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Die
Erfindung betrifft ein Axiallager der im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 angegebenen Art zur Lagerung einer rotierbaren Welle. Weiterhin
betrifft die Erfindung einen Abgasturbolader der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 12 angegebenen Art sowie ferner ein Verfahren
zur Herstellung eines Axiallagers gemäß dem Patentanspruch
13.
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Aus
der europäischen Patentschrift
EP 1 644 647 B1 geht ein
Axiallager zur Lagerung einer rotierbaren Welle hervor. Das Axiallager
weist einen fest mit einem Lagergehäuse verbundenen ersten
Lagerkörper und einen mit der Welle rotierenden zweiten Lagerkörper
auf. Das Axiallager umfasst eine im wesentlichen ebene Gleitfläche
und mindestens eine mit dieser einen dazwischen liegenden Schmierspalt ausbildenden
Lagerfläche in Form einer Kreisringfläche mit
einem Flächenprofil, wobei die Lagerfläche mindestens
drei sich in radialer Richtung erstreckende Schmierölnuten
aufweist. Das Flächenprofil weist zwischen den Schmierölnuten
jeweils eine Keilfläche sowie sich an die Keilfläche
angrenzend ausgebildete Rastfläche auf, wobei zwischen
der Keilfläche und der an die Keilfläche angrenzend
ausgebildete Rastfläche eine Verbindungskante ausgebildet
ist. Die Verbindungskante ist sich radial geradlinig erstreckend
ausgebildet. Ein Abgasturbolader und/oder ein Verfahren zur Herstellung
des Axiallagers sind nicht angegeben.
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Ausgehend
vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein
Axiallager für eine rotierbare Welle anzugeben, welches
neben verbesserten Laufeigenschaften eine höhere Tragkraft bei
gleichzeitig verbesserten Verschleißeigenschaften aufweist.
Gleichzeitig ist es eine Aufgabe der Erfindung einen Abgasturbolader
bereitzustellen, welcher sich durch reduzierten Verschleiß bei
gleichzeitig verbesserten Wirkungsgraden auszeichnet. Zusätzlich
ist es eine Aufgabe der Erfindung ein wirtschaftliches und prozesssicheres
Verfahren zur Herstellung eines Axiallagers anzugeben.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Axiallager
für eine rotierbare Welle mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 sowie einem Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12
bzw. einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen
und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen
Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen
des Axiallagers als vorteilhafte Ausgestaltungen des Abgasturboladers
und umgekehrt anzusehen sind.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe des anzugebenden Axiallagers dadurch gelöst,
dass ein Axiallager zur Lagerung einer rotierbaren Welle, mit einem
fest mit einem Lagergehäuse verbundenen ersten Lagerkörper
und einem mit der Welle rotierenden zweiten Lagerkörper,
mit mindestens einer im wesentlichen ebenen Gleitfläche
und mindestens einer mit dieser einen dazwischen liegenden Schmierspalt
ausbildenden Lagerfläche in Form einer Kreisringfläche
mit einem Flächenprofil umfasst, wobei die Lagerfläche
mindestens drei sich in radialer Richtung erstreckende Schmierölnuten
aufweist, und das Flächenprofil zwischen den Schmierölnuten jeweils
eine Keilfläche sowie eine sich an die Keilfläche
angrenzend ausgebildete Rastfläche aufweist, wobei die
Keilfläche mindestens in Umfangsrichtung mindestens eine
Steigung aufweist, und zwischen der Keilfläche und der
an die Keilfläche angrenzend ausgebildete Rastfläche
eine Verbindungskante ausgebildet ist, wobei die Verbindungskante
sich in radialer Richtung und/oder Umfangsrichtung bogenförmig
erstreckend ausgebildet ist.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des
Axiallagers ist, dass ein aufgrund der sich in radialer Richtung
und/oder Umfangsrichtung bogenförmig erstreckend ausgebildeten
Verbindungskante hydrodynamisch verbesserter Übergang zwischen
der Keilfläche und der Rastfläche geschaffen ist.
Daraus resultiert ein stabilerer Schmierfilm, wodurch eine Verbesserung
der Laufeigenschaften im Betriebszustand des Axiallagers erzielbar
ist, da ein plötzlicher Zusammenbruch des Schmierfilms
reduziert ist. Dadurch ist sowohl eine Steigerung der Tragfähigkeit
des Axiallagers als auch eine Reduzierung des verschleißherbeiführenden
Festkörperkontaktes zwischen Lagerfläche und Gleitfläche
herbeiführbar.
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Als
auf eine Verbesserung der Laufeigenschaften insbesondere vorteilhaft
auswirkend hat sich die bogenförmig ausgebildete Verbindungskante,
welche gemäß einer mathematischen Funktion zweiter
Ordnung ausgebildet ist, herausgestellt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist die Verbindungskante sich über
eine Profiltiefe des Flächenprofils bogenförmig
erstreckend ausgebildet, wodurch eine zusätzliche Stabilisierung
des hydrodynamischen Schmierfilms herbeiführbar ist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung weist die Verbindungslinie einen ersten
Schnittpunkt mit einer Außenkante der Lagerfläche
und einen zweiten Schnittpunkt mit einer Innenkante der Lagerfläche auf,
wobei der erste Schnittpunkt und der zweite Schnittpunkt in einem
Bereich der Lagerfläche zwischen zwei benachbart positionierten
Schmierölnuten angeordnet sind. Neben einer Verbesserung
der hydrodynamischen Eigenschaften des Axiallagers kann mit Hilfe
dieser Ausgestaltung Einfluß auf das Einsatzgebiet des
Axiallagers genommen werden. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung
sind der erste Schnittpunkt auf einer ersten Kante der Keilfläche
und der zweite Schnittpunkt auf einer zweiten Kante der Rastfläche
positioniert, wobei die erste Kante weitestgehend einer ersten Schmierölnutwandung
einer Schmierölnut entspricht, welche einer Schmierölnut
aufweisend eine zweite Schmierölnutwandung, welcher die
zweite Kante weitestgehend entspricht, benachbart positioniert ist.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist darin zu sehen, dass ein lokal hydrodynamisch
optimierter Übergang zwischen der Keil- und Rastfläche
ausbildbar ist, und zwar insbesondere vor dem Hintergrund des Einsatzgebietes des
Axiallagers. Je nach Einsatzgebiet des Axiallagers sind der erste
Schnittpunkt und der zweite Schnittpunkt dementsprechend zu verändern,
so dass die effektiven Flächen der Rast- und Keilflächen einem
Anforderungsprofil einer Belastung entsprechend dem Einsatzgebiet
des Axiallagers anpassbar sind. Dies führt zu einer weiteren
Verbesserung der Laufeigenschaften und reduziertem Verschleiß des Axiallagers
in Abhängigkeit des Einsatzgebietes.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Axiallagers ist in einer für die Welle vorgesehenen Drehrichtung
der zweite Schnittpunkt dem ersten Schnittpunkt folgend positioniert,
wodurch eine effektive Schmierfilmverteilung sowohl in radialer
Richtung als auch in Umfangsrichtung realisierbar ist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist die Steigung der Keilfläche
in radialer Richtung und/oder Umfangsrichtung variabel. Der Vorteil
dieser Ausgestaltung ist, dass durch die in radialer Richtung variabel
ausgebildete Steigung der Keilfläche eine hydrodynamisch
verbesserte Kontur der Keilfläche geschaffen ist, woraus
eine homogenere Druckverteilung des Schmierfilms und dementsprechend
ein stabilerer Schmierfilm im Betrieb resultieren.
