DE10346785B3

DE10346785B3 - Einrichtung zur Verteilung von Schmiermittel in einem Axiallager

Info

Publication number: DE10346785B3
Application number: DE10346785A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Aupor
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2003-10-08
Filing date: 2003-10-08
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2023-10-09

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Einrichtung (1) zur Verteilung von Schmiermittel in einem Axiallager (2) zur Aufnahme von axialen Kräften einer rotierenden Welle (3) gegenüber einer ortsfesten Wand (5) und mit einem Kanal (4) zur Zuführung von Schmiermittel zum Axiallager (2). Die Erfindung sieht vor, dass das Axiallager (2) eine radial verlaufende Nut (6) aufweist und in der Nut (6) ein Steuerring (7) zur Schmiermittel-Verteilung angeordnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verteilung von Schmiermittel in einem Axiallager nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 6.

Aus der DE 42 18 145 C1 ist ein Axiallager mit Schmiermittel-Zuführung bei einem Abgasturbolader bekannt. Über das Axiallager stützt sich eine Welle an einer ortsfesten Wand ab. Durch die Verlagerung der Welle innerhalb des Axialspiels verkleinert sich der Spalt auf der belasteten Lagerseite und vergrößert sich auf der unbelasteten Lagerseite. Dadurch fließt der größere Schmiermittel-Volumenstrom ungenutzt auf der unbelasteten Lagerseite ab. Auf der belasteten Lagerseite hingegen herrscht Schmiermittel-Mangel. Da die Lebensdauer eines Axiallagers maßgeblich durch die Schmierung bestimmt wird, ist eine ungleiche Schmiermittel-Verteilung problematisch.

Die US 4 453 837 offenbart eine Einrichtung zur Verteilung von Schmiermittel in einem Axiallager. Das Axiallager nimmt die axialen Kräfte von einem Wellenflansch einer rotierenden Welle gegenüber einer ortsfesten Wand auf. Gegenüber der Wand ist das Axiallager ortsfest. Im Axiallager ist eine radial verlaufende Nut zur Zuführung des Schmiermittels vorgesehen. Gegenüber der Welle besitzt das Axiallager eine u-förmige Kontur. Während des Betriebs wird das Schmiermittel über die radiale Nut einem Reservoir zugeführt. Aus diesem werden über axiale Bohrungen die Berührungsflächen mit dem Schmiermittel versorgt. Das Axiallager ist im Bereich der axialen Bohrungen und der Berührungsflächen aufwendig in der Fertigung. Ebenfalls kritisch ist der Umstand, dass bei anliegendem Wellenflansch am Axiallager die größere Menge des Schmiermittels nach wie vor auf die unbelastete Seite gelenkt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Schmiermittel-Verteilung bei einem Axiallager zu verbessern.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 und Anspruch 6 gelöst. Die Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist für ein Axiallager mit radial verlaufender Nut und u-förmiger Kontur gegenüber der Welle vorgesehen, dass ein Steuerring auf der Welle angeordnet ist. Der Steuerring zur Schmiermittel-Verteilung greift in die Nut in der Art ein, dass ein Schmiermittel-Volumenstrom auf die belastete Lagerseite gelenkt wird und auf der unbelasteten Lagerseite abgedrosselt oder abgesperrt wird. Hierzu ist am Steuerring ein Dichtsteg zur Anlage an die Nut vorgesehen. Der Steuerring ist drehfest bzw. als geschlitzter Kolbenring axial verschiebbar auf der Welle angeordnet.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das Axiallager drehfest auf der Welle angeordnet und hat eine trapezförmige Nut. Der Steuerring ist fest mit der Wand verbunden, wobei dieser zur Schmiermittel-Verteilung in die trapezförmige Nut des Axiallagers in der Art eingreift, dass ein Schmiermittel-Volumenstrom auf die belastete Lagerseite gelenkt wird und auf der unbelasteten Lagerseite abgedrosselt oder abgesperrt wird.
Die Erfindung bietet insgesamt den Vorteil, dass durch den axialen Weg der Welle die Schmiermittel-Steuerspalte so verändert werden, dass der Schmiermittel-Volumenstrom bevorzugt auf die belastete Lagerseite gelenkt wird. Die unbelastete Lagerseite wird abgedrosselt bzw. abgesperrt. Eine zusätzliche axiale Dichtwirkung zur unbelasteten Lagerseite ergibt sich durch den hydraulischen Druck im Steuerspalt der belasteten Lagerseite bei axial verschiebbarem Steuerring. Indem als Steuerring ein geschlitzter Kolbenring verwendet wird, kann das Axiallager einteilig ausgeführt werden. Hieraus resultiert eine verbesserte Montage. Ganz allgemein bietet die Erfindung den Vorteil, dass die Schmierung und Kühlung durch eine gesteuerte Schmiermittel-Zufuhr zur belasteten Lagerseite eindeutig verbessert wird. Gleichzeitig kann der Schmiermittel-Förderstrom reduziert werden.
In den Zeichnungen sind die bevorzugten Ausführungsbeispiele dargestellt.
Es zeigen:
1 ein Schnittbild mit axial festem Steuerring;
2 ein Schnittbild mit axial verschiebbarem Steuerring;
3 ein Schnittbild mit trapezförmigem Steuerring.
Die 1 zeigt eine Einrichtung 1 zur Verteilung von Schmiermittel umfassend ein Axiallager 2 und ein Steuerring 7. Die weitere Erläuterung erfolgt zusammen mit dem Detail X. Der Steuerring 7 ist drehfest auf einer Welle 3 angeordnet. Dieser läuft in einer u-förmigen Nut 6 des Axiallagers 2. Das Axiallager 2 ist mit Spiel zwischen einem Wellenbund 9 und einem Wellenflansch 8 angeordnet. Damit das Axiallager 2 montiert werden kann ist es zweiteilig, z. B. in axialer oder radialer Richtung. In 1 ist das Axiallager 2 in radialer Richtung zweigeteilt. Über einen Kanal 4 wird das Axial lager 2 mit Schmiermittel versorgt. Die Welle 3 stützt sich über den Wellenflansch 8 und das Axiallager 2 an einer ortsfesten Wand 5 ab.
Die Einrichtung besitzt folgende Funktionalität: Auf die Welle 3 wird eine axiale Kraft F – in Zeichnungsebene gesehen – beispielsweise nach links ausgeübt. Hierdurch kommt der Steuerring 7 über einen Dichtsteg 11 an der Nut 6 des Axiallagers 2 zur Anlage, siehe Detail X. Ein Raum 13 innerhalb der Nut 6 wird durch den Steuerring 7 gegenüber einer Ölnut 10A verschlossen. Der Schmiermittel-Volumenstrom aus dem Kanal 4 wird via dem Raum 13, einem Durchgang 12 zur Ölnut 10B geführt. Der Schmiermittel-Volumenstrom ist durch entsprechende Pfeile dargestellt. Die belastete Seite des Axiallagers 2 gegenüber dem Wellenflansch 8 wird vom Schmiermittel-Volumenstrom geschmiert bzw. gekühlt.
Die 2 zeigt dieselbe Anordnung wie 1. Im Unterschied hierzu ist bei der 2 jedoch der Steuerring 7 in axialer Richtung verschiebbar. Hierzu kann der Steuerring 7 als geschlitzter Kolbenring ausgeführt sein. Durch Zusammendrücken wird er in einer Nut der Welle 3 montiert. Auch wenn sich das Axialspiel über die Lebensdauer vergrößert, wird ein Einarbeiten der Ringflanken in die Nutflanken verhindert. Bei dieser Ausführungsform ist das Axiallager 2 einteilig. Das Spaltmaß zwischen dem Axiallager 2 und dem Wellenbund 9 ist größer als die Differenz Nutbreite (Nut 6) zur Breite des Steuerrings 7. Dadurch wird bei einem Wechsel der Kraftrichtung der Steuerring 7 so verschoben, dass die Schmiermittel-Zufuhr zur unbelasteten Seite verschlossen und zur belasteten Seite geöffnet wird. Eine zusätzliche axiale Dichtwirkung zur unbelasteten Lagerseite ergibt sich durch den hydrostatischen Druck im Steuerspalt der belasteten Lagerseite, also der An- lage Axiallager 2 zum Wellenflansch 8. Für die Funktionalität gilt das zur 1 Gesagte.
Die 3 zeigt eine Einrichtung 1 zur Verteilung von Schmiermittel in einem Axiallager 2, welches drehfest mit der Welle 3 verbunden ist. Der Steuerring 7 ist fest mit der Wand 5 verbunden. Bei dieser Ausführung besitzt der Steuerring 7 eine trapezförmige Kontur. Dieser läuft in einer hierzu korrespondierenden trapezförmigen Nut 6 des Axiallagers 2. Wird auf die Welle 3 eine in axialer Richtung wirkende Kraft F – in Zeichnungsebene gesehen – nach links ausgeübt, so kommt das Axiallager 2 an der Wand 5 zur Anlage. Gleichzeitig kommt eine Fläche 15 des Axiallagers 2 an einer Fläche 14 des Steuerrings 7 zur Anlage und verschließt den Raum 13 gegenüber dem Durchgang 12. Der Schmiermittel-Volumenstrom aus dem Kanal 4 wird über den Raum 13 zur Ölnut 10A auf die belastete Seite des Axiallagers 2 gelenkt.
Selbstverständlich kann der Steuerring 7 der 1 und 2 ebenso wie der Steuerring der 3 ausgeführt sein, d. h. trapezförmig. Für die Funktionalität ergibt sich hierdurch keine Änderung.

1: Einrichtung
2: Axiallager
3: Welle
4: Kanal
5: Wand
6: Nut
7: Steuerring
8: Wellenflansch
9: Wellenbund
10: Ölnuten
11: Dichtsteg
12: Durchgang
13: Raum
14: Fläche
15: Fläche

Claims

Einrichtung (1) zur Verteilung von Schmiermittel in einem Axiallager (2), welches axiale Kräfte einer rotierenden Welle (3) gegenüber einer ortsfesten Wand (5) aufnimmt, und mit einem Kanal (4) zur Zuführung von Schmiermittel zum Axiallager (2), wobei das Axiallager (2) mit der Wand (5) verbunden ist und das Axiallager (2) eine radial verlaufende Nut (6) mit u-förmiger Kontur gegenüber der Welle (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerring (7) auf der Welle (3) angeordnet ist und der Steuerring (7) zur Schmiermittel-Verteilung in die Nut (6) in der Art eingreift, dass ein Schmiermittel-Volumenstrom auf die belastete Lagerseite gelenkt wird und auf der unbelasteten Lagerseite abgedrosselt oder abgesperrt wird.
Einrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerring (7) einen Dichtsteg (11) zur Anlage an die Nut (6) aufweist.
Einrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerring (7) drehfest auf der Welle (3) angeordnet ist.
Einrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerring (7) in axialer Richtung verschiebbar auf der Welle (3) angeordnet ist.
Einrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerring (7) als geschlitzter Kolbenring ausgeführt ist.
Einrichtung (1) zur Verteilung von Schmiermittel in einem Axiallager (2), welches axiale Kräfte einer rotierenden Welle (3) gegenüber einer ortsfesten Wand (5) aufnimmt, und mit einem Kanal (4) zur Zuführung von Schmiermittel zum Axiallager (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (2) drehfest auf der Welle (3) angeordnet ist, wobei das Axiallager (2) eine trapezförmige Nut (6) aufweist, und ein Steuerring (7) fest mit der Wand (5) verbunden ist, wobei der Steuerring (7) zur Schmiermittel-Verteilung in die trapezförmige Nut (6) des Axiallagers (2) in der Art eingreift, dass ein Schmiermittel-Volumenstrom auf die belastete Lagerseite gelenkt wird und auf der unbelasteten Lagerseite abgedrosselt oder abgesperrt wird.