Lagerhülse 2 zu dem nicht dargestellten Gehäuse jetzt mittels Verschraubungen. In der Ausführung der 6 sind dazu drei Bohrungen 25 in der Lagerhülse 2 ausgebildet, die in Axialrichtung der Welle 20 verlaufen. In die Bohrungen 25 sind entsprechend Schrauben einführbar, so dass die Lagerhülse 2 mit dem Gehäuse axial verspannt werden kann. Somit wirken durch diese Befestigung keine radialen Kräfte auf das Lager. Die Ausbildung der Befestigungsflächen 5 am Außenumfang 2a ist in dieser Ausführung nicht mehr erforderlich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3225423 C2 [0004]

Claims

Kippsegmentlager (1) mit einer Lagerhülse (2) und mehreren innerhalb der Lagerhülse (2) angeordneten Kippsegmenten (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Kippsegmente (3) jeweils mittels eines Steges (4) mit der Lagerhülse (2) verbunden sind, wobei die Lagerhülse (2), die Kippsegmente (3) und die Stege (4) bevorzugt monolithisch ausgebildet sind.
Kippsegmentlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kippsegment (3) jeweils mittels genau eines Steges (4) monolithisch mit der Lagerhülse (2) verbunden ist.
Kippsegmentlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippsegmente (3) außermittig an dem jeweils zugehörigen Steg (4) angeordnet sind.
Kippsegmentlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Außenumfang (2a) der Lagerhülse (2) gegenüberliegend zu den Stegen (4) Kerben (41) ausgebildet sind.
Kippsegmentlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Außenumfang (2a) der Lagerhülse (2) mehrere, vorzugsweise drei, Befestigungsflächen (5) ausgebildet sind.
Kippsegmentlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lagerhülse (2) mehrere, vorzugsweise drei, Bohrungen (25) zur Aufnahme von Schrauben ausgebildet sind.
Kippsegmentlager nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Innenumfang (2b) der Lagerhülse (2) gegenüberliegend zu den Befestigungsflächen (5) bzw. im Bereich der Bohrungen (25) Ausnehmungen (51) ausgebildet sind.
Kippsegmentlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Außenumfang (2a) der Lagerhülse (2) mehrere, vorzugsweise drei Übergangsstege (52) ausgebildet sind, an denen die Lagerhülse (2) mit einem sie umgebenden Lagerring (9) verbunden ist, wobei der Lagerring (9), die Übergangsstege (52), die Lagerhülse (2), die Kippsegmente (3) und die Stege (4) bevorzugt monolithisch ausgebildet sind.
Kippsegmentlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Innenumfang (2b) der Lagerhülse (2) gegenüberliegend zu den Übergansstegen (52) Ausnehmungen (51) ausgebildet sind.
Kippsegmentlager nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Befestigungsflächen (5) bzw. die Anzahl der Übergangsstege (52) bzw. die Anzahl der Bohrungen (25) der Anzahl der Kippsegmente (3) entspricht.
Kippsegmentlager nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Winkelrichtung (φ) des Kippsegmentlagers (1) jeweils ein Steg (4) zwischen zwei Befestigungsflächen (5) bzw. zwei Übergangsstegen (52) bzw. zwei Bohrungen (25) angeordnet ist.
Kippsegmentlager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (4) jeweils mittig zwischen zwei Befestigungsflächen (5) bzw. zwei Übergangsstegen (52) bzw. zwei Bohrungen (25) angeordnet sind.
Kippsegmentlager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (4) zu den Befestigungsflächen (5) bzw. zu den Übergangsstegen (52) bzw. zu den Bohrungen (25) einen außermittigen Winkelversatz aufweisen.
Kippsegmentlager nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippsegmente (3) von einem Innenumfang (2b) der Lagerhülse (2) außerhalb der Stege (4) nur mittels eines dünnen Schnitts (8) getrennt sind, wobei der Schnitt (8) bevorzugt eine Breite von maximal 0,1 mm, und besonders bevorzugt maximal 0,05 mm aufweist.