DE3901265A1 - Hydrodynamic sliding thrust (locating, plain)-bearing segment - Google Patents
Hydrodynamic sliding thrust (locating, plain)-bearing segmentInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Axialgleitlagersegment mit einer dem Gleitpartner zugewandten Gleitfläche und mit auf der der Gleitfläche abgewandten Seite angebrachten Erhöhungen zur Abstützung auf einer ebenen Unterlage.The invention relates to a hydrodynamic Axial plain bearing segment with one of the sliding partners facing sliding surface and with on the Raised elevations facing away from the sliding surface for support on a flat surface.
Zur axialen Lagerung der Kurbelwelle im Motor werden Paßlager oder lose Anlaufscheiben eingesetzt. Bei derartigen Anlaufscheiben ist eine exakte Parallelität unerwünscht. Die Anlaufscheibe würde in diesem Fall an der Kurbelwellenwange kleben und die Bildung eines hydrodynamischen Schmierspaltes wäre unmöglich. Dieser Schmierspalt ist jedoch erforderlich, damit das Schmiermittel die Reibung der Gleitpartner niedrig hält, deren Verschleiß verhindert und die Reibungswärme und etwaige Verschleißpartikel von der Gleitstelle abführt.For the axial mounting of the crankshaft in the engine Fitting bearings or loose thrust washers are used. At such thrust washers is an exact parallelism undesirable. The thrust washer would be in this case stick to the crankshaft cheek and the formation of a hydrodynamic lubrication gap would be impossible. This Lubrication gap is however required for that Lubricants keep the friction of the sliding partners low holds, prevents their wear and the Frictional heat and any wear particles from the Dissipates floating point.
Da für den Aufbau des hydrodynamischen Druckes und damit für die Tragfähigkeit eines Axiallagers dieser konvergente Schmierspalt aber unbedingt erforderlich ist, muß er in die Lauffläche des Axiallagers eingearbeitet werden. Hierzu sind meistens an der Lauffläche der stillstehenden Scheibe in Umlaufrichtung verjüngte Keilflächen vorgesehen, an die sich Rastflächen zur Abstützung im Stillstand anschließen. Die Keilflächen können durch Schaben oder Hinterdrehen angebracht werden. Die Herstellung der Kreisflächen ist im Rahmen einer preisgünstigen Serienfertigung sehr aufwendig und bringt aus den folgenden Gründen nur eine geringe Verbesserung der hydrodynamischen Verhältnisse: As for the building of the hydrodynamic pressure and thus for the load-bearing capacity of a thrust bearing convergent lubrication gap is absolutely necessary it must be in the tread of the thrust bearing be incorporated. This is mostly at the Tread of the stationary disc in Circumferential direction tapered wedge surfaces provided the rest areas for support at standstill connect. The wedge surfaces can be scraped or Be turned behind. The manufacture of the Circular areas is affordable Series production is very complex and brings Little improvement in the following reasons hydrodynamic conditions:
- a) Bedingt durch Fertigungstoleranzen und Genauigkeit können die Keilflächen nicht mit dem für die Hydrodynamik notwendigen eng begrenzten Höhen/Längenverhältnis erzeugt werden.a) Due to manufacturing tolerances and accuracy the wedge surfaces can not with the for Hydrodynamics necessary strictly limited Height / length ratio are generated.
- b) Keilflächen mit festliegender Neigung können nur für einen Betriebszustand, d.h. Belastung, Drehzahl, Drehrichtung usw. richtig dimensioniert sein.b) Wedge surfaces with a fixed inclination can only for an operating state, i.e. Burden, Speed, direction of rotation etc. correctly dimensioned be.
