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WO2012104031A1 - Gleitlager für einen wellenzapfen - Google Patents

Gleitlager für einen wellenzapfen Download PDF

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WO2012104031A1
WO2012104031A1 PCT/EP2012/000322 EP2012000322W WO2012104031A1 WO 2012104031 A1 WO2012104031 A1 WO 2012104031A1 EP 2012000322 W EP2012000322 W EP 2012000322W WO 2012104031 A1 WO2012104031 A1 WO 2012104031A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plain bearing
bearing bush
sliding
cylindrical
shaft journal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2012/000322
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian GROTHE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of WO2012104031A1 publication Critical patent/WO2012104031A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23P15/003—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass bearings
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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/23—Gas turbine engines
    • F16C2360/24—Turbochargers

Definitions

  • the invention relates to a sliding bearing for a shaft journal after in the
  • the invention relates to a method for producing such a plain bearing and the use of such a plain bearing.
  • Plain bearings are known from the general state of the art. They typically consist of a plain bearing bush, which encloses a shaft or a shaft journal. The shaft journal then runs in this
  • Plain bearing bushing generally on a lubricating film, which builds up in the plain bearing bush, for example by supplied lubricant accordingly.
  • it can very easily lead to a rocking of the shaft journal in the radial direction within the sliding bearing, resulting in an increased
  • cylindrical plain bearings have a higher hydrodynamic load capacity and a higher damping and thus a higher rigidity. Characterized in that typically three or more peripheral sections with different
  • Diameters as they are typically used in industrial drive technology, to realize with reasonable effort. For small shaft diameter and correspondingly high numbers of such multi-surface plain bearings are usually out of question for manufacturing and / or cost reasons. Especially with high-speed waves, such as those in
  • this object is achieved by a sliding bearing with the features in the characterizing part of claim 1.
  • a particularly simple and efficient method for producing such a sliding bearing is in
  • the sliding bearing according to the invention for a shaft journal is designed in the manner of a multi-surface sliding bearing.
  • the opening in the plain bearing bush is formed by at least three cylindrical bores, wherein the center axes of the at least three cylindrical bores are each arranged eccentrically to the central axis of the plain bearing bush.
  • the opening in the plain bearing bush is thus according to the
  • Invention formed with a very simple geometry by at least three eccentrically arranged holes. This results in a peripheral shape of the opening of the plain bearing bush, which has an effect in the manner of
  • Plain bearing even in applications with relatively small diameters, for example, less than 30 - 50 mm, for example, for storage of the impeller or rotor shaft in an exhaust gas turbocharger or Tu rbocom pou nd system.
  • the three cylindrical bores in each case have the same diameter. You can be arranged radially offset according to an advantageous development in each case by a distance of the same amount to the central axis of the plain bearing bush. In addition, they can according to a special
  • This structure can optionally still with a radially extending through the plain bearing bushing for lubricant supply in at least one area in which the diameter of the opening in the
  • Plain bearing bush is maximum, be provided.
  • a slide bearing is then formed in the manner of a multi-surface sliding bearing, which has all the advantages of a conventional multi-surface plain bearing in its functionality, and which is particularly simple and efficient to manufacture.
  • the inventive method for producing such a plain bearing may in particular be designed so that the at least three cylindrical
  • the slide bearing bushing is held on a multi-jaw chuck, in particular a three-jaw chuck, wherein for introducing the respective cylindrical bore in each case another of the jaws of the chuck with an allowance is provided.
  • a multi-jaw chuck in particular a multi-jaw chuck with a number of jaws corresponding to the number of cylindrical bores, can be used ideally to produce the plain bearing bushing of the plain bearing according to the invention.
  • One of the jaws is fitted with a corresponding allowance - e.g. through a
  • the oversize is made so thick that it is in its amount the path corresponds to the respective cylindrical bore relative to the central axis of the plain bearing bush is to be performed radially offset.