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In
einer weiteren Ausgestaltung weist die Steigung der Keilfläche
einen Übergang von einer positiven in eine negative Steigung
auf, wobei insbesondere vorteilhaft die Ausgestaltung der Keilfläche in
der Art ist, dass ausgehend von einem ersten Rand der Keilfläche,
an welchem die Steigung der Keilfläche einen positiven
Wert aufweist, der Wert der Steigung stetig abnimmt bis die Steigung
den Wert Null annimmt, um dann bis zu einem zweiten Rand der Keilfläche
der Wert der Steigung stetig zunehmend negative Werte aufweist.
Der Punkt in radialer Richtung, an welchem die Steigung den Wert
Null aufweist, liegt dabei in einem Bereich der Keilfläche, welcher
nahe dem zweiten Rand angeordnet ist. Dadurch verbessern sich die
Laufeigenschaften des Axiallagers, da die Druckverteilung des Schmierfilms wesentlich
homogener ist und ein plötzliches Zusammenbrechen der hydrodynamischen
Druckkräfte im Betrieb des Axiallagers vermeidbar ist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung weist das Axiallager mindestens eine Ölversorgungsbohrung auf,
welche in die Lagerfläche mündet und eine unrunde,
unsymmetrische und/oder frei geformte Austrittsöffnung
in der Lagerfläche aufweist, wobei der Flächenübergang
von der Austrittsöffnung zur Lagerfläche elastohydrodynamisch
verbessert ausgebildet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist,
dass die Ölversorgungsbohrungen direkt in der Lagerfläche
eingebracht sind, die durch ihre spezielle Ausgestaltung ihrer Austrittsöffnung
zur Lagerfläche hin eine definierte Zuführung
von Schmieröl im Schmierspalt ermöglichen, ohne
den hydrodynamischen Schmierzustand im Betrieb des Axiallagers,
d. h. bei vorherrschend schnell drehenden Relativbewegungen von Gleit-
und Lagerfläche zueinander, hinsichtlich Turbulenzen wesentlich
zu beeinflussen.
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Vorzugsweise
wird dabei das Schmiermittel unter Überdruck zugeführt.
Die Ausgestaltung der Austrittsöffnung der Ölversorgungsbohrung
ist dabei an die jeweilige konkrete Ausgestaltung des Axiallagers
und des Schmiermittels anzupassen. Beispielsweise kann die Austrittsöffnung
sternförmig ausgestaltet sein, oder in Form einer Ellipse.
Grundsätzlich wesentlich für eine elastohydrodynamisch
optimierte Ausgestaltung ist, dass ein Übergang einer Wandung der Ölversorgungsbohrung
zur Lagerfläche so ausgestaltet ist, dass im Betrieb des
Axiallagers möglichst wenig Verwirbelungen oder Abrisse
des Schmierfilms auftreten, beispielsweise durch Abrundung des Übergangs.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Lagerfläche
und/oder Gleitfläche zumindest teilweise eine Mikrostrukturierung
insbesondere im Bereich mindestens einer Keilfläche und/oder Rastfläche
auf, welche eine strömungsrichtende und mikrodynamische
Wirkung auf ein Schmiermedium hat. Durch die Mikrostrukturierung
ergibt sich eine strömungsrichtende und mikrodynamische
Wirkung auf das Schmiermittel, wodurch ein stabilerer Schmierfilm
herbeiführbar ist und somit die Tragkraft des Axiallagers
erhöht werden kann, wodurch schließlich die Laufeigenschaften
des Axiallagers weiter wesentlich verbessert und der Verschleiß des Axiallagers
weiter reduziert werden.
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Alternativ
oder additiv weist in einer weiteren Ausgestaltung des Axiallagers
die Gleit- und/oder Lagerfläche mindestens teilweise eine
reibungs- und/oder verschleißmindernde Oberflächenbeschichtung
auf, welche beispielsweise basierend auf einer Kohlenstoffbeschichtung
ausgestaltet ist. Dadurch ergeben sich weiter verbesserte Laufeigenschaften
und eine weitere Reduzierung des Verschleißes des Axiallagers.
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Einen
weiteren Aspekt der Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit
einem Gehäuse und einem Laufzeug, insbesondere umfassend
ein Verdichterrad und ein mit Hilfe einer Welle drehfest verbundenes
Turbinenrad, wobei erfindungsgemäß zur Lagerung
einer Welle des Laufzeugs das Gehäuse eine Axiallagerung
aufweist, welche gemäß einer der zuvor beschriebenen
Ausgestaltungen ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich für
den Abgasturbolader eine Verbesserung seines Wirkungsgrades, da
entsprechend den Ausgestaltungen des Axiallagers die Laufeigenschaften
verbessert sind, welche im Betrieb des Abgasturboladers wesentlichen
Einfluss auf den Wirkungsgrad des Abgasturboladers aufweisen. Des Weiteren
ist infolge der verbesserten Verschleißeigenschaften die
Lebensdauer des Abgasturboladers zu steigern.
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Die
Aufgabe hinsichtlich des anzugebenden Verfahrens zur Herstellung
eines Axiallagers wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass die Lagerfläche in einem ersten Schritt
mit Hilfe eines werkstoffabtragenden Verfahrens und in einem zweiten
Schritt mit Hilfe eines elektrochemischen Verfahrens bearbeitet wird.
Im Vergleich zu konventionellen Verfahren, bei denen die Lagerfläche
allein durch zerspanende Bearbeitung hergestellt wird, können
bei diesem Verfahren komplexe Oberflächen und Konturen
realisiert werden. Des Weiteren wird mit Hilfe der elektrochemischen
Bearbeitung der Lagerflächen eine Bearbeitung auf einfache
Art und Weise möglich, welche im Gegensatz zum üblichen Fräsverfahren
eines nur geringen Aufwands bedarf. Somit kann die Wirtschaftlichkeit
der Herstellung von elastohydrodynamischen optimierten Axiallagern
wesentlich verbessert werden.
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In
einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist das elektrochemische Verfahren ein gepulstes elektrochemisches
Verfahren, ein so genanntes PECM-Verfahren (Pulsed ElectroChemical
Machining), wobei kein direkter Kontakt zwischen einem Werkzeug
und dem Werkstück besteht. Im Gegensatz zum elektrochemischen
Verfahren liegt ein Bearbeitungsstrom nicht permanent an, sondern wird
gepulst zugeführt. Zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück
wird eine elektrische Spannung angelegt, wobei das Werkzeug als
Kathode und das Werkstück als Anode geschaltet wird. Zur
Bearbeitung wird ein zwischen der Kathode und der Anode existierender
Spalt mit einer Elektrolytlösung durchspült. Eine
Werkstoffabtragung erfolgt elektrochemisch und der vom Werkstück
(Anode) abgetragene Werkstoff wird als Metallhydroxid von der Elektrolytlösung
herausgespült. Im Gegensatz zum elektrochemischen Verfahren
weist das gepulste elektrochemische Verfahren eine wesentlich geringere Spaltbreite
auf und besitzt dadurch eine wesentlich höhere Bearbeitungsgenauigkeit.
Das Verfahren zeichnet sich insgesamt durch eine hohe Prozessstabilität
aus.
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Vorteilhafterweise
wird zur effektiven Herstellungsmethodik die Bearbeitung der Lagerfläche, alternativ
oder kumulativ die Strukturierung der Lagerfläche, die
Herstellung der Schmierölnuten, die Herstellung der Keil-
und Rastflächen und die Herstellung der Austrittsöffnungen
der Ölversorgungsbohrungen, kombiniert in einem Bearbeitungsschritt erfolgen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand
der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele sowie
anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche
Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind.
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Dabei
zeigen:
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1 In
einer Draufsicht eine Lagerfläche eines erfindungsgemäßen
Axiallagers,
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2 in
einer vergrößerten Darstellung ein Ausschnitt
einer Lagerfläche des Axiallagers gemäß 1 und
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3 in
einem Querschnitt in radialer Richtung entlang der Linien A-A und
B-B ein Flächenprofil des Axiallagers gemäß 2.