Aus der DE-PS 10 65 671 ist es bekannt, die ruhende Anlauffläche an Rücken mit radialen Ausnehmungen zu versehen, so daß sie nur auf einzelnen Füßchen aufliegt. Durch diese Ausbildung des Auflagerückens kann die Lauffläche an den freitragenden Stellen durch Pressen um einige hundertstel Millimeter durchgebeult werden. Hierdurch entsteht eine keilförmige, unterteilte Lauffläche mit hydrodynamischer Tragfähigkeit. Derartige Anlaufscheiben haben zwar den Vorteil, daß Keilflächen für beide Drehrichtungen vorhanden sind, jedoch den Nachteil, daß die Keilflächen aufgrund der bleibenden Verformung für alle Anwendungsfälle die gleiche Gestalt aufweisen. Der Schmierspalt kann sich an die jeweiligen Belastungsverhältnisse nicht selbsttätig optimal anpassen und so eine optimale Tragfähigkeit des Lagers gewährleisten.From DE-PS 10 65 671 it is known that the dormant Contact surface on the back with radial recesses provided so that they only on individual feet lies on. Through this formation of the backrest can through the tread on the cantilevered areas Presses bulged a few hundredths of a millimeter will. This creates a wedge-shaped, divided tread with hydrodynamic Load capacity. Such thrust washers have the advantage that wedge surfaces for both directions of rotation are present, however, the disadvantage that the Wedge surfaces due to the permanent deformation for all applications have the same shape. The lubrication gap can adapt to the respective Load conditions are not automatically optimal adjust and thus an optimal bearing capacity of the bearing guarantee.
Dies führt dazu, daß bei der axialen Lagerung von Kurbelwellen in Motoren mit starker Mischreibung zu rechnen ist, was hohe Anforderungen an den Lagerwerkstoff stellt und immer wieder zum Ausfall und zu Beschädigungen der beiden Gleitpartner führt. This leads to the fact that in the axial storage of Crankshafts in engines with strong mixed friction counting is what high demands on the Bearing material and always fails and leads to damage to the two sliding partners.
Aus der CH-PS 1 84 945 ist es bekannt, die Abstützungen jeweils zwischen zwei Schmiernuten anzubringen, so daß bei Rotation des Gleitpartners Schmiermittel von der Schmiernut zwischen die Gleitfläche der Anlaufscheibe und dem Gleitpartner hereingezogen wird. Hierbei wird die Anlaufscheibe elastisch deformiert, wobei ein keilförmiger Zwischenraum zwischen der Anlaufscheibe und dem Gleitpartner gebildet wird, indem ein Druck entsteht, der die Lagerbelastung aufnimmt, ohne daß sich die Anlaufscheibe und der Gleitpartner direkt berühren. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß damit noch nicht für alle Belastungsfälle die optimale Schmierspaltgeometrie eingestellt ist, was ebenfalls zu einem erhöhten Verschleiß führt. Der Schmierspalt kann zu steil werden, so daß Mischreibung auftritt.From CH-PS 1 84 945 it is known the supports to be installed between two lubrication grooves, so that when the sliding partner rotates, lubricant from the Lubrication groove between the sliding surface of the thrust washer and the sliding partner is drawn in. Here will the thrust washer is deformed elastically, a wedge-shaped space between the thrust washer and the sliding partner is formed by a pressure arises, which takes up the bearing load without the thrust washer and the sliding partner directly touch. However, this arrangement has the disadvantage that not the optimum for all load cases Lubrication gap geometry is set, which also increases leads to increased wear. The lubrication gap can become too steep so that mixed friction occurs.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein Axialgleitlagersegment für Verbrennungsmotoren zu schaffen, bei dem sich im Betrieb, sobald der Mischreibungsbereich verlassen worden ist, die jeweils optimale Schmierspaltgeometrie einstellt.The object of the present invention is therefore a Axial plain bearing segment for internal combustion engines too create, which is in operation as soon as the Mixed friction area has been left, respectively sets the optimal lubrication gap geometry.
Diese Aufgabe wird mit einem hydrodynamischen Axialgleitlagersegment gelöst, bei dem der Abstand benachbarter Erhöhungen durch folgende Gleichung beschrieben wird:This task is done with a hydrodynamic Axial plain bearing segment solved where the distance neighboring increases by the following equation is described:
Hierin bedeuten:Here mean:
h₀=minimale Schmierspaltdicke
E st=Elastizitätsmodul des Gleitlagermaterials in
N/m²
D=Dicke des Anlaufscheibensegmentes
η=dynamische Viskosität des Schmiermittels
d m=mittlerer Durchmesser des Axialgleitlagersegmentes
(arithm. Mittel von Innen- und Außendurchmesser)
und
n=Drehzahl des rotierenden Gleitpartners. h ₀ = minimum lubrication gap thickness
E st = modulus of elasticity of the plain bearing material in N / m²
D = thickness of the thrust washer segment
η = dynamic viscosity of the lubricant
d m = average diameter of the axial plain bearing segment (arithmic mean of the inside and outside diameter) and
n = speed of the rotating sliding partner.
Unter der minimalen Schmierspaltdicke wird diejenige Schmierspaltdicke verstanden, die erforderlich ist, damit überhaupt eine mischreibungsfreie Schmierung vorhanden ist. Das bedeutet, daß die minimale Schmierspaltdicke größer gleich der Summe der Rauhigkeiten und der Welligkeiten der beteiligten Gleitpartner sein muß. Eine brauchbare Abschätzung istThat is below the minimum lubrication gap thickness Understand the lubrication gap thickness that is required thus a lubrication free of mixed friction at all is available. That means the minimum Lubrication gap thickness greater than or equal to the sum of the Roughness and the ripples of those involved Must be a sliding partner. A useful estimate is
h₀=0,5×d m×10-4. h ₀ = 0.5 × d m × 10 -4 .
Unter der optimalen Schmierspaltdicke versteht man diejenige Schmierspaltdicke, die bei hydrodynamischer Schmierung die Maximalbelastung des Lagers gewährleistet. Dies bedeutet, daß bei der optimalen Schmierspaltdicke die maximale Tragkraftkennzahl erreicht wird.The optimal lubrication gap thickness is understood the lubrication gap thickness that with hydrodynamic Lubrication the maximum load on the bearing guaranteed. This means that at the optimal Lubrication gap thickness is the maximum load index is achieved.
Es hat sich nun überraschend gezeigt, daß diese maximale Tragkraftkennzahl dann erreicht wird, wenn die Erhöhungen für die gewählten Materialien den durch die obige Formel beschriebenen Abstand aufweisen.It has now surprisingly been found that this maximum load capacity index is reached when the increases for the materials chosen by the have the distance described above.
Wird der unter Belastung stehende Gleitpartner in Rotation versetzt, so übt dieser über das Schmiermittel einen Druck auf das Axialgleitlagersegment aus, das sich zwischen den Erhöhungen entsprechend der jeweiligen Belastung mehr oder weniger stark durchbiegt. Diese Durchbiegung hat eine Änderung der Schmierspaltgeometrie zur Folge und zwar in der Weise, daß für alle Belastungsfälle optimale Bedingungen herrschen.If the sliding partner under load in Rotation offset, so this exercises over the Lubricant put pressure on that Axial plain bearing segment, which is between the Increases according to the respective load more or deflects less. This deflection has a change in the lubrication gap geometry and in such a way that for all stress cases optimal conditions prevail.
Damit ein Aufliegen der durchgebogenen Abschnitte des Axialgleitlagersegmentes vermieden wird, müssen die Erhöhungen eine entsprechende Mindesthöhe aufweisen. Für die meisten Anwendungsfälle ist eine Mindesthöhe von 20 µm erforderlich.So that the bent sections of the Axial plain bearing segment is avoided, the Increases have a corresponding minimum amount. There is a minimum height for most applications of 20 µm is required.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind in der Gleitfläche noch radial verlaufende Schmiernuten angeordnet, die jeweils zwischen zwei Erhöhungen angeordnet sind.According to a further embodiment, the Radially running lubrication grooves on the sliding surface arranged, each between two increases are arranged.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention explained below with reference to the drawing.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 ein Axialgleitlager in Seitenansicht im unbelasteten Zustand; Figure 1 is an axial plain bearing in side view in the unloaded state.
Fig. 2 ein Axialgleitlager in Seitenansicht im belasteten Zustand und Fig. 2 is an axial plain bearing in side view in the loaded state and
Fig. 3 die Draufsicht auf die Unterseite eines Axialgleitlagersegmentes. Fig. 3 is a plan view of the underside of an axial plain bearing segment.
In der Fig. 1 ist die Seitenansicht des erfindungsgemäßen Axialgleitlagersegmentes 1 dargestellt. Dieses Axialgleitlagersegment 1 liegt auf der Gehäusewand 3 auf. An der Unterseite des Axialgleitlagersegmentes 1 sind im Abstand 1 Erhöhungen 4 a, 4 b angeordnet. In der hier gezeigten Ausführungsform sind die Erhöhungen durch Einprägen einer radial verlaufenden Nut 8 erzeugt worden, so daß jeweils zwei dicht beieinander liegende Erhöhungen 4 a und 4 b gebildet werden. Es ist aber auch möglich, anstelle zweier Erhöhungen jeweils nur eine Erhöhung vorzusehen. Die Höhe H der Erhöhungen wird so groß gewählt, daß für alle Belastungsfälle für die gewählten Materialien das Anlaufscheibensegment nicht auf der Gehäusewand 3 aufliegen kann. Zwischen der Gleitfläche des Axialgleitlagersegmentes 1 und dem Gleitpartner 2 ist eine Schmiermittelschicht 6 vorgesehen. Zusätzlich weist die Gleitschicht noch zusätzliche radial verlaufende Schmiermittelnuten 5 auf. Diese sind jedoch nicht unbedingt erforderlich. Im unbelasteten Zustand ist der Abstand zwischen der Gleitfläche und dem Gleitpartner bis auf die Schmiermittelnuten überall gleich groß. Die gezeigten Abmessungen sind übertrieben dargestellt, um die erfindungsgemäßen Merkmale deutlicher herausstellen zu können.In Fig. 1 the side view of Axialgleitlagersegmentes 1 according to the invention. This axial slide bearing segment 1 rests on the housing wall 3 . On the underside of the axial plain bearing segment 1 1 increases 4 a , 4 b are arranged at a distance. In the embodiment shown here, the elevations were generated by embossing a radially extending groove 8 , so that in each case two elevations 4 a and 4 b lying close together are formed. However, it is also possible to provide only one increase instead of two increases. The height H of the elevations is chosen so large that the thrust washer segment cannot rest on the housing wall 3 for all loading cases for the selected materials. A lubricant layer 6 is provided between the sliding surface of the axial sliding bearing segment 1 and the sliding partner 2 . In addition, the sliding layer has additional radial lubricant grooves 5 . However, these are not absolutely necessary. In the unloaded state, the distance between the sliding surface and the sliding partner is the same everywhere except for the lubricant grooves. The dimensions shown are exaggerated in order to be able to emphasize the features of the invention more clearly.
In der Fig. 2 ist das in Fig. 1 gezeigte Gleitlager unter Belastung dargestellt. Es ist deutlich zu sehen, daß sich das Axialgleitlagersegment zwischen den Erhöhungen 4 a und 4 b nach unten durchbiegt, was eine entsprechende Wölbung 7 an der Gleitflächenseite zur Folge hat. Der minimale Abstand zwischen der Wölbung 7 und dem Gleitpartner 2 entspricht der minimalen Schmierspaltdicke h o . Auf diese Weise wird eine der Anzahl der Erhöhungen entsprechende Anzahl von keilförmigen Spalten erzeugt, deren Geometrie der optimalen Schmierspaltgeometrie entspricht. Die Rotationsrichtung des Gleitpartners 2 wird durch die Pfeile angedeutet. Wie ebenfalls in Fig. 2 zu sehen ist, liegen die Durchbiegungen des Axialgleitlagersegmentes 1 nicht auf der Gehäusewand 3 auf.In FIG. 2, the sliding bearing shown in Fig. 1 is shown under load. It can be clearly seen that the axial plain bearing segment bends downward between the elevations 4 a and 4 b , which results in a corresponding curvature 7 on the sliding surface side. The minimum distance between the curvature 7 and the sliding partner 2 corresponds to the minimum lubrication gap thickness h o . In this way, a number of wedge-shaped gaps corresponding to the number of increases is generated, the geometry of which corresponds to the optimal lubrication gap geometry. The direction of rotation of the sliding partner 2 is indicated by the arrows. As can also be seen in FIG. 2, the deflections of the axial plain bearing segment 1 do not rest on the housing wall 3 .
In der nachfolgenden Tabelle ist der Abstand der Erhöhungen für drei beispielhafte Axialgleitlagersegmentdurchmesser angegeben. In the table below, the distance is the Increases for three exemplary Axial plain bearing segment diameter specified.
Der Wert E st = 210 000 N/mm2 bezieht sich auf ein Axialgleitlagersegment mit einem Stahlträger. Der Viskositätswert 40 mP s bezieht sich auf ein handelsübliches Motorenöl. Für die mittleren Durchmesser 30, 80 bzw. 120 mm ergeben sich mit den genannten Parametern 5, 12 bzw. 15 Erhöhungen.The value E st = 210,000 N / mm 2 relates to an axial plain bearing segment with a steel beam. The viscosity value 40 mP s refers to a commercially available engine oil. For the mean diameters 30, 80 and 120 mm, the parameters mentioned result in 5, 12 and 15 increases.
In der Fig. 3 ist die Draufsicht auf ein Axialgleitlagersegment gemäß Beispiel Nr. 1 dargestellt. Die fünf Erhöhungen 4 sind gleichmäßig auf der Unterseite des Axialgleitlagersegmentes 1 verteilt. Anstatt einer Doppelerhöhung, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist lediglich jeweils eine Erhöhung 4 an der Unterseite des Axialgleitlagersegmentes 1 angeformt.In FIG. 3, the plan view is displayed on a Axialgleitlagersegment according to Example No.. 1,. The five elevations 4 are evenly distributed on the underside of the axial plain bearing segment 1 . Instead of a double increase, as shown in FIGS. 1 and 2, only one increase 4 is formed on the underside of the axial plain bearing segment 1 .
Bezugszeichenliste.Reference symbol list.
1 - Axialgleitlagersegment
2 - Gleitpartner
3 - Gehäusewand
4 - Erhöhungen
4 a - Erhöhungen
4 b - Erhöhungen
5 - Schmiermittelnut
6 - Schmiermittel
7 - Wölbung
8 - Nut 1 - axial plain bearing segment
2 - sliding partner
3 - housing wall
4 - increases
4 a - increases
4 b - increases
5 - Lubricant groove
6 - lubricant
7 - curvature
8 - groove
Claims (3)
E st=Elastizitätsmodul des Stahls des Axialgleitlagersegements
D=Dicke des Stahls des Axialgleitlagers
h=dynamische Viskosität des Schmiermittels
d m=mittlerer Durchmesser des Axialgleitlagers (arithm. Mittel von Innen- und Außendurchmesser)
n=Drehzahl des rotierenden Gleitpartnersbedeuten.1. hydrodynamic axial plain bearing segment with a sliding surface facing the sliding partner and with raised portions on the side facing away from the sliding surface for support on a flat surface, characterized in that the distance between adjacent raised portions ( 4 ) is, where h ₀ = minimum lubrication gap thickness
E st = modulus of elasticity of the steel of the axial plain bearing segment
D = thickness of the steel of the axial plain bearing
h = dynamic viscosity of the lubricant
d m = average diameter of the axial plain bearing (arithmetic mean of the inside and outside diameter)
n = speed of the rotating sliding partner.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19893901265 DE3901265A1 (en) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | Hydrodynamic sliding thrust (locating, plain)-bearing segment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19893901265 DE3901265A1 (en) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | Hydrodynamic sliding thrust (locating, plain)-bearing segment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3901265A1 true DE3901265A1 (en) | 1990-07-19 |
Family
ID=6372261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19893901265 Withdrawn DE3901265A1 (en) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | Hydrodynamic sliding thrust (locating, plain)-bearing segment |
Country Status (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: GLYCO AG, 6200 WIESBADEN, DE |
|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |