DE19630244C2 - Axialgleitlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Axialgleitlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik:

Die DE 43 43 965 A1 zeigt kreiszylindrische Gleitschuhe mit einer sie stützenden Tellerfeder.

US-Patent 1 117 504 zeigt kreiszylindrische Gleitschuhe mit einer Gleitfläche auf einer Stirnseite und einer kugelförmigen Stützfläche auf der anderen Stirnseite.

US-Patent 3 142 519 zeigt segmentförmige Gleitschuhe.

Die DE 35 22 037 A1 zeigt ein Radialgleitlager mit radial wirkenden, kippbar angeordneten Gleitschuhen.

Die AT-E 19 680 B zeigt ein Axialdrucklager mit einem kreisförmigen Träger welcher einen ringförmigen, hinterschnittenen Schlitz aufweist. In diesen Schlitz sind ring­ segment-förmige Nuteingriffsteile von Gleitkörpern eingesetzt, die einen ring­ segment-förmigen Gleitteil außerhalb des ringförmigen Schlitzes aufweisen. Der Gleitteil hat auf seiner vom Nuteingriffsteil abgewandten Stirnseite eine Gleitfläche in Form einer auf den Gleitteil aufgebrachten dünnen Gleitschicht. Der Gleitteil und der Nuteingriffsteil bestehen zusammen aus einem einteiligen Element.

Die WO 95/28574 A1 zeigt kreiszylindrische Gleitkörper mit eine Umfangsnut, welche ihn in einen Gleitteil und eine tellerförmige Druckfeder unterteilt, die durch einen zentralen Verbindungsteil miteinander verbunden sind und zusammen aus einem einstückigen Element bestehen. Der Gleitteil ist auf seiner von der tellerförmigen Druckfeder abgewandten Stirnseite mit einer Gleitfläche versehen, die aus einem auf den Gleitteil aufgebrachten dünnen Schicht aus gleitfähigem Material besteht. Der die Tellerfeder aufweisende Teil der Gleitkörper sitzt in Bohrungen eines Tragkörpers und wird darin von der Bohrungswand radial fixiert.

Die DE-OS 23 59 062 zeigt kreisscheibenförmige Axial-Gleitlagerelemente aus thermoplastischem Material, insbesondere aus Polytetrafluoräthylen.

Beschreibung der Erfindung:

Im Gegensatz zu kreiszylindrischen Radial-Gleitlagern, bei welchen sich zwischen einer Lagerschale und einer in ihr gelagerten Welle ein Schmierstoffilm bildet, wenn sich die Welle relativ zur Lagerschale dreht, müssen bei einem Axialgleitlager besondere Maßnahmen geschaffen werden, damit sich ein Schmierstoff-Tragfilm zwischen den relativ zueinander bewegenden, aufeinander gleitenden Flächen bilden kann. Diese besonderen Maßnahmen bestehen darin, daß Gleitkörper oder Segmente verwendet werden, die insgesamt oder zumindest in ihrem die Gleitfläche aufweisenden Teil kippbeweglich relativ zu einer Anlauffläche sind, die den Gleitflächen der Gleitkörper gegenüberliegt und sich relativ zu ihnen dreht. Auf Schmierstoff und einen sich zwischen den gegenüberliegenden Gleitflächen bildenden Schmierstoffkeil kann nur dann verzichtet werden, wenn die Gleitflächen selbst ausreichende Gleiteigenschaften haben, die auch bei hohen Axiallasten nicht verloren gehen. Axialgleitlager der Erfindung sind insbesondere für die Übertragung von hohen Axiallasten bei hohen Drehzahlen geeignet und benötigen nach gegenwärtigem Stand der Technik auch dann einen Schmierstoff, wenn die Gleitflächen aus einem gut gleitfähigen Kunststoff bestehen. Die Gleitfläche kann durch den Gleitkörper selbst oder durch eine auf ihn aufgebrachte dünne Materialschicht gebildet sein, welche aus einem anderen Werkstoff als der Gleitkörper selbst besteht. Der Gleitkörper kann einteilig oder mehrteilig sein.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, das Axialgleitlager derart auszubilden, daß es preisgünstiger in der Herstellung ist, weniger Ersatzteile auf Lager gehalten werden müssen, und weniger Teile montiert werden müssen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Kombination der Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen als Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: schematisch einen Axialschnitt durch ein Axialgleitlager gemäß der Erfindung,

Fig. 2: eine Stirnansicht längs der Schnittebene II-II von Fig. 1 ohne ein Lagergehäuse,

Fig. 3: einen Axialschnitt durch einen zylindrischen Gleitkörper,

Fig. 4: einen Axialschnitt durch einen weiteren zylindrischen Gleitkörper.

Fig. 1 und 2 zeigen ein Axialgleitlager mit einem ringförmigen Träger 2 konzentrisch zu einer Lagerdrehachse 4. Eine Vielzahl von Gleitkörpern 6 mit zylindrischer oder kreisrunder Außenform ist mit ihren Mittelachsen 8 ringförmig um die Drehachse 4 herum parallel zu ihr angeordnet und quer zu ihr kippbar durch einen auf ihre Gleitfläche 10 wirkenden Axialdruck. Die Gleitflächen 10 liegen einer ringförmigen Anlauffläche 12 eines Stützkörpers 14 gegenüber, welcher sich relativ zu den Gleitflächen 10 der Gleitkörper 6 um die Drehachse 4 dreht. Die zu lagernde Welle kann mit dem Tragkörper 2, vorzugsweise jedoch mit dem Stützkörper 14 drehfest verbunden sein. Die Axialkraft der Welle wird über die Anlauffläche 12 und die Gleitflächen 10 übertragen. Bei der Welle kann es sich beispielsweise um eine Schiffsantriebswelle oder um die Welle einer Turbine handeln.

Im Träger 2 ist konzentrisch zur Drehachse 4 eine ringförmige hinterschnittene Nut 16 mit einer beidseitigen Hinterschneidung 18 gebildet. Die Gleitkörper 6 haben einen Nuteingriffsteil 20, welcher durch Nutvorsprünge 22 in der Nut 16 gehalten wird. Der Träger 2 ist vorzugsweise in zwei Ringhälften aufgeteilt, sodaß an ihrer Trennstelle die Gleitkörper 6 mit ihren Nuteingriffsteilen 20 in die Nut 16 eingeführt werden können. Der Nuteingriffsteil 20 besteht aus einer Umfangsnut 24 und einem Fußteil 26 am einen axialen Ende der Umfangsnut 24. Am anderen axialen Ende der Umfangsnut 24 befindet sich ein aus der Nut herausragender Gleitteil 28 des Gleitkörpers 6, welcher mit der Gleitfläche 10 versehen ist. Alle Teile befinden sich in einem Lagergehäuse 30, das mit dem Träger 2 verbunden ist.

Damit die Gleitteile 28 mit den Gleitflächen 10 die genannten Kippbewegungen relativ zur Anlauffläche 12 machen können, ohne daß sich die Gleitteile 28 von benachbarten Gleitkörpern 6 gegenseitig behindern, sollten sie auf seitlichem Abstand voneinander gehalten werden. Zu diesem Zweck haben die Fußteile 26 der Gleitkörper 6 einen größeren Außendurchmesser als die übrigen Teile der Gleitkörper 6, insbesondere einen größeren Außendurchmesser als ihre Gleitteile 28. Der dadurch gebildete Abstand zwischen den Gleitteilen 28 hat den weiteren Vorteil, daß Schmierstoff schneller zufließen und schneller abfließen kann, wodurch die Kühlwirkung des Schmierstoffes begünstigt wird.

Der Gleitkörper 6 kann aus mehreren Teilen bestehen. Beispielsweise kann das Fußteil 26 eine am Gleitkörper 6 befestigte Tellerfeder sein. Gemäß anderer Ausbildung kann das Fußteil 26 und der die Umfangsnut 24 bildende Zapfen oder Hals des Gleitkörpers zusammen ein einstückiges Teil sein, an welchem der Gleitteil 28 befestigt ist. Gemäß nochmals weiterer Ausbildung können jedoch das Fußteil 26 der die Umfangsnut 24 bildende Zapfen oder Hals, und der Gleitteil 28 zusammen aus einem einteiligen Körper bestehen. Die Gleitfläche 10 kann durch den Gleitteil 28 oder durch eine auf ihn aufgebrachte Gleitmaterialschicht gebildet sein. Insbesondere der Gleitteil 28 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, der gute Gleiteigenschaften hat.

Die genannte Kippbeweglichkeit der Gleitkörper 6 mit ihren Mittelachsen 8 relativ zur Lagerachse 4 kann dadurch gebildet sein, daß das Fußteil 26 eine Feder ist oder aus federelastischem Material besteht, so daß der Gleitteil 28 relativ zum Fußteil 26 die Kippbewegungen machen kann.

Fig. 3 zeigt einen Axialschnitt durch einen einteiligen Gleitkörper 6.1, welcher aus einem als Tellerfeder wirkenden Fußteil 26, einem den Nutgrund der Umfangsnut 24 bildenden Halsteil 32 und dem Gleitteil 28 mit der Gleitfläche 10 besteht. Das Fußteil 26, das hier als Tellerfeder-Druckfeder wirkt, hat eine radial nach außen hin abnehmende axiale Dicke. Dadurch läßt sich die Verteilung der Biegespannung im Fußteil 26, welche bei axialer Belastung des Gleitkörpers 6.1 entsteht, gleichmäßiger verteilen, und es wird Material eingespart. Dem gleichen Zweck dient eine stirnseitige Ausnehmung 34 auf der Unterseite des Fußteils 26. Der Gleitkörper 6.1 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, jedoch kann auch ein anderes Material verwendet werden, welches die erforderliche Flexibilität hat, damit die Gleitfläche 10 relativ zum Fußteil 26 Kippbewegungen machen kann. Der radial über den Hals 32 überstehende, über der Umfangsnut 24 liegende Randabschnitt 36 des Gleitteils 28 hat eine so weit reduzierte axiale Dicke, daß er sich in die Umfangsnut 24 hinein abbiegen kann, wenn im Betrieb des Lagers die Gleitfläche 10 stärker erwärmt wird als die darunterliegenden Innenbereiche des Gleitkörpers 6. Dies führt dazu, daß die Gleitfläche 10 mit zunehmender Temperaturdifferenz eine stärkere konvexe Balligkeit durch die thermisch bedingte Materialausdehnung erhält. Damit paßt sich die Balligkeit der Gleitfläche 10 automatisch den unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Lagers an. Da der Gleitkörper im Bereich seines Halses 32 eine größere axiale Dicke hat als im Randbereich 36 des Gleitteils 28, wird sich der Gleitteil 28 in der genannten Weise thermisch verformen, anstatt sich gleichmäßig geradlinig auszudehnen. Die Gleitfläche 10 wird bereits bei der Produktion mit einer kleinen konvexen Balligkeit von beispielsweise 10 µm versehen, um sicherzustellen, daß die Gleitfläche 10 bei Materialexpansionen oder Materialkontraktionen des Gleitkörpers, welche durch mechanische Belastungen oder Temperaturveränderungen verursacht werden, nicht konkav hohlkugelförmig wird. Bei einer hohlen konkaven Form der Gleitfläche 10 würden nur ihre Ränder an der Anlauffläche 12 anliegen.

Fig. 4 zeigt einen Axialschnitt eines ähnlichen Gleitkörpers 6.2, bei welchem auch der Gleitteil 28, ausgehend vom Grund der Umfangsnut 24, radial nach außen hin eine kleiner werdende axiale Dicke hat. Durch diese nach außen hin abnehmende Dicke des Gleitteils 28 wird die selbständige Einstellung der optimalen Balligkeit der Gleitfläche 10 während des Lagerbetriebs begünstigt. Ferner wird Material eingespart, und die Biegespannung im Gleitkörper 6.2 wird bei axialer Belastung des Gleitkörpers 6 gleichmäßiger verteilt.

Claims (4)

1. Axialgleitlager mit folgenden Merkmalen: ein Träger (2), der auf einer Stirnseite mit einer um eine Lagerdrehachse (4) konzentrisch, ringförmig angeordneten hinterschnittenen Nut (16) versehen ist; eine Vielzahl von Gleitkörpern (6), die je einen Gleitteil (28) mit einer Gleitfläche (10) und einen in die Nut (16) und deren beidseitige Hinterschneidung (18) eingreifenden Nuteingriffsteil (20) aufweisen; der Gleitteil (28) und der Nuteingriffsteil (20) bestehen zusammen aus einem einteiligen Element; der Nuteingriffsteil (20) besteht aus einem seitlich über den Gleitteil (28) überstehenden Fußteil (26) und einem diesen Fußteil (26) zentral mit dem Gleitteil (28) verbindenden Halsteil (32); ein sich auf den Gleitflächen (10) abstützender Stützkörper (14), der relativ zu ihnen um die Lagerdrehachse (4) drehbar ist; dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitteil (28) und der Nuteingriffsteil (20) je eine kreisrunde Querschnittsform haben; daß das einteilige Element, welches den Gleitteil (28) und den Nuteingriffsteil (20) bildet, aus Kunststoffmaterial besteht; daß der Fußteil (26) des Nuteingriffsteils (20) als kreisrunde Teller-Druckfeder (26) ausgebildet ist, welche den Gleitkörper (6) in Lager-Axialrichtung in der Nut (16) des Trägers (2) abstützt und federnd nachgiebig ist für Axial- und Kippbewegungen des Gleitteiles (28); daß die Teller-Druckfeder (26) einen größeren Außendurchmesser hat als der kreisrunde Gleitteil (28), wobei die Teller-Druckfedern (26) von benachbarten Gleitkörpern (6) in der Nut (16) des Trägers (2) aneinander anliegen und ihre Gleitteile (28) auf Abstand voneinander halten, unabhängig von der Drehposition der Gleitkörper (6) um ihre Gleitkörper-Mittelachse.

2. Axialgleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (10) der Gleitkörper (6) durch das Kunststoffmaterial dieser Gleitkörper gebildet ist.

3. Axialgleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (10) durch eine auf den Gleitteil (28) aufgebrachte Gleitmaterialschicht gebildet ist.

4. Axialgleitlager nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) aus zwei halbkreisförmigen Hälften besteht, die zum Einsetzen und Entfernen der Gleitkörper (6) trennbar sind.