  • the plain bearing bushing then undergoes a rotating or drilling machining, through which the first cylindrical bore is introduced into the plain bearing bush. Thereafter, the allowance is applied to the next of the jaws and the same processing is repeated.
  • clamping is preferably done in a three-jaw chuck. Once each jaw has been provided with the allowance, the plain bearing bush is finished after the insertion of the third cylindrical bore.
  • Method can be introduced in a first step in the plain bearing bushing first a cylindrical central bore before the at least three eccentric cylindrical holes are introduced. This facilitates the production, in particular when turning is used as an exciting machining method.
  • the sliding bearing according to the invention can be produced easily and efficiently even with comparatively small diameters. It therefore lends itself as Mehr lakegleitlager for the shaft of an impeller or a rotor in an exhaust gas turbocharger or a
  • Fig. 1 is a Mehrphilgleitlager according to the prior art
  • Fig. 2 shows a plain bearing according to the invention in a principle
  • Fig. 7 is an exemplary illustration of the use of
  • a plain bearing 1 is shown as a multi-surface plain bearing according to the prior art.
  • This consists essentially of a plain bearing bush 2 and a bearing shell, which has a shaft journal 3 surrounds for storage.
  • the shaft journal 3 lies in an opening 4 of the bearing bush 2.
  • This opening 4 has around the circumference several different sections with different diameters, so that between the shaft journal 3 and the plain bearing bush 2 around the circumference different gap widths between the shaft journal 3 and the plain bearing bushing 2 train.
  • a lubricant for example, a lubricating oil supplied.
  • a plain bearing 1 according to the invention can be seen in a simple schematic diagram.
  • This plain bearing 1, which has been omitted here on the representation of the shaft journal 3, is constructed so that the opening 4 is formed of three cylindrical bores, which are arranged eccentrically relative to the plane perpendicular to the plane shown center axis MA of the plain bearing bush 2.
  • the opening 4 is formed of three cylindrical bores, which are arranged eccentrically relative to the plane perpendicular to the plane shown center axis MA of the plain bearing bush 2.
  • the plain bearing bushing 2 should act in the manner of a multi-surface plain bearing.
  • comparatively large numbers of plain bearing bush 2 with the very simple profile can be produced simply and efficiently.
  • the functionality of a multi-surface plain bearing can thus be much more cost-effective than in the structure according to the prior art and can in particular also for small diameters -. Diameters of less than 30 - 50 mm - are used, which would be much too small for conventional sliding bearings according to the prior art.
  • FIGS. 3 to 6 individual steps for producing the plain bearing bush 2 for a plain bearing 1 according to the invention are shown. In the production of a machining in the form of turning is assumed. In principle, of course, a drilling or the like would be possible.
  • the plain bearing bush 2 For turning, it is particularly simple and efficient to produce the plain bearing bush 2 in four individual steps.
  • the first single step is optional and could be omitted in principle.
  • the plain bearing bushing 1 is centrally clamped in a three-jaw chuck 9, of which only the three jaws 9.1, 9.2 and 9.3 can be seen.
  • a central bore is then introduced as the first part of the opening 4 in the plain bearing bush 2.
  • the plain bearing bush 2 is then clamped eccentrically. This is in the illustrated embodiment achieved in that on one of the clamping jaws, here on the clamping jaws 9.1, an allowance 10 is introduced before tightening the plain bearing bush.
  • a second bore is then screwed eccentrically to the first bore in the plain bearing bush 2.
  • the section hatched vertically from top to bottom in the illustration of FIG. 4 is turned out.
  • Embodiment with three cylindrical holes results in an angle of offset of 120 degrees. For four holes it would be 90 degrees, for six cylindrical holes 60 degrees and so on.
  • the maximum diameter of the opening 4 of the plain bearing bush 2 remains smaller than the sum of the diameter of the cylindrical bores and in any case twice the amount of the radial offset of the cylindrical bores with respect to the central axis MA of the plain bearing bush 2.
