DE19636274C2 - Gleitlager mit selbsteinstellender Tragfähigkeit - Google Patents
Gleitlager mit selbsteinstellender TragfähigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein hydrostatisch entlastetes Gleitlager gemäß Oberbegriff von
Anspruch 1 sowie Hydromaschinen unterschiedlicher Bauart und allgemeine Lage
rungen mit einem solchen Gleitlager gemäß Ansprüchen 14 bis 22.
Derartige Gleitlager sind bekannt und z. B. in LANG, O. R.; STEINHILPER, W.:
Gleitlager, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 1978 und IVANTYSYN,
S. und M.: Hydrostatische Pumpen und Motoren, Vogel-Buchverlag, Würzburg,
1993 beschrieben.
In der DE 20 42 106 ist ein in einem Gleitschuh gelagerter Kolben einer Hydroma
schine beschrieben, wobei der Gleitschuh eine Dichtleiste aufweist, mit welcher er
an einer Gleitfläche geführt ist und mittels welcher dort Schmiertaschen im Gleit
schuh in seiner der Gleitfläche zugewandten Fläche gebildet sind. Schmiermittelta
schen sind beispielsweise auch in der DE 19 42 054 beschrieben.
In unterschiedlichen Maschinen, insbesondere in hydrostatischen Pumpen und Mo
toren, werden häufig bewegliche und stark durch Druckkräfte belastete Teile in
Gleitlagern, die durch die Zufuhr der Druckflüssigkeit zu den Schmiermitteltaschen
hydrostatisch entlastet sind, gelagert. Beispielhaft sollen hier wesentliche Baugrup
pen von Verdrängermaschinen aufgeführt werden: In Axialkolbenmaschinen der
Schrägscheibenbauart, deren Konstruktionen und Funktionen in IVANTYSYN, J.
und M., Hydrostatische Pumpen und Motoren, Vogel-Buchverlag, Würzburg, 1993
beschrieben sind, betrifft dies Gleitschuhe, welche die gesamte Kolbenkraft bei einer
Relativbewegung des Gleitschuhs und der Schrägscheibe auf die Schrägscheibe
übertragen, der rotierende Zylinderblock, der durch die Druckkräfte in den Zylindern
auf den stehenden Steuerspiegel gedrückt wird, das Kugelgelenk, das Kolben und
Gleitschuh verbindet und die gesamte Kolbenkraft auf den Gleitschuh überträgt.
Bei verstellbaren Hydromaschinen kann auch die schwenkbare Schrägscheibe, die
durch die resultierende Druckkraft aller Kolben belastet ist, in einem hydrostatisch
entlasteten Lager gelagert werden. Bei Axialkolbenmaschinen der Schrägachsen
bauweise, deren Funktionsbeschreibung ebenso aus IVANTYSYN, J. und M., Hy
drostatische Pumpen und Motoren, Vogel-Buchverlag, Würzburg, 1993 hervorgeht,
besteht diese Möglichkeit außerdem auch bei der Axiallagerung der Welle mit Trieb
flansch, der durch die von den Kolben übertragenen Druckkräfte belastet ist. Ähnli
che Gleitlagerungen findet man auch in anderen hydrostatischen Maschinen, z. B. in
Radialkolbenmaschinen, Zahnradmaschinen, Schraubenmaschinen.
Die Auslegung eines hydrostatisch entlasteten Lagers ist allgemein bekannt und in
der Fachliteratur ausführlich beschrieben, wie z. B. in IVANTYSYN, J. und M., Hy
drostatische Pumpen und Motoren, Vogel-Buchverlag, Würzburg, 1993; BACKE,
W., Grundlagen der Ölhydraulik, Umdruck zur Vorlesung, 8. Auflage, RWTH Aa
chen, 1992; und LANG, O. R./STEINHILPER, W., Gleitlager, Springer-Verlag, Ber
lin, Heidelberg, New York 1978. Die Nachteile und Probleme beim Einsatz der hy
drostatischen Lager lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Hydrostatisch entlastete Gleitlager benötigen für ihre einwandfreie Funktion die
Druckflüssigkeit, die in oben erwähnten hydrostatischen Maschinen meistens von
der Hochdruckleitung bzw. den Hochdruckräumen der Maschine entnommen wird.
Die Druckflüssigkeit, die durch diese Lager zu der Niederdruckseite fließt, kann
nicht mehr zur Energiewandlung ausgenutzt werden. Deshalb muß dieser Volumen
strom als volumetrischer Verlust betrachtet werden.
Zur Reduzierung der Verluste und zur Erhöhung der Lagersteifigkeit werden Dros
seln in den Zulaufkanälen zu den druckbeaufschlagten Flächen angeordnet. Die
Drosselquerschnitte in herkömmlichen Maschinen müssen dabei extrem klein sein,
um eine nennenswerte Lagersteifigkeit zu erreichen und um die volumetrischen
Verluste in angemessenen Grenzen zu halten. Die dabei erforderlichen Querschnitte
sind sehr aufwendig, bzw. in einigen Fällen auch nicht herstellbar. Bei einer Kapilla
re, die als Drossel dienen soll, müßte die Länge sehr groß sein, meist größer als die
Länge, welche in der Maschine zur Verfügung steht. Außerdem gibt es in hydrostati
schen Maschinen auch Stellen, wo die Anordnung von Drosseln nicht möglich ist,
z. B. die Lagerung des Zylinderblocks auf dem Steuerspiegel.
Um die volumetrischen Verluste in vernünftigen Grenzen zu halten, werden deshalb
die Schmiermitteltaschen des Lagers bei bekannten Maschinen so ausgelegt, daß
nicht die gesamte Last hydrostatisch kompensiert wird. Durch die überschüssige
Restkraft werden dann die sich relativ bewegenden Teile aneinandergepreßt, wo
durch eine ausreichende Dichtheit gewährleistet ist. Die Restkraft wird im Stillstand
und bei niedrigen Relativgeschwindigkeiten durch Festkörperkontakt der Teile über
tragen. Zwischen den relativbewegten Teilen entsteht infolge der nichtkompensierten
Restkraft Festkörper-, bzw. Mischreibung, was große Reibkräfte und Verschleiß ver
ursacht. Bei höheren Geschwindigkeiten wird die Restkraft meist vollständig durch
das infolge des hydrodynamischen Effekts im Spalt ausgebildete Druckfeld kompen
siert. Das Lager funktioniert als hydrostatisch entlastetes hydrodynamisches Gleitla
ger.
Der oben beschriebene Sachverhalt wird im weiteren am Beispiel eines hydrostati
schen Lagers, welches in Axialkolbenmaschinen der Schrägscheibenbauart zur
Übertragung der Kolbenkräfte auf die Schrägscheibe dient und unter der Bezeich
nung Gleitschuh allgemein bekannt, sowie in der aufgeführten Fachliteratur be
schrieben ist, ausführlich erläutert.
Der Gleitschuh stellt im Prinzip ein Einflächen-Axiallager dar. Die Wirkungsweise
eines Gleitlagers für einen Gleitschuh gemäß dem Stand der Technik wird nun unter
Bezugnahme auf die beigefügten Fig. 1 bis 4 erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Kolben mit Gleitschuh einer herkömmlichen, meistbenutzten Kon
struktion;
Fig. 2 ein vergrößertes Teil des Gleitschuhs im Bereich der Gleit- und Dichtfläche
des herkömmlichen Gleitschuhs nach Fig. 1 mit schematisch dargestelltem
Druckfeld unter dem Gleitschuh bei einer Lagerspielhöhe h2 < 0 zur Erläute
rung der Wirkungsweise;
Fig. 3 ein vergrößertes Teil des Gleitschuhs im Bereich der Gleit- und Dichtfläche
des herkömmlichen Gleitschuhs nach Fig. 1 mit schematisch dargestelltem
Druckfeld unter dem Gleitschuh bei einer Lagerspielhöhe h2 → 0 oder h = 0 zur
Erläuterung der Wirkungsweise;
Fig. 4 einen Kolben mit einer Dichtleiste gemäß DE 20 42 106.
Der Kolben 1, der sich über einen mittels Kugelgelenk 2 angelegten Gleitschuh 3 an
einer Abstützfläche 4 des huberzeugenden als Träger 5 dienenden Gegenstücks ab
stützt, übt eine Hin- und Herbewegung im Zylinder 11 aus. Aus dem Zylinderdruck
raum 12 wird die Druckflüssigkeit zu dem Gleitschuh 3 zur Schmiermitteltasche 8
über Verbindungskanäle 7 im Kolben 1 und 9 im Gleitschuh 3 geführt. Die
Schmiermitteltasche 8 besitzt üblicherweise eine Tiefe h zwischen einigen Zehntel
Millimeter bis einige Millimeter. Unter diesen Bedingungen herrscht in der
Schmiermitteltasche 8 ein gleicher Druck p0 wie im oberen Teil der Fig. 2 dargestellt
ist, weil der Druckabfall zwischen der Zulauföffnung 10 und dem Durchmesser D1
bei einer solchen Tiefe h vernachlässigbar klein ist. Die Schmiermitteltasche 8 kann
beliebig geformt sein, z. B. flach wie in Fig. 1 dargestellt oder als konische Ausspa
rung.
Die Abstützfläche 4 des Gegenstücks bzw. des Trägers 5 und die Gleit- und Dicht
fläche 6 des Gleitstücks 3 werden in herkömmlichen Konstruktionen so genau wie
möglich zueinander parallel gefertigt. Die erforderliche hohe Genauigkeit kann dabei
durch das relativ kostenintensive Läppen erreicht werden.
Unter der Voraussetzung, daß die Abstützfläche 4 und die Gleit- und Dichtfläche 6
parallel sind und daß die Strömung zwischen diesen Flächen einen laminaren Cha
rakter aufweist, kann der Druckverlauf unter der Gleit- und Dichtfläche 6, d. h. zwi
schen den Durchmessern D1 und DA mathematisch beschrieben und die Gleit
schuhabdruckskraft FAN als die Tragkraft des Druckfelds unter dem Gleitschuh er
rechnet werden.
Bei oben genannten Bedingungen ist die Gleitschuhabdruckskraft FAB und damit
auch die sogenannte Gleitschuhbalance B, die als Verhältnis der Gleitschuhab
druckskraft FAB und der Gleitschuhandruckskraft FAN definiert wird (B = FAB/FAN),
unabhängig von der Gleitschuhspalthöhe h2 (= Lagerspielhöhe), weil das Druckfeld
unter dem Gleitschuh sich mit der Änderung der Lagerspielhöhe h2 nicht ändert. Das
Druckfeld unter dem Gleitschuh bleibt auch bei h2 < 0 unverändert, wie in Fig. 3 dar
gestellt ist. Demgegenüber steigen die volumetrischen Verluste unter dem Gleitschuh
mit der dritten Potenz der Spalthöhe h2.
Die Schmiermitteltasche 8 und die Lager- oder Gleitschuhabmessungen, d. h. DA und
D1 in Fig. 1 und 2, werden in herkömmlichen Lösungen so gewählt, daß die durch
das Druckfeld in der Schmiermitteltasche 8 und das Druckfeld zwischen der Gleit-
und Dichtfläche 6 entstehende Gleitschuhabdruckskraft FAB etwas niedriger als die
auf den Gleitschuh wirkende Andruckskraft FAN ist, d. h. für die Gleitschuhbalance
gilt B < 1. Die Restandruckskraft wird dann im Stillstand und bei niedriger Relativge
schwindigkeit zwischen Gleitschuh 3 und Abstützfläche 4 durch den metallischen
Kontakt zwischen der Dichtfläche 6 und der Abstützfläche 4 des Gegenstücks 5
übertragen. Bei höherer Relativgeschwindigkeit wird die Restkraft durch die infolge
des hydrodynamischen Effekts im Spalt zwischen der Dichtfläche 6 und der Abstütz
fläche 4 entstehende hydrodynamische Kraft kompensiert.
Bei niedrigen Relativgeschwindigkeiten, d. h. beim Anlauf und bei niedrigen Dreh
zahlen, wird der Gleitschuh 3 auf die Abstützfläche 4 mit der Restkraft gedrückt. Bei
langsamer Relativbewegung zwischen Gleitschuh 3 und Abstützfläche 4 entsteht
demzufolge zwischen diesen Teilen eine relativ große Reibungskraft. Dementspre
chend ist der hydraulisch-mechanische Wirkungsgrad bzw. der Anlaufwirkungsgrad
niedrig. Würde der Gleitschuh so ausgelegt, daß die Gleitschuhabdruckskraft FAB
genau gleich oder größer als die Gleitschuhandruckskraft FAN ist, wäre die Rei
bungskraft zwischen Gleitschuh 3 und Abstützfläche 4 zwar niedriger, es würden
dabei jedoch große Volumenstromverluste unter dem Gleitschuh entstehen, weil der
Gleitschuh abheben würde.
Zur Erhöhung der Lagersteifigkeit und zur Reduzierung von Volumenstromverlusten
beim Abheben des Gleitschuhs wurden bisher mehrere Maßnahmen vorgeschlagen.
So wurden unterschiedliche Drosselstellen in den Zulaufkanälen konstruiert, z. B.
Kapillaren im Kolben 1 oder Düse 13 im Kolben 1 oder Düse 14 im Gleitschuh 3
oder Düsen in Serie an beiden Stellen gleichzeitig, wie in Fig. 1 dargestellt ist.
Nachteilig bei diesen Maßnahmen ist, daß funktionierende Drosseln sehr kleine
Querschnitte verlangen. Die Berechnungen zeigen, daß bei herkömmlichen hy
drostatischen Maschinen die Bohrungsdurchmesser kleiner als 0,2 mm sein müßten.
Die Fertigung solcher Bohrungen ist sehr aufwendig und teuer. Außerdem besteht in
der Praxis die Gefahr, daß die Bohrung durch Schmutzpartikel verstopft wird, was
die Gleitschuhfunktion und damit die Funktion der gesamten Maschine stark beein
trächtigt.
Steinhilper, W., "Hydrostatische Lagerungen" in: Der Konstrukteur, Bd. 14, Heft 5,
1983, S. 8-14, beschreibt planparallele Spalte von hydrostatischen Lagerungen. Un
ter "nicht planparalleler Spalt" wird darin ein Schmiermittelspalt verstanden, wel
cher im unbelasteten Zustand linear von innen nach außen abnimmt. Für die be
schriebenen hydrostatischen Lager sind komplizierte Schmiermittelversorgungssy
steme erforderlich, welche Pumpen, Vorwiderstände, Rücklaufsperren und Hydro
speicher aufweisen. Die Vorwiderstände sind Drosseln, (siehe auch Tab. 1, Punkt
4.4., Bild 23), welche für das Funktionieren der beschriebenen Lager erforderlich
sind.
Eine andere Lösung des Problems ist in der DE 20 42 106 beschrieben, welche in
Fig. 4 dargestellt ist. In der Schmiermitteltasche 8 des Gleitschuhs 3 ist zwischen
einer Zulauföffnung 10 und einer äußeren Dichtleiste 6 mindestens eine sogenannte
Drosselleiste 15 angeordnet, die den Volumenstrom unter dem Gleitschuh reduzieren
soll. Allerdings muß der Durchflußquerschnitt unter der Leiste für eine funktionie
rende Drosselleiste sehr klein sein, etwa 0,00077 cm2, wie in der erwähnten Patent
schrift angegeben. Dies bedeutet bei herkömmlichen Konstruktionen, daß der Ab
stand zwischen der Drosselleiste 15 und der Abstützfläche 4 weniger als 0,001 mm
sein muß. Eine prozeßsichere Herstellbarkeit eines solchen Gleitschuhs ist sehr pro
blematisch und erfordert zudem sehr genaue und damit kostenintensive Fertigungs-
bzw. Oberflächenbearbeitungsverfahren.
Die beschriebenen Probleme und Nachteile treten bei allen, nicht vollständig entla
steten Gleitlagern auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein hydrostatisch vollständig entla
stetes Gleitlager zu schaffen, welches im gesamten Bereich der Relativgeschwindig
keiten der sich bewegenden Teile, d. h. vom Stillstand bis zur maximalen Geschwin
digkeit, eine niedrige Reibung und niedrige Volumenstromverluste aufweist und
einfach mit geringem Aufwand herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein hydrostatisch entlastetes Gleitlager mit den
Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Demgemäß weist das erfindungsgemäße Gleitlager, welches insbesondere für
Gleitschuhe hydrostatischer Kolbenmaschinen Anwendung findet, einen Träger mit
einer Abstützfläche auf, worauf ein gleitendes, eine Gleit- und Dichtfläche
aufweisendes Gleitstück bewegbar abgestützt ist. Zwischen der Abstützfläche und
einem dichtenden Abschnitt der Gleit- und Dichtfläche befindet sich eine
Lagerspielhöhe h2 bzw. im Falle eines Gleitschuhs bei hydrostatischen
Kolbenmaschinen eine Gleitschuhspalthöhe, wobei die Gleit- und Dichtfläche mit
mindestens einer flachen, durch den dichtenden Abschnitt der Gleit- und Dichtfläche
abgegrenzten Aussparung der Tiefe h verstehen ist. Die Aussparung ist über
mindestens einen Verbindungskanal hydraulisch mit einer Druckquelle für ein
Schmiermittelfluid verbunden, so daß ein Schmierspalt der Höhe h2 + h ausgebildet
ist. Erfindungsgemäß ist der Schmierspalt zur Erzielung einer hydrostatischen
Entlastung derart bemessen, daß eine selbsteinstellende, von der Lagerspielhöhe h2
abhängige Tragfähigkeit des Gleitlagers erzielbar ist, wobei im Schmierspalt eine
Spaltströmung erzeugt wird, bei welcher die Geschwindigkeit des
Schmiermittelfluids im wesentlichen überall positiv ist und der Druck in
Strömungsrichtung sinkt.
Ein derartiges erfindungsgemäßes Gleitlager mit der selbsteinstellenden, von der
Lagerspielhöhe abhängigen Tragfähigkeit, besitzt eine große Lagersteifigkeit auch
ohne Drossel in den Kanälen, welche das Schmiermittel in die Aussparung des
Lagers führen. Dadurch entstehen gleichzeitig verbesserte Laufeigenschaften sowie
ein niedrigerer Schmiermittelfluidbedarf im Vergleich zu herkömmlichen
hydrostatisch entlasteten Gleitlagern, und zwar selbst bei niedrigeren
Relativgeschwindigkeiten der zueinander beweglichen, aneinandergleitenden
Bauteile.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen hydrostatisch entlasteten Gleitlager
ohne Drosseleinrichtungen im Schmiermittelfluidzulauf zu der Aussparung bzw. den
Aussparungen bzw. zu Schmiermitteltaschen besteht darin, daß sie überall dort in
Maschinen und Anlagen einsetzbar sind, wo auch herkömmliche Gleitlager benutzt
werden. Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen hydrostatisch entlasteten
Gleitlager auch dort einsetzbar, wo bisher wegen der niedrigen Reibung beim Anlauf
und wegen des niedrigen Schmiermittelflüssigkeitsverbrauchs bevorzugt Wälzlager
eingesetzt worden sind. Wichtige derartige Anwendungsmöglichkeiten sind in den
Ansprüchen 14 bis 22 beansprucht.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lager besteht darin, daß
die Gestaltung der Gleit- und Dichtflächen mit ausreichender Genauigkeit durch ein
einfaches Feindrehen herstellbar sind. Höhere Anforderungen an die
Oberflächenbearbeitung brauchen nicht gestellt zu werden. Damit sind die
Herstellungskosten für ein derartiges Lager deutlich geringer als bei bekannten
Gleitlagern, bei welchen Feinstbearbeitungen zur Oberflächengestaltung erforderlich
sind. Da die Oberflächenrauhigkeit der Lagerflächen bei den erfindungsgemäßen
Aussparungen keine Rolle spielen, kann z. B. bei kleineren Lagern die Herstellung
der im wesentlichen flach ausgebildeten Aussparungen auf den Gleitflächen z. B.
durch Ätzen realisiert werden.
Somit ergeben sich durch den Einsatz der erfindungsgemäßen hydrostatisch
vollständig entlasteten Gleitlager erheblich reduzierte Kosten, Abmessungen
und ein reduzierter Materialeinsatz bei gleichzeitig verbesserten Eigenschaften der
Maschinen.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die Tiefe h der Aussparung
bezüglich der Gleit- und Dichtfläche in einem Bereich von 0 mm bis zu 0,15 mm.
Somit ist eine derartige Aussparung nicht vergleichbar mit den im Stand der Technik
bekannten Schmiermitteltaschen, deren Tiefe deutlich größer ist.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist im Bereich der
erfindungsgemäßen Aussparung mindestens eine Schmiermitteltasche mit der Tiefe
H zusätzlich vorgesehen, wobei H groß gegen h ist. Das heißt, die Abmessungen der
Schmiermitteltaschentiefe übersteigen deutlich die Tiefe der Aussparung gemäß der
Erfindung.
Vorzugsweise ist die Aussparung in der Abstützfläche des Trägers ausgebildet. Der
Vorteil einer Ausbildung der Aussparung der Abstützfläche des Trägers besteht
darin, daß die Zuführung von Schmiermittelfluid über ein stationäres
Maschinenbauteil realisiert werden kann. Eine Schmiermittelfluidzufuhr durch den
sich im Betrieb z. B. einer hydrostatischen Kolbenmaschine bewegenden Kolben ist
jedoch auch möglich und ebenso leicht technisch realisierbar, indem der Kolben
hohlgebohrt ist und das Schmiermittelfluid durch den Kolben der in der Gleit- und
Dichtfläche des Gleitstücks angeordneten Aussparung zugeführt wird.
Gemäß noch einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Aussparung sowohl in
der Gleit- und Dichtfläche als auch in der Abstützfläche ausgebildet. Vorzugsweise
ist die Aussparung zu etwa gleichen Teilen sowohl in der Gleit- und der Dichtfläche
als auch in der Abstützfläche eingearbeitet, wobei die Breite beider Aussparungsteile
im wesentlichen einander entspricht.
Vorzugsweise ist die Abstützfläche als eine Ebene ausgebildet. Das bedeutet, daß das
eine ebene Oberfläche aufweisende Gleitstück mit seiner Gleit- und Dichtfläche an
der ebenfalls im wesentlichen ebenen Abstützfläche des Trägers gleitet. Die ebenen
Gleitflächen besitzen den Vorteil einer besonders einfachen Fertigung. Dabei kommt
der Vorteil der einfachen Fertigung deshalb noch stärker zum Tragen, da
erfindungsgemäß keine sehr großen Anforderungen an die Genauigkeit der
Oberflächenbearbeitung gestellt werden müssen.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Abstützfläche als
äußere Oberfläche eines Zylinders ausgebildet, d. h. die Abstützfläche ist als konvexe
Fläche ausgebildet.
Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Abstützfläche als eine
innere Oberfläche eines hohlen Zylinders ausgebildet, d. h. als eine konkave Fläche.
Ebenso ist es möglich, daß die Abstützfläche gemäß einem weiteren bevorzugten
Ausführungsbeispiel als äußere Oberfläche einer Kugel oder als innere Oberfläche
einer hohlen Kugel ausgebildet ist.
Diese zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen hydrostatisch
vollständig entlasteten Gleitlagers belegen, daß aufgrund der relativ geringen
Anforderungen an die Oberflächengestaltung der zueinander gleitenden Lagerteile
deren Anwendungsmöglichkeiten nahezu unbegrenzt sind.
Damit kann gemäß noch einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel je nach
Anwendung der dichtende Abschnitt der Gleit- und Dichtfläche des Gleitstückes als
Kreisring, Rechteck oder als ovale Fläche ausgebildet sein; die Form des dichtenden
Abschnitts ist jedoch nicht auf die genannten geometrischen Flächenformen
beschränkt.
Gemäß noch einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Breite der
Gleit- und Dichtfläche gleich Null, so daß beim Anlegen des Gleitstückes auf der
Abstützfläche die Berührung zwischen dem Gleitstück und seiner Abstützfläche
linienförmig ausgebildet ist. Eine derartige linienförmige Berührung zwischen dem
Gleitstück und der Abstützfläche ist vor allen Dingen dort vorteilhaft, wo kleinste
Lagerabmessungen sowie eine hochpräzise und reibungsvermindernde Wirkung des
Gleitlagers gefordert werden.
Vorzugsweise besitzen die Aussparungen eine solche Tiefe von deren Grund, daß sie
durch Ätzen herstellbar sind.
Bevorzugte Anwendungen des Gleitlagers gemäß der Erfindung sind:
Gleitschuhe und Schrägscheibe von hydrostatischen Axialkolbenmaschinen in
Schrägscheibenbauart, Gleitschuhe von hydrostatischen Radialkolbenmaschinen,
Lagerung des Zylinderblocks auf dem Steuerspiegel von hydrostatischen
Axialkolbenmaschinen, Lagerung des Steuerspiegels hydrostatischer
Radialkolbenmaschinen, Lagerung der Schrägscheibe verstellbarer hydrostatischer
Axialkolbenmaschinen in Schrägscheibenbauart, Lagerung einer Welle mit einem
Triebflansch von hydrostatischen Axialkolbenmaschinen in Schrägachsenbauart,
Lagerung der Steuerscheibe von verstellbaren hydrostatischen
Axialkolbenmaschinen in Schrägachsenbauart, radiale Lagerung und/oder axial
Lagerung einer Welle allgemein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden
nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:
Fig. 5 einen Gleitschuh 3 mit erfindungsgemäßem hydrostatischen Lager für eine
ebene Abstützfläche 4, wobei der innere Gleitschuhdurchmesser DI gleich
dem Durchmesser d der Zulauföffnung 10 ist;
Fig. 6 ein vergrößertes Teil des Gleitschuhs 3 mit erfindungsgemäßem
hydrostatischen Lager im Bereich der Gleit- und Dichtfläche 6 nach Fig. 5
mit schematisch dargestelltem Druckfeld 18 unter dem Gleitschuh zur
Erläuterung der Wirkungsweise im Fall, wenn h2 → 0;
Fig. 7 ein vergrößertes Teil des Gleitschuhs mit erfindungsgemäßem
hydrostatischen Lager im Bereich der Gleit- und Dichtfläche 6 nach Fig. 5
mit schematisch dargestelltem Druckfeld 18 unter dem Gleitschuh zur
Erläuterung der Wirkungsweise im Fall, wenn h2 < 0;
Fig. 8 den Verlauf der Lager- oder Gleitschuhbalance B und der volumetrischen
Verluste Q in Abhängigkeit von der Gleitschuhspalthöhe h2 für
herkömmliche Gleitschuhe und für Gleitschuhe mit erfindungsgemäßem
hydrostatischen Lager;
Fig. 9 einen Gleitschuh 3 mit erfindungsgemäßem hydrostatischen Lager für eine
ebene Abstützfläche 4 mit einer Schmiermitteltasche 8;
Fig. 10 einen Gleitschuh 3 mit erfindungsgemäßem hydrostatischen Lager mit
einer Schmiermitteltasche 8 für eine als äußere Oberfläche eines Zylinders
ausgebildete Abstützfläche 4;
Fig. 11 einen Gleitschuh 3 mit erfindungsgemäßem hydrostatischen Lager für eine
als innere Oberfläche eines hohlen Zylinders ausgebildete Abstützfläche 4,
wobei der innere Gleitschuhdurchmesser DI gleich dem Durchmesser d
der Zulauföffnung 10 ist;
Fig. 12 ein Beispiel eines Gleitschuhs 3 mit erfindungsgemäßem hydrostatischen
Lager für eine als innere Oberfläche eines hohlen Zylinders ausgebildete
Abstützfläche 4, wobei die Dichtfläche 17 des Gleitschuhs 3 als ein
Rechteck mit abgerundeten Ecken ausgebildet ist;
Fig. 13 einen Kolben 1 mit einem Gleitschuh 3 mit erfindungsgemäßem
hydrostatischen Lager für eine ebene Abstützfläche 4, wobei das
Kugelgelenk 2 so gestaltet ist, daß die Kugel auf dem Gleitschuh 3
angeordnet ist und die innere Kugelkalotte im Kolben 1 ausgebildet ist;
Fig. 14 ein hydrostatisch entlastetes Ringkammerlager mit erfindungsgemäßer
Lagergeometrie;
Fig. 15 ein hydrostatisch entlastetes Ringkammerlager mit erfindungsgemäßer
Lagergeometrie, wobei die erfindungsgemäßen Aussparungen 24 auf der
Abstützfläche 29 des Gegenstücks 27 angeordnet sind;
Fig. 16 ein hydrostatisch entlastetes Ringkammerlager, welches als Mehrflächen-
Axiallager mit erfindungsgemäßer Lagergeometrie gestaltet ist;
Fig. 17 vergrößerte Teilschnitte B, C und D durch das Lager, welches in Fig. 16
dargestellt ist;
Fig. 18 ein Schema der Lagerung eines Zylinderblocks 32 auf einem ebenen
Steuerspiegel 33 in einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine als ein
Beispiel der Anwendung des hydrostatisch entlasteten Ringkammerlagers
mit erfindungsgemäßer Lagergeometrie;
Fig. 19 ein Schema der Lagerung eines Zylinderblocks 32 auf einem sphärischen
Steuerspiegel 34 als ein Beispiel der Anwendung des hydrostatisch
entlasteten Mehrflächen-Axiallagers mit erfindungsgemäßer
Lagergeometrie;
Fig. 20 ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Einflächen-Axiallager mit
erfindungsgemäßer Lagergeometrie;
Fig. 21 ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Einflächen-Axiallager mit
erfindungsgemäßer Lagergeometrie, dargestellt beim Anliegen des
Gleitstücks 40 auf dem Träger 42, d. h. bei h2 = 0;
Fig. 22 ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Einflächen-Axiallager mit
erfindungsgemäßer Lagergeometrie und mit Schmiermitteltaschen 49,
dargestellt beim Anliegen des Gleitstücks 40 auf dem Träger 42, d. h. bei
h2 = 0;
Fig. 23 ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Ringkammerlager, welches
als Einflächen-Axiallager gestaltet ist, mit erfindungsgemäßer
Lagergeometrie, dargestellt beim Anliegen des Gleitstücks 40 auf dem
Träger 42, d. h. bei h2 = 0; und
Fig. 24 ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Ringkammerlager, welches
als Mehrflächen-Axiallager gestaltet ist, mit erfindungsgemäßer
Lagergeometrie, dargestellt beim Anliegen des Gleitstücks 40 auf dem
Träger 42, d. h. bei h2 = 0.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Gleitschuhs wird nun am Beispiel des in
Fig. 5 bis Fig. 7 dargestellten Gleitschuhs mit einer einfachen Flächengeometrie für
eine ebene kolbenhuberzeugende Abstützfläche erläutert.
Die der Abstützfläche 4 zugewandte Gleitfläche 6 des Gleitschuhs 3 ist so gestaltet,
daß zwischen dem inneren Gleitschuhdurchmesser DI und dem Durchmesser DM,
der zwischen dem inneren Gleitschuhdurchmesser DI und dem äußeren
Gleitschuhdurchmesser DA liegt, eine flache Aussparung mit einer geringfügigen
Tiefe h ausgebildet ist. Damit entstehen auf der Gleitfläche 6 des Gleitschuhs 3 zwei
Bereiche, und zwar Bereich 16 zwischen den Durchmessern DI und DM und Bereich
17 zwischen den Durchmessern DM und DA. Im Bereich 16 entsteht zwischen der
Abstützfläche 4 und der Gleitfläche 6 ein geringfügiger Spalt der Tiefe h auch im
Fall, wenn der Gleitschuh 3 auf der Abstützfläche 4 anliegt, d. h. auch wenn im
Bereich 17 zwischen dem Gleitschuh 3 und der Abstützfläche 4 kein oder
vernachlässigbar kleines Spiel vorhanden ist (siehe Fig. 6). Beim geringfügigen
Abheben des Gleitschuhs 3 von der Abstützfläche 4 entsteht dann unter der
Gleitfläche 6 zwischen den Durchmessern DI und DA ein Spalt mit einer nicht
konstanten Höhe, siehe Fig. 7. Im Bereich 16 zwischen den Durchmessern DI und
DM beträgt die Spalthöhe h1, und im Bereich 17 zwischen den Durchmessern DM
und DA beträgt die Spalthöhe h2, wobei h1 = h2 + h.
Wenn die Flüssigkeit von der Zulauföffnung 10 nach außen fließt, entsteht unter dem
erfindungsgemäßen Gleitschuh ein Druckfeld, dessen Form von der Spalthöhe h2
abhängig ist. Bei einer Spalthöhe h2 → 0, d. h., wenn der Gleitschuh 3 auf der
Abstützfläche 4 fast anliegt und nur vernachlässigbar wenig Flüssigkeit nach außen
fließen kann, herrscht unter dem Gleitschuh im Bereich zwischen der Zulauföffnung
10 und dem Durchmesser DM ein konstanter Druck p0, welcher gleich dem Druck im
Zylinderdruckraum 12 ist (siehe Fig. 6), weil bei einer Strömungsgeschwindigkeit
gleich Null oder annähernd gleich Null kein Druckabfall zwischen der
Zulauföffnung 10 und dem Durchmesser DM entsteht. Die Gleitschuhabdruckskraft
FAB ist in diesem Fall maximal.
Wenn der Gleitschuh 3 von der Abstützfläche 4 abhebt, beginnt die
Arbeitsflüssigkeit von der Zulauföffnung 10 nach außen zu fließen, und der Druck
unter dem Gleitschuh im Bereich zwischen den Durchmessern DI und DM sinkt im
allgemeinen, weil bei einer kleinen Spalthöhe h1, welche wesentlich kleiner als die
Tiefe der Schmiermitteltasche eines herkömmlichen Gleitschuhs ist, bei der
Strömung von der Zulauföffnung 10 nach außen zwischen den Durchmessern DI und
DM ein nicht vernachlässigbarer Druckabfall entsteht. Unter dem Gleitschuh bildet
sich ein Druckfeld 18 aus, wie es in der oberen Hälfte der Fig. 7 qualitativ dargestellt
ist. Die Fläche des Druckfeldes 18 in Fig. 7 ist wesentlich kleiner als die Fläche des
Druckfelds 18 in Fig. 6, in welcher das Druckfeld für den Fall, wenn die
Lagerspielhöhe h2 annähernd Null ist, abgebildet ist. Demzufolge ist auch die
Gleitschuhabdruckskraft FAB in diesem Fall kleiner. Je größer die Lagerspielhöhe h2
unter dem Gleitschuh ist, desto niedriger ist die Gleitschuhabdruckskraft FAB. Die
Gleitschuhabdruckskraft FAB ist demzufolge indirekt proportional der
Lagerspielhöhe h2 unter der Gleitfläche 17.
Der qualitative Vergleich der Gleitschuhbalance B in Abhängigkeit von der
Lagerspielhöhe h2 ist in Fig. 8 dargestellt. Die dick gestrichelte Linie 19 zeigt den
Verlauf der Gleitschuhbalance B für herkömmliche Gleitschuhe. Die volle Linie 20
stellt den Verlauf der Gleitschuhbalance B für den erfindungsgemäßen Gleitschuh
dar. Es ist ersichtlich, daß der erfindungsgemäße Gleitschuh im Betrieb wesentlich
stabiler als ein herkömmlicher Gleitschuh funktioniert, weil zwischen
Lagerspielhöhe h2 und Balance B ein eindeutig ausgeprägter Zusammenhang
besteht. Bei einer durch eine beliebige Störung hervorgerufenen Vergrößerung der
Lagerspielhöhe (Spalthöhe) h2 sinkt die Balance, d. h. die Gleitschuhabdruckskraft
FAB wird kleiner als die Gleitschuhandruckskraft FAN. Durch den Kraftunterschied
FAB - FAN wird der Gleitschuh an die Abstützfläche gedrückt bis zur
Wiederherstellung des Gleichgewichts. Wird der Gleitschuh durch eine Störung an
die Abstützfläche gedrückt, verkleinert sich die Lagerspielhöhe und die
Gleitschuhbalance B wird größer, d. h. die Gleitschuhabdruckskraft FAB wird größer
als die Gleitschuhandruckskraft FAN. Der Gleitschuh wird von der Abstützfläche
abgehoben, bis wieder Kräftegleichgewicht herrscht. Im normalen Betrieb stellt sich
immer ein genau definierter Gleichgewichtszustand ein.
Mathematisch kann nachgewiesen werden, daß der Volumenstrom auch im
Gleichgewichtszustand unter dem erfindungsgemäßen Gleitschuh im allgemeinen
kleiner als der Volumenstrom unter dem herkömmlichen Gleitschuh ist. Die
Abhängigkeit des Volumenstroms unter dem Gleitschuh, d. h. der volumetrischen
Verluste, von der Lagerspielhöhe h2 ist ebenso in Fig. 8 dargestellt. Die dünn
gestrichelte Linie 21 gilt für herkömmliche Gleitschuhe, und die Strich-Punkt-Linie
22 gilt für erfindungsgemäße Gleitschuhe.
Die beschriebene Funktion des erfindungsgemäßen Gleitschuhs ist nur unter der
Bedingung gewährleistet, wenn die Gleitschuhspalthöhen h1 und h2 vergleichbar
sind, d. h. die Höhe h in Fig. 4 bis 6 sehr klein, vergleichbar mit der
Gleitschuhspalthöhe h2 ist. In der Praxis bedeutet dies, daß die Höhe h kleiner als
0,15 mm sein muß. Ob die Höhe h konstant oder nicht konstant ist, spielt in diesem
Zusammenhang keine bedeutende Rolle.
Der Gleitschuh mit erfindungsgemäßer Lagergeometrie läßt sich so auslegen, daß
die Gleitschuhabdruckskraft bzw. Tragfähigkeit FAB im Stillstand und bei niedrigen
Drehzahlen gleich der Gleitschuhandruckskraft FAN ist und die
Volumenstromverluste unter dem Gleitschuh trotzdem niedrig sind. Die
Lagerspielhöhe h2 unter dem Gleitschuh ist so zu wählen, daß die Summe der
Reibverluste und der volumetrischen Verluste bei gewünschten Betriebsparametern
minimal ist.
Für einige Anwendungen ist es vorteilhaft, den Gleitschuh 3 mit erfindungsgemäßer
Lagergeometrie mit einer Schmiermitteltasche 8 auszulegen. In diesem Fall ist der
innere Gleitschuhdurchmesser DI größer als der Durchmesser d der Zulauföffnung
10, wie in Fig. 9 dargestellt ist.
Das erfindungsgemäße Lager läßt sich sinngemäß auch für anders geformte
Abstützflächen anwenden. Fig. 10 zeigt ein Anwendungsbeispiel mit einer
Abstützfläche 4, die als äußere Oberfläche eines Zylinders ausgebildet ist, wie z. B.
in Radialkolbenmaschinen mit innerer Kolbenabstützung oder bei Radialgleitlagern.
In Fig. 11 ist eine Anwendung mit einer Abstützfläche 4, die ähnlich wie bei
Radialkolbenmaschinen mit äußerer Kolbenabstützung als innere Oberfläche eines
hohlen Zylinders ausgebildet ist, dargestellt.
Das erfindungsgemäße Prinzip erlaubt auch solche Lagerkonstruktionen, bei
welchen die Lagerdichtfläche, d. h. der Bereich 17 der Gleit- und Dichtfläche 6 des
Gleitschuhs 3, verschieden von einer Kreisringfläche ausgebildet ist. Mögliche
Dichtflächenformen sind z. B. Rechteck, Oval, usw. Fig. 12 zeigt ein Beispiel einer
solchen Konstruktion, wobei die Dichtfläche 17 als ein Rechteck mit abgerundeten
Ecken ausgebildet ist.
Der Gleitschuh mit erfindungsgemäßer Lagergeometrie ist ohne weiteres auch bei
solchen Kolbenkonstruktionen anwendbar, bei welchen die Kugel am Gleitschuh
angeordnet ist und die innere Kugelkalotte im Kolben ausgebildet ist, wie
beispielhaft in Fig. 13 dargestellt.
Die vorgeschlagenen Gleitschuhe weisen bei der erfindungsgemäßen Auslegung
niedrigere Reibung und dadurch höhere hydraulisch-mechanische Wirkungsgrade
bei niedrigeren Drehzahlen und beim Anlauf sowie wesentlich niedrigere
volumetrische Verluste bei niedrigeren Drehzahlen und beim Anlauf auf.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß keine Düsen oder andere Drosseln im
Schmiermittelfluidzulauf zu den Gleitflächen des Lagers notwendig sind.
Das erfindungsgemäße Prinzip ist auch für andere Arten hydrostatisch entlasteter
Lager sinngemäß anwendbar. Fig. 14 zeigt ein Beispiel eines Ringkammerlagers mit
erfindungsgemäßer Lagergeometrie. Die Druckflüssigkeit wird durch ein oder
mehrere Zulaufkanäle 23 in die sehr flache ringförmige Aussparung 24 geführt. Die
Höhe h der Aussparung 24 muß vergleichbar mit der Lagerspielhöhe h2 sein. Die
Aussparung 24 wird durch die äußere Dichtfläche 25 und die innere Dichtfläche 26
abgegrenzt. Beim Anliegen des Gleitstücks 27 auf der Abstützfläche 29 des Trägers
28 entsteht zwischen den Dichtflächen 25 und 26 und der Abstützfläche 29 eine
vernachlässigbare Lagerspielhöhe h2 < 0. Das Druckfeld im Spalt zwischen der
Abstützfläche 29 und der der Abstützfläche zugewandten Lagerfläche ist dann,
analog wie beim Gleitschuh, (siehe Fig. 6 und 7) von der Lagerspielhöhe h2
abhängig. Die Lagerbalance und der Volumenstrom im Lagerspalt verlaufen
qualitativ ähnlich, wie es in Fig. 8 für den Gleitschuh dargestellt ist.
Für die Funktion des erfindungsgemäßen Lagers ist es gleichgültig, in welchem Teil
die Aussparung 24 ausgebildet ist. In Fig. 15 ist ein hydrostatisch entlastetes
Ringkammerlager mit erfindungsgemäßer Lagergeometrie dargestellt, wobei die
erfindungsgemäßen Aussparungen 24 auf der Abstützfläche 29 des Gegenstücks 27
angeordnet sind. Diese Auslegungsfreiheit ist allerdings nur dann möglich, wenn die
Relativbewegung der Teile 27 und 28 eine Rotation um die senkrechte Lagerachse
ist. Auch eine Rotation der beiden Teile in entgegengesetzter Drehrichtung ist
vorstellbar.
Die oben beschriebenen hydrostatisch entlasteten Lager können auch mit einer oder
mehreren beliebig geformten Schmiermitteltaschen, deren Tiefe H viel größer als die
Tiefe h der Aussparungen 24 ist, ausgebildet sein. In Fig. 16 ist ein Beispiel eines
Mehrflächen-Axiallagers mit erfindungsgemäßer Lagergeometrie mit zwei
zusätzlichen Schmiermitteltaschen 30 und 31 dargestellt. Solche
Schmiermitteltaschen können an beliebigen Stellen innerhalb der Aussparungen 24
angeordnet sein. Weil in diesen Schmiermitteltaschen infolge der großen Tiefe ein
annähernd konstanter Druck herrscht, besteht die Möglichkeit durch die Größe und
Lage der Schmiermitteltaschen, die Tragfähigkeit des Lagers und die Lage ihres
Angriffspunkts zu beeinflussen. Die Schmiermitteltaschen können mit
unterschiedlichen Drücken, z. B. die Schmiermitteltasche 30 mit Niederdruck und die
Schmiermitteltasche 31 mit Hochdruck, beaufschlagt werden. Auf solche Weise
gestaltete Lager eignen sich bevorzugt für die Lagerung von exzentrisch belasteten
Teilen.
Die flache Aussparung 24 kann ringförmig, wie in Fig. 14 dargestellt, oder beliebig
anders, z. B. voneinander getrennt, wie in Fig. 16 dargestellt, ausgebildet sein. In Fig.
17 sind zum besseren Verständnis vergrößerte Teilschnitte B, C und D des Lagers in
Fig. 16 dargestellt.
Eine praktische Anwendung eines erfindungsgemäßen hydrostatisch entlasteten
Ringkammerlagers zeigt Fig. 18. Es handelt sich um die Lagerung eines
Zylinderblocks 32 auf einem ebenen Steuerspiegel 33 in einer hydrostatischen
Axialkolbenmaschine. Der rotierende Zylinderblock 32 wird durch die in Zylindern
35 entstehenden Druckkräfte auf den stehenden Steuerspiegel 33 gedrückt. Die
erfindungsgemäße Aussparung 24 ist beispielhaft am Zylinderblock 32 ausgebildet.
In Fig. 19 ist beispielhaft die Lagerung eines Zylinderblocks 32 auf einem
sphärischen Steuerspiegel 34 in einer Axialkolbenmaschine abgebildet. Die
erfindungsgemäße Lagergeometrie ist durch die Aussparung 24 auf dem
Steuerspiegel 34 gebildet.
In Fig. 20 ist ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Einflächen-Axiallager
mit erfindungsgemäßer Lagergeometrie dargestellt, bei welchem die Aussparung 46
eine unregelmäßige Oberfläche aufweist. Diese Unregelmäßigkeit der inneren
Oberfläche der Aussparung ist zulässig, solange die maximale Tiefe h der
Aussparung 46 in dem angegebenen Bereich liegt, d. h. sehr klein ist, damit sich die
beschriebene Spaltströmung ausbilden kann.
Fig. 21 zeigt ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Einflächen-Axiallager
mit der erfindungsgemäßen Lagergeometrie, welches der Darstellung in Fig. 20
entspricht, bei welchem jedoch das Gleitstück 40 auf dem Träger 42 anliegt, so daß
gilt h2 = 0.
Fig. 22 stellt ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Einflächen-Axiallager
mit einer erfindungsgemäßen Lagergeometrie ähnlich dem gemäß Fig. 20 dar.
Dieses dargestellte Einflächen-Axiallager weist jedoch im Gegensatz zum
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 20 Schmiermitteltaschen 49 auf, wobei das
Schmiermittelfluid durch einen Verbindungskanal 47 mit zumindest einer
Schmiermitteltasche direkt verbunden ist. Die zweite Schmiermitteltasche ist über
die Aussparung 46 indirekt mit dem Verbindungskanal verbunden. In Fig. 22 ist der
Zustand beim Anliegen des Gleitstückes 40 auf dem Träger 42 gezeigt, d. h. bei h2 = 0.
In Fig. 23 ist ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Ringkammerlager
dargestellt, welches ebenfalls als Einflächen-Axiallager ausgestaltet ist und eine
erfindungsgemäße Lagergeometrie aufweist, wobei das Lager im Zustand des
Anliegens des Gleitstückes 40 auf dem Träger 42 gezeigt ist, d. h. bei h2 = 0. Die
Ansicht B-B entspricht dabei einer Blickrichtung von rechts, d. h. auf den Träger,
durch welchen der Verbindungskanal 47 zumindest zu einer Aussparung 46 geführt
ist. Die Ansicht A-A stellt die Ansicht gemäß der Blickrichtung nach rechts dar, d. h.
eine Draufsicht auf die Dicht- und Gleitfläche des Gleitstücks.
Fig. 24 stellt ein verallgemeinertes hydrostatisch entlastetes Ringkammerlager dar,
welches als Mehrflächen-Axiallager gestaltet ist und ebenfalls die erfindungsgemäße
Lagergeometrie aufweist. Die Darstellung zeigt den Zustand des Anliegens des
Gleitstücks 40 auf dem Träger 42, d. h. ebenfalls bei h2 = 0. Der prinzipielle Aufbau
dieses Mehrflächen-Axiallagers entspricht dem des Einflächen-Axiallagers. Bei dem
dargestellten Mehrflächen-Axiallager sind jeweils Schmiermitteltaschen 52 in dem
Träger 42 und in dem Gleitstück 40 ausgebildet, wobei die Schmiermitteltaschen 52
über Verbindungskanäle 47 durch das Gleitstück 40 einerseits und auch durch den
Träger 42 mit der Schmiermittelfluidzufuhr verbunden sind. Der abdichtende
Abschnitt der Gleit- und Dichtfläche 43 ist dabei jeweils durch Kreisringflächen 50,
51 gebildet, zwischen denen die Aussparung 46 in Form einer Ringfläche 45
vorgesehen ist.
Claims (21)
1. Gleitlager, insbesondere für Gleitschuhe hydrostatischer Kolbenmaschinen,
welches einen eine Abstützfläche (4, 39, 41) aufweisenden Träger (5, 28, 42)
und ein darauf gleitendes, eine Gleit- und Dichtfläche (6, 29, 43) aufweisendes
Gleitstück (3, 27, 40) besitzt, wobei zwischen der Abstützfläche (4, 39, 41) und
einem dichtenden Abschnitt (17, 25, 26, 44, 50, 51) der Gleit- und Dichtfläche
(6, 29, 43) eine Lagerspielhöhe (h2) vorgesehen ist und die Gleit- und Dichtflä
che (6, 29, 43) mit mindestens einer flachen, durch den dichtenden Abschnitt
(17, 25, 26, 44, 50, 51) der Gleit- und Dichtfläche (6, 29, 43) abgegrenzten
Aussparung (16, 24, 46) einer Tiefe h versehen ist, welche über mindestens ei
nen Verbindungskanal (9, 23, 47) hydraulisch mit einer Druckquelle für ein
Schmiermittelfluid direkt verbunden ist, wobei die Lagerspielhöhe im wesentli
chen der Tiefe der Aussparung (16, 24, 46) gegenüber der Gleit- und Dichtflä
che (6, 29, 43) entspricht, wobei die Tiefe kleiner als 50 µm ist.
2. Gleitlager nach Anspruch 1, bei welchem im Bereich der Aussparung (16, 24,
46) mindestens eine Schmiermitteltasche (8, 30, 31, 49, 52) der Höhe H vor
gesehen ist, wobei H wesentlich größer als h ist.
3. Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Aussparung (16, 24, 46) in
der Abstützfläche (4, 39, 41) ausgebildet ist.
4. Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Aussparung (16, 24, 46)
sowohl in der Gleit- und Dichtfläche (6, 29, 43) als auch in der Abstützfläche
(4, 39, 41) ausgebildet ist.
5. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Abstützfläche
(4, 39, 41) als eine Ebene ausgebildet ist.
6. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Abstützfläche
(4, 39, 41) als äußere Oberfläche eines Zylinders ausgebildet ist.
7. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Abstützfläche
(4, 39, 41) als innere Oberfläche eines hohlen Zylinders ausgebildet ist.
8. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Abstützfläche
(4, 39, 41) als äußere Oberfläche einer Kugel ausgebildet ist.
9. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Abstützfläche
(4, 39, 41) als innere Oberfläche einer hohlen Kugel ausgebildet ist.
10. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem der dichtende Ab
schnitt (17, 25, 26, 44, 50, 51) der Gleit- und Dichtfläche (6, 29, 43) als Kreis
ring, Rechteck oder Oval ausgebildet ist.
11. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem die Breite des
dichtenden Abschnitts (17, 25, 26, 44, 50, 51) der Gleit- und Dichtfläche (6, 29,
43) gleich Null ist, so daß beim Anliegen des Gleitstücks (3, 27, 40) auf der
Abstützfläche (4, 39, 41) die Berührung zwischen dem Gleitstück (3, 27, 40)
und seiner Abstützfläche linienförmig ist.
12. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem die Aussparung
(16, 24, 46) durch Ätzen hergestellt ist.
13. Hydrostatische Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauart mit einem
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 und 8 bis 12 für deren Gleitschuhe
und Schrägscheibe.
14. Hydrostatische Radialkolbenmaschine mit einem Gleitlager nach einem der
Ansprüche 1, 2 und 6 bis 12 für deren Gleitschuhe.
15. Hydrostatische Axialkolbenmaschine mit einem Gleitlager nach einem der An
sprüche 1 bis 5 und 8 bis 12 für deren Lagerung des Zylinderblocks auf dem
Steuerspiegel.
16. Hydrostatische Radialkolbenmaschine mit einem Gleitlager nach einem der
Ansprüche 1 bis 5 und 8 bis 12 für die Lagerung des Steuerspiegels.
17. Hydrostatische Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauart mit einem
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 7, 9, 10 und 12 für die Lagerung
von deren Schrägscheibe.
18. Hydrostatische Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauart mit einem Gleitla
ger nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 8 bis 12 für deren Lagerung der
Welle mit einem Triebflansch.
19. Hydrostatische Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauart mit einem Gleitla
ger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 7, 9, 10 und 12 für die Lagerung von de
ren Steuerscheibe.
20. Radiale Lagerung einer Welle mit einem Gleitlager nach einem der Ansprüche
1 bis 4, 6, 7, 10 und 12.
21. Axiale Lagerung einer Welle mit einem Gleitlager nach einem der Ansprüche 1
bis 5 und 8 bis 12.
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Representative=s name: LESKE, THOMAS, DIPL.-ING. DR.-ING. DR.-ING.HAB, DE Effective date: 20140512 |
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