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Ein
hier nicht näher dargestellter Abgasturbolader weist im
Wesentlichen ein Gehäuse mit einem Abgasführungsabschnitt,
einem Frischluftführungsabschnitt sowie einem Lagerabschnitt
und ein Laufzeug mit einem Turbinenrad, einem Verdichterrad und
eine das Turbinenrad mit dem Verdichterrad drehfest verbindende
Welle auf. Das Laufzeug ist im Gehäuse drehbar aufgenommen
derart, dass das Turbinenrad im Abgasführungsabschnitt,
das Verdichterrad im Frischluftführungsabschnitt und die Welle
im Lagerabschnitt drehbar angeordnet sind. Die Welle ist im Lagerabschnitt
mit Hilfe von mindestens einem Radiallager zur Aufnahme radialer
Kräfte und mindestens einem Axiallager 1 zur Aufnahme axialer
Kräfte drehbar gelagert.
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Das
Axiallager 1 zur Lagerung der rotierbaren Welle umfasst
einen fest mit einem Lagergehäuse des Lagerabschnitts verbundenen
ersten Lagerkörper 2 mit einer ersten Lagerkörperfläche 3 und
einen mit der Welle rotierenden zweiten Lagerkörper 4 mit
einer zweiten Lagerkörperfläche 5. Sowohl
der erste Lagerkörper 2 als auch der zweite Lagerkörper 4 weisen
jeweils eine Zentralöffnung 6 auf, innerhalb derer
die Welle aufgenommen ist.
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Die
erste Lagerkörperfläche 3 ist der zweiten Lagerkörperfläche 5 unter
Ausbildung eines Schmierspaltes zugewandt positioniert. Die erste
Lagerkörperfläche 3 ist im Wesentlichen
als ebene Gleitfläche ausgebildet. Die der ersten Lagerkörperfläche 3 zugewandt
positionierten zweite Lagerkörperfläche 5 ist
als Lagerfläche 7 in Form einer Kreisringfläche
mit einem Flächenprofil 8 sowie einer Außenkante 9 und
einer Innenkante 10 ausgebildet.
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Ebenso
könnte auch die zweite Lagerkörperfläche 5 als
im Wesentlichen ebene Gleitfläche ausgebildet sein, wobei
dann die erste Lagerkörperfläche 3 als
Lagerfläche ausgebildet wäre. Auch könnten
die erste Lagerkörperfläche 3 und die
zweite Lagerkörperfläche 5 als Lagerfläche
ausgebildet sein, wodurch sich eine wesentliche Verbesserung von Laufeigenschaften
des Axiallagers 1 und eine wesentliche Reduzierung des
Verschleißes des Axiallagers 1 ergeben würde.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist
die Lagerfläche 7 acht sich in radialer Richtung
erstreckende Schmierölnuten 11 auf. Die Schmierölnuten 11 sind
wannenförmig ausgestaltet und weisen eine erste Schmierölnutwandung 12, eine
der ersten Schmierölnutwandung 12 gegenüber angeordnete
zweite Schmierölnutwandung 13 sowie einen die
erste Schmierölnutwandung 12 mit der zweiten Schmierölnutwandung 13 in
Umfangsrichtung verbindenden Wannenboden 14 auf.
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Zwischen
jeweils der ersten Schmierölnutwandung 12 und
der zweiten Schmierölnutwandung 13 zweier nebeneinander
positionierter Schmierölnuten 11 ist eine Keilfläche 15 sowie
eine sich an die Keilfläche 15 angrenzend angeordnete
Rastfläche 16 ausgebildet. Sowohl die Keilfläche 15 als
auch die Rastfläche 16 weisen in diesem Ausführungsbeispiel jeweils
drei Begrenzungskanten auf.
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Es
entspricht eine sich radial erstreckend ausgebildete Kante der ersten
Schmierölnutwandung 12 einer der ersten Schmierölnutwandung 12 zugewandt
positionierten ersten Begrenzungskante der Keilfläche 15 und
wird im Folgenden als erste Kante 17 bezeichnet. In Umfangsrichtung
weist die Keilfläche eine zweite Begrenzungskante auf,
welche weitestgehend einem Abschnitt der Außenkante 9 entspricht
und somit im Weiteren als Außenkante 9 bezeichnet
wird.
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Weiterhin
entspricht eine sich radial erstreckend ausgebildete Kante der zweiten
Schmierölnutwandung 13 einer ihr zugewandt positionierten
ersten Begrenzungskante der Rastfläche 16 und
im Folgenden als zweite Kante 18 bezeichnet ist. Die in Umfangsrichtung
ausgebildete zweite Begrenzungskante der Rastfläche 16 entspricht
weitestgehend einem Abschnitt der Innenkante 10 und im
Weiteren als Innenkante 10 bezeichnet wird.
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Zwischen
der Keilfläche 15 und der an die Keilfläche 15 angrenzend
ausgebildeten Rastfläche 16 ist die jeweils dritte
Begrenzungskante der Keilfläche 15 und der Rastfläche 16 ausgebildet
und ist im Weiteren als Verbindungskante 19 bezeichnet.
Erfindungsgemäß ist die Verbindungskante 19 sich
in radialer Richtung und Umfangsrichtung bogenförmig erstreckend
ausgebildet. Zum schnellen und sicheren Aufbau eines hydrodynamischen
Schmierfilms hat sich die Ausbildung der Bogenform entsprechend einer
mathematischen Funktion 2. Ordnung herausgestellt, welche
in 2 dargestellt ist.
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Die
Verbindungslinie 19 weist im Ausführungsbeispiel
gemäß 2 einen ersten Schnittpunkt 20 sowohl
mit der Innenkante 10 als auch mit der ersten Kante 17 und
einen zweiten Schnittpunkt 21 sowohl mit der Außenkante 9 als
auch mit der zweiten Kante 18 auf.
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In
einem weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Verbindungslinie 19 so positioniert, bzw. die Keilfläche 15 und
die Rastfläche 16 dergestalt, dass der erste Schnittpunkt 20 als Schnittpunkt
ausschließlich zwischen der Verbindungslinie 19 und
der Innenkante 10 ausgebildet ist. Das heißt,
der erste Schnittpunkt 20 liegt nicht auf der ersten Kante 17,
sondern in einem Bereich auf der Innenkante 10 zwischen
der ersten Kante 17 und der zweiten Kante 18,
wobei der Bereich zwischen zwei benachbarten Schmierölbohrungen 11 positioniert ist.
Somit hat sich eine effektive Fläche der Keilfläche 15 im
Gegensatz zur in 2 dargestellten Keilfläche 15 vergrößert,
wobei die Rastfläche 16 verkleinert ausgebildet
ist Ebenso weist ein weiteres, nicht näher dargestelltes
Ausführungsbeispiel eine Verbindungslinie 19 auf,
welche so positioniert ist, dass der zweite Schnittpunkt 21 als
Schnittpunkt ausschließlich zwischen der Verbindungslinie 19 und
der Außenkante 9 ausgebildet ist. Das heißt,
der zweite Schnittpunkt 21 liegt nicht auf der zweiten
Kante 18, sondern in einem Bereich auf der Außenkante 9 zwischen
der ersten Kante 17 und der zweiten Kante 18, wobei
dieser Bereich zwischen zwei benachbarten Schmierölbohrungen 11 positioniert
ist. Somit hat sich eine effektive Fläche der Rastfläche 16 im
Gegensatz zur in 2 dargestellten Rastfläche 16 vergrößert,
wobei die Keilfläche 15 verkleinert ausgebildet
ist.
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In
einem ebenfalls nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel
sind der erste Schnittpunkt 20 und der zweite Schnittpunkt 21 gemäß einer
Kombination der beiden zuvor beschriebenen nicht näher dargestellten
Ausführungsbeispielen positioniert.
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In
dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
in einer für die Welle vorgesehenen Drehrichtung (s. Pfeil
in 1) der zweite Schnittpunkt 21 dem ersten
Schnittpunkt 20 folgend positioniert.
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In 3 ist
in einem Querschnitt in radialer Richtung entlang der Linien A-A
und B-B das Flächenprofil 8 des Axiallagers 1 dargestellt.
Das Flächenprofil 8 weist eine maximale Profiltiefe
H auf, wobei die Profiltiefe H einer Höhe der ersten Schmierölnutwandung 12,
welche in diesem Ausführungsbeispiel senkrecht zum Wannenboden 14 ausgebildet ist,
entspricht.
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Ausgehend
von einer virtuellen Ebene entlang des Wannenbodens 14 als
Bezugsfläche weist in diesem Ausführungsbeispiel
die Verbindungslinie 19 einen konstanten Abstand zu dieser
virtuellen Ebene auf, welche der maximalen Profiltiefe H entspricht.
Nicht näher dargestellt ist ein weiteres Ausführungsbeispiel,
dessen Verbindungskante 19 einen veränderlichen
Abstand von der virtuellen Ebene aufweist. Beispielsweise ist dieser
veränderliche Abstand sich in radialer Richtung und/oder
Umfangsrichtung bogenförmig erstreckend ausgebildet. Ebenso
könnte die Steigung der Keilfläche 15 in
radialer Richtung und/oder Umfangsrichtung variabel sein.
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In
einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel
weist die Steigung der Keilfläche 15 einen Übergang
von einer positiven in eine negative Steigung auf.
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Zur
Versorgung des Axiallagers 1 mit Schmiermittel weist in
einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel
das Axiallager 1 mindestens eine Ölversorgungsbohrung
auf, welche in eine Zentralbohrung mündet. Die Ölversorgungsbohrung weist
eine unrunde, unsymmetrische und/oder frei geformte Austrittsöffnung
in der Lagerfläche 7, wobei der Flächenübergang
von der Austrittsöffnung zur Lagerfläche 7 elastohydrodynamisch
verbessert ausgebildet ist.
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Zur
weiteren positiven Beeinflussung der strömungsrichtenden
und mikrodynamischen Wirkung auf das Schmiermedium sind die Lagerfläche 7 und/oder
Gleitfläche 3, 5 zumindest teilweise
mit einer Mikrostrukturierung insbesondere im Bereich mindestens
einer Keilfläche 15 und/oder Rastfläche 16 ausgestattet.
Auch weisen die Gleitflächen 3, 5 und/oder
die Lagerfläche 7 mindestens teilweise eine reibungs-
und/oder verschleißmindernde Oberflächenbeschichtung
auf.
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Die
Anzahl der Schmierölnuten 11 sowie die Anzahl
der Keil- und Rastflächen 15, 16 sind
beliebig variierbar. Weist die Lagerfläche 7 drei
Schmierölnuten 11 und respektive jeweils drei
Keil- und Rastflächen 15, 16 auf, so
ist das Axiallager 1 fertigungstechnisch in kurzer Zeit
herstellbar. Weist die Lagerfläche 7 eine größere
Anzahl von Schmierölnuten 11 und eine entsprechend
größere Anzahl der Keil- und Rastflächen 15, 16 auf,
so ist mit Erhöhung der Anzahl eine gleichmäßigere
Belastung der Rastflächen 16 und damit einer weiteren
Reduzierung des Verschleißes zu rechnen. Insgesamt ist
beispielsweise bei einer Anzahl von zwölf Schmierölnuten 11 und
respektive zwölf Keil- und Rastflächen 15, 16 ein
hydrodynamischer Zustand im Instationärbetrieb schneller erreicht,
als mit einer Anzahl von drei Schmierölnuten 11,
respektive drei Keil- und Rastflächen 15, 16.
Fertigungstechnisch betrachtet erhöht sich allerdings mit steigender
Anzahl von Schmierölnuten 11, Keil- und Rastflächen 15, 16 der
Zeitaufwand.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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