  • channels 5 can be drilled radially through the plain bearing bush 2, especially in the areas in which the opening 4 has its largest diameter.
  • these would each be three areas arranged offset from each other by the angle of 120 degrees. Whether the areas must be arranged left or right of the resulting surveys between the three individual eccentric holes depends on the direction of rotation of the shaft journal 3. It is namely in each case to make sure that in the direction of rotation of the shaft journal 3 after the survey, the supply of lubricating oil, as an ideal
  • the plain bearing bush 2 for the sliding bearing 1 according to the invention can be produced simply and efficiently.
  • the structure is no longer limited to correspondingly large diameter of shaft journal 3 and plain bearing bush 2 as in the prior art, but can also be small
  • a preferred use of the sliding bearing 1 is shown. This use should be for the storage of the shaft journal 3 or the shaft 3 of a turbine wheel 11 in an exhaust gas turbocharger or turbocompound system 12 only partially shown.
  • the shaft 3 would carry only the turbine wheel 11 and would be at its other end, not shown here, for example via a hydrodynamic coupling with a crankshaft of an engine, which the exhaust gas for driving the turbine wheel 11 supplies connected.
  • the shaft 3 would typically be the shaft of the so-called rotor, which, in addition to the turbine wheel 11 shown here, would carry a compressor wheel on the other side of the shaft 3.
  • Such a shaft 3 could then be described above one or more of the plain bearings 1 in the above

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gleitlager für einen Wellenzapfen, welches in der Art eines Mehrflächengleitlagers ausgebildet ist, und welches wenigstens zwei Umfangsabschnitte mit verschiedenen Durchmessern aufweist, mit einer Gleitlagerbuchse, welche eine Öffnung für den Wellenzapfen aufweist, wobei der Wellenzapfen in der Gleitlagerbuchse läuft. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung durch wenigstens drei zylindrische Bohrungen gebildet ist, wobei die Mittelachsen der wenigstens drei zylindrischen Bohrungen jeweils exzentrisch zur Mittelachse der Gleitlagerbuchse angeordnet sind.

Description

Gleitlager für einen Wellenzapfen
Die Erfindung betrifft ein Gleitlager für einen Wellenzapfen nach der im
Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Gleitlagers sowie die Verwendung eines derartigen Gleitlagers.
Gleitlager sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Sie bestehen typischerweise aus einer Gleitlagerbuchse, welche eine Welle beziehungsweise einen Wellenzapfen umschließt. Der Wellenzapfen läuft dann in dieser
Gleitlagerbuchse im Allgemeinen auf einem Schmierfilm, welcher sich in der Gleitlagerbuchse, beispielsweise durch zugeführtes Schmiermittel, entsprechend aufbaut. Bei sehr schnell drehenden Wellenzapfen und/oder einseitiger Belastung der Wellenzapfen kann es sehr leicht zu einem Aufschaukeln des Wellenzapfens in radialer Richtung innerhalb des Gleitlagers kommen, was zu einem erhöhten
Verschleiß führen kann. Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind daher für derartige Anwendungen sogenannte Mehrflächengleitlager bekannt. Diese
Mehrflächengleitlager weisen wenigstens zwei Umfangsabschnitte mit
unterschiedlichem Durchmesser auf. Dadurch kommt es um den Umfang zu zwei Verringerungen im Spaltmaß zwischen Wellenzapfen und Gleitlagerbuchse und es ergibt sich eine Druckverteilung in dem Schmiermittel, welche stabilisierend auf den Wellenzapfen wirkt. Mehrflächengleitlager weisen daher gegenüber
zylindrischen Gleitlagern eine höhere hydrodynamische Tragfähigkeit sowie eine höhere Dämpfung und damit verbunden eine höhere Steifigkeit auf. Dadurch, dass typischerweise drei oder mehr Umfangsabschnitte mit verschiedenen
Durchmessern vorhanden sind, kommt es bei geringer Exzentrizität des
Wellenzapfens in der Gleitlagerbuchse zu einer Selbstzentrierung der Welle, sodass diese auch bei hohen Drehzahlen entsprechend stabil läuft.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Diese Vorteile von Mehrflächengleitlagern sind nach allgemeiner Ansicht nur durch sehr aufwändig herstellbare Geometrien zu erzielen. Aufgrund der komplexen Geometrie um den Innenumfang der Gleitlagerbuchse ist die Herstellung entsprechend aufwändig und typischerweise nur bei entsprechend großen
Durchmessern, wie sie typischerweise in der industriellen Antriebstechnik üblich sind, mit vertretbarem Aufwand zu realisieren. Für kleine Wellendurchmesser und entsprechend hohe Stückzahlen kommen derartige Mehrflächengleitlager aus Herstellungs- und/oder Kostengründen meist nicht in Frage. Insbesondere bei schnelllaufenden Wellen, wie sie beispielsweise in
Abgasturboladern oder Turbocompound-Systemen zur Nutzung von Druckenergie in den Abgasen von Verbrennungsmotoren zum Einsatz kommen, wären die oben genannten Vorteile der Mehrflächengleitlager sehr günstig. Allerdings sind die typischerweise eher geringen Wellendurchmesser der die Laufräder tragenden Wellen zur Realisierung derartiger Mehrflächengleitlager - wie oben dargelegt- ungeeignet.
Es ist nun die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, ein Gleitlager in der Art eines Mehrflächengleitlagers anzugeben, welches einfach und effizient, auch bei geringem Durchmesser des Wellenzapfens, hergestellt werden kann.
Erfmdungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Gleitlager mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Ein besonders einfaches und effizientes Verfahren zum Herstellen eines derartigen Gleitlagers ist im
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 7 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen des Gleitlagers beziehungsweise des Verfahrens zu seiner Herstellung ergeben sich aus den jeweils abhängigen Unteransprüchen. Letztlich ist außerdem eine besonders bevorzugte Verwendung im Anspruch 10 angegeben. Das erfindungsgemäße Gleitlager für einen Wellenzapfen ist in der Art eines Mehrflächengleitlagers ausgebildet. Es weist im Gegensatz zu herkömmlichen Mehrflächengleitlagern jedoch eine sehr einfache Geometrie auf, welche dadurch erzielt wird, dass die Öffnung in der Gleitlagerbuchse durch wenigstens drei zylindrische Bohrungen gebildet ist, wobei die Mittelachsen der wenigstens drei zylindrischen Bohrungen jeweils exzentrisch zur Mittelachse der Gleitlagerbuchse angeordnet sind. Die Öffnung in der Gleitlagerbuchse wird also gemäß der
Erfindung mit einer sehr einfachen Geometrie durch wenigstens drei exzentrisch angeordnete Bohrungen ausgebildet. Damit ergibt sich eine Umfangsform der Öffnung der Gleitlagerbuchse, welche eine Wirkung in der Art eines
Mehrflächengleitlagers erzielt und damit eine entsprechend hohe hydrodynamische Tragfähigkeit gewährleistet. Gleichzeitig wird eine hohe Dämpfung und eine erhöhte Steifigkeit sowie eine Selbstzentrierung des Wellenzapfens in der Öffnung der Gleitlagerbuchse gewährleistet. Der Aufbau ist dennoch sehr einfach und kostengünstig herzustellen und erlaubt den Einsatz des erfindungsgemäßen
Gleitlagers auch bei Anwendungen mit vergleichsweise geringen Durchmessern, beispielsweise von weniger als 30 - 50 mm, beispielsweise zur Lagerung der Laufrad- beziehungsweise Läuferwelle in einem Abgasturbolader oder einem Tu rbocom pou nd-System .
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gleitlagers weisen die drei zylindrischen Bohrungen dabei jeweils denselben Durchmesser auf. Sie können gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung jeweils um ein Wegstück mit demselben Betrag zur Mittelachse der Gleitlagerbuchse radial versetzt angeordnet sein. Außerdem können sie gemäß einer besonders
bevorzugten Ausgestaltung so angeordnet sein, dass sie jeweils um denselben Winkelbetrag untereinander, bezogen auf die Mittelachse der Gleitlagerbuchse, versetzt angeordnet sind. Dieser Aufbau kann optional noch mit einem radial durch die Gleitlagerbuchse verlaufenden Kanal zur Schmiermittelzufuhr in zumindest einem Bereich, in dem der Durchmesser der Öffnung in der
Gleitlagerbuchse maximal ist, versehen sein.
Bei diesem Aufbau wird dann ein Gleitlager in der Art eines Mehrflächengleitlagers ausgebildet, welches in seiner Funktionalität alle Vorteile eines herkömmlichen Mehrflächengleitlagers aufweist, und welches besonders einfach und effizient in der Herstellung ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines derartigen Gleitlagers kann insbesondere so ausgebildet sein, dass die wenigstens drei zylindrischen
Bohrungen durch spanende Bearbeitung, insbesondere durch Drehen, in die Gleitlagerbuchse eingebracht werden. Durch diese spanende Bearbeitung lässt sich einfach und effizient, auch bei geringen Stückzahlen, die Herstellung des erfindungsgemäßen Gleitlagers beziehungsweise der hierfür geeigneten
Gleitlagerbuchse realisieren. Dadurch, dass die wenigstens drei Bohrungen jeweils zylindrisch ausgebildet sind, können diese einfach durch Bohren oder Drehen hergestellt werden und es ist kein aufwändiges Herstellungsverfahren wie bei den Mehrflächengleitlagern gemäß dem Stand der Technik notwendig. In einer besonders günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es dabei vorgesehen, dass die Gleitlagerbuchse über ein Mehrbacken- Spannfutter, insbesondere ein Drei-Backen-Spannfutter, gehalten wird, wobei zum Einbringen der jeweiligen zylindrischen Bohrung jeweils ein anderer der Backen des Spannfutters mit einem Aufmaß versehen wird. Ein Mehrbacken-Spannfutter, insbesondere ein Mehrbacken-Spannfutter mit einer zur Anzahl der zylindrischen Bohrungen korrespondierenden Anzahl von Backen, kann ideal genutzt werden, um die Gleitlagerbuchse des erfindungsgemäßen Gleitlagers herzustellen. Jeweils einer der Backen wird mit einem entsprechenden Aufmaß - z.B. durch ein
Zwischenstück zwischen Buchsen und Gleitlagerbuchse - versehen. Insbesondere ist das Aufmaß so dick ausgebildet, dass es in seinem Betrag dem Wegstück entspricht, um den die jeweilige zylindrische Bohrung gegenüber der Mittelachse der Gleitlagerbuchse radial versetzt ausgeführt werden soll. Die Gleitlagerbuchse durchläuft dann eine drehende oder bohrende Bearbeitung, durch welche die erste zylindrische Bohrung in die Gleitlagerbuchse eingebracht wird. Danach wird das Aufmaß auf den nächsten der Spannbacken aufgebracht und dieselbe Bearbeitung läuft erneut ab. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit drei zylindrischen Bohrungen erfolgt das Spannen vorzugsweise in einem Drei-Backen-Spannfutter. Nachdem jeder Backen einmal mit dem Aufmaß versehen worden ist, ist die Gleitlagerbuchse nach dem Einbringen der dritten zylindrischen Bohrung fertig bearbeitet.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann in einem vorgelagerten Schritt in die Gleitlagerbuchse zuerst eine zylindrische zentrische Bohrung eingebracht werden, bevor die wenigstens drei exzentrischen zylindrischen Bohrungen eingebracht werden. Dies erleichtert die Herstellung, insbesondere wenn als spannendes Bearbeitungsverfahren das Drehen eingesetzt wird.
Wie oben bereits erwähnt, kann das erfindungsgemäße Gleitlager auch bei vergleichsweise geringen Durchmessern einfach und effizient hergestellt werden. Es bietet sich daher als Mehrflächengleitlager für die Welle eines Laufrads beziehungsweise eines Läufers in einem Abgasturbolader oder einem
Turbocompound-System an, sodass in dieser Anwendung die bevorzugte, nicht jedoch die einzig mögliche Anwendung für das erfindungsgemäße Gleitlager zu sehen ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gleitlagers sowie des Verfahrens zu seiner Herstellung ergeben sich aus den restlichen jeweils abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben wird.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Mehrflächengleitlager gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 ein Gleitlager gemäß der Erfindung in einer prinzipmäßigen
Schnittdarstellung;
Fig. 3 einen ersten Schritt eines möglichen Herstellungsverfahrens für das erfindungsgemäße Gleitlager;
Fig. 4 einen zweiten Schritt eines möglichen Herstellungsverfahrens für das erfindungsgemäße Gleitlager;
Fig. 5 einen dritten Schritt eines möglichen Herstellungsverfahrens für das erfindungsgemäße Gleitlager;
Fig. 6 einen vierten Schritt eines möglichen Herstellungsverfahrens für das erfindungsgemäße Gleitlager; und
Fig. 7 eine beispielhafte Darstellung der Verwendung des
erfindungsgemäßen Gleitlagers zur Lagerung einer Laufradwelle eines Laufrads in einem Abgasturbolader oder einem
Turbocompound-System.
In der Darstellung der Figur 1 ist ein Gleitlager 1 als Mehrflächengleitlager gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Dieses besteht im Wesentlichen aus einer Gleitlagerbuchse 2 beziehungsweise einer Lagerschale, welche einen Wellenzapfen 3 zur Lagerung umgibt. Der Wellenzapfen 3 liegt dabei in einer Öffnung 4 der Lagerbuchse 2. Diese Öffnung 4 weist um den Umfang mehrere unterschiedliche Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern auf, sodass sich zwischen dem Wellenzapfen 3 und der Gleitlagerbuchse 2 um den Umfang unterschiedliche Spaltbreiten zwischen dem Wellenzapfen 3 und der Gleitlagerbuchse 2 ausbilden. Über vier Kanäle 5 wird, wie durch die Pfeile 6 angedeutet, ein Schmiermittel, beispielsweise ein Schmieröl, zugeführt. Bei der durch den Pfeil 7 angedeuteten Drehrichtung des Wellenzapfens 3 und der durch den Pfeil F dargestellten
Kraftein Wirkung auf den Wellenzapfen 3 bildet sich dann die mit 8 bezeichnete Druckverteilung in dem Schmierfilm aus. Diese mehrfach über den Umfang auftretende Druckverteilung sorgt für die besonderen Vorteile des
Mehrflächengleitlagers, nämlich die hohe hydrodynamische Tragfähigkeit sowie die höhere Dämpfung und Steifigkeit des Gleitlagers 1. Der Aufbau gemäß dem Stand der Technik, wie er in der Darstellung der Figur 1 zu erkennen ist, ist dabei aufgrund des komplexen Profils am Innendurchmesser der Gleitlagerbuchse 2 sehr aufwändig in der Herstellung. Außerdem muss das Profil jeweils auf die
Drehrichtung 7 des Wellenzapfens 3 abgestimmt sein. Aufgrund des sehr komplexen Profils der Öffnung 4 in der Gleitlagerbuchse 2 ist die Herstellung entsprechend aufwändig, teuer und typischerweise auf größere
Wellendurchmesser beschränkt.
In der Darstellung der Figur 2 ist ein Gleitlager 1 gemäß der Erfindung in einer einfachen Prinzipdarstellung zu erkennen. Dieses Gleitlager 1, wobei hier auf die Darstellung des Wellenzapfens 3 verzichtet worden ist, ist dabei so aufgebaut, dass die Öffnung 4 aus drei zylindrischen Bohrungen gebildet wird, welche gegenüber der senkrecht zur dargestellten Ebene stehenden Mittelachse MA der Gleitlagerbuchse 2 exzentrisch angeordnet sind. Durch diese Anordnung entsteht ein Aufbau, welcher eine vergleichbare Wirkung wie ein Mehrflächengleitlager ermöglicht, wobei hier bei der Herstellung der Grundform der Öffnung 4 in der Gleitlagerbuchse 2 die Drehrichtung des Wellenzapfens 3 keine Rolle spielt. Lediglich bei der Anordnung in der Darstellung der Figur 2 nicht dargestellten Kanäle 5 zur Zufuhr des Schmiermittels 6 ist die Drehrichtung zu berücksichtigen. Da diese Kanäle radial durch die Gleitlagerbuchse 2 gebohrt werden müssen, können diese jedoch auch später nach der Herstellung der Gleitlagerbuchse selbst eingebracht werden, sodass immer noch entschieden werden kann, in welche
Drehrichtung die Gleitlagerbuchse 2 in der Art eines Mehrflächengleitlagers wirken soll. Dadurch lassen sich einfach und effizient vergleichsweise große Stückzahlen der Gleitlagerbuchse 2 mit dem sehr einfachen Profil herstellen. Die Funktionalität eines Mehrflächengleitlagers lässt sich somit sehr viel kostengünstiger als bei dem Aufbau gemäß dem Stand der Technik erschließen und kann insbesondere auch bei kleinen Durchmessern - z.B. Durchmesser von weniger als 30 - 50 mm - eingesetzt werden, welche für herkömmliche Gleitlager gemäß dem Stand der Technik viel zu klein wären.
In den nachfolgenden Figuren 3 bis 6 sind hier einzelne Schritte zur Herstellung der Gleitlagerbuchse 2 für ein erfindungsgemäßes Gleitlager 1 dargestellt. Bei der Herstellung wird dabei von einer spanenden Bearbeitung in Form von Drehen ausgegangen. Prinzipiell wäre selbstverständlich auch ein Bohren oder dergleichen möglich.
Für das Drehen ist es besonders einfach und effizient, die Gleitlagerbuchse 2 in vier Einzelschritten herzustellen. Der erste Einzelschritt ist dabei optional und könnte prinzipiell auch entfallen.
In der Darstellung der Figur 3 ist zu erkennen, dass die Gleitlagerbuchse 1 in einem Drei-Backen-Futter 9, von welchem lediglich die drei Backen 9.1, 9.2 und 9.3 zu erkennen sind, zentrisch eingespannt ist. Eine zentrische Bohrung wird dann als erster Teil der Öffnung 4 in die Gleitlagerbuchse 2 eingebracht. Im nächsten Herstellungsschritt, welcher in der Darstellung der Figur 4 zu erkennen ist, wird die Gleitlagerbuchse 2 dann exzentrisch eingespannt. Dies wird in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass auf einen der Spannbacken, hier auf den Spannbacken 9.1, ein Aufmaß 10 vor dem Spannen der Gleitlagerbuchse eingebracht wird. Eine zweite Bohrung wird dann exzentrisch zur ersten Bohrung in die Gleitlagerbuchse 2 eingedreht. Dadurch wird das in der Darstellung der Figur 4 senkrecht von oben nach unten schraffierte Teilstück ausgedreht. In der Darstellung der Figur 5 ist die Buchse dann um 120 Grad versetzt zur Einspannung in der Darstellung der Figur 4 exzentrisch eingespannt. Das Aufmaß 10 ist hierfür auf den Spannbacken 9.2 verlagert worden. Mit demselben Durchmesser wie im zuvor erfolgenden Fertigungsschritt wird dann die zweite zylindrische Bohrung eingedreht, wobei hier das durch eine schräge
Schraffur von links oben nach rechts unten dargestellte Material entfernt wird.
In der Darstellung der Figur 6 ist die Gleitlagerbuchse um weitere 120 Grad verdreht exzentrisch eingespannt, indem das Aufmaß 10 auf den Spannbacken 9.3 verlagert worden ist. In diesem Fertigungsschritt wird dann wiederum mit demselben Durchmesser wie in den beiden zuvor beschriebenen
Fertigungsschritten das durch die Kreuzschraffur markierte Material abgetragen. Damit entsteht eine Gleitlagerbuchse, welche den in der Figur 2 dargestellten Aufbau zeigt. Die Gleitlagerbuchse wurde also so ausgebildet, dass die zentrale Öffnung 4 aus drei jeweils für sich zylindrisch ausgebildeten Bohrungen desselben Durchmessers erzeugt worden ist, welche jeweils exzentrisch zu der Mittelachse MA der Gleitlagerbuchse 2 angeordnet sind. Insbesondere sind diese Bohrungen jeweils um denselben Winkel zueinander versetzt und um denselben Betrag exzentrisch von der Mittelachse MA beanstandet. Im hier dargestellten
Ausführungsbeispiel mit drei zylindrischen Bohrungen ergibt sich so ein Winkel des Versatzes von jeweils 120 Grad. Bei vier Bohrungen wären es dementsprechend 90 Grad, bei sechs zylindrischen Bohrungen 60 Grad und so weiter. Der maximale Durchmesser der Öffnung 4 der Gleitlagerbuchse 2 bleibt dabei in jedem Fall kleiner als die Summe aus dem Durchmesser der zylindrischen Bohrungen und dem Doppelten des Betrages des radialen Versatzes der zylindrischen Bohrungen gegenüber der Mittelachse MA der Gleitlagerbuchse 2.
Um die Funktionalität mit idealer Zufuhr von Schmiermittel 6 zu gewährleisten, können nun außerdem Kanäle 5 radial durch die Gleitlagerbuchse 2 gebohrt werden, insbesondere in den Bereichen, in denen die Öffnung 4 ihren größten Durchmesser hat. In der Darstellung der Gleitlagerbuchse gemäß Figur 2 wären dies jeweils drei um den Winkel von 120 Grad zueinander versetzt angeordnete Bereiche. Ob die Bereiche dabei links oder rechts der entstandenen Erhebungen zwischen den drei einzelnen exzentrischen Bohrungen angeordnet werden müssen, hängt von der Drehrichtung des Wellenzapfens 3 ab. Es ist nämlich jeweils darauf zu achten, dass in Drehrichtung des Wellenzapfens 3 nach der Erhebung die Zufuhr des Schmieröls erfolgt, da so eine ideale
Schmierölversorgung in dem Schmierölkeil, welcher sich zwischen der
Schmierölzufuhr und der nächsten Erhebung in Umfangsrichtung der Öffnung 4 ergibt, gewährleistet ist.
Wie bereits erwähnt, lässt sich die Gleitlagerbuchse 2 für das erfindungsgemäße Gleitlager 1 einfach und effizient herstellen. Damit ist der Aufbau nicht mehr wie beim Stand der Technik auf entsprechend große Durchmesser von Wellenzapfen 3 und Gleitlagerbuchse 2 eingeschränkt, sondern kann auch bei kleinen
Durchmessern eingesetzt werden.
In der Darstellung der Figur 7 ist eine bevorzugte Verwendung des Gleitlagers 1 dargestellt. Diese Verwendung soll für die Lagerung des Wellenzapfens 3 beziehungsweise der Welle 3 eines Turbinenrads 11 in einem nur ausschnittsweise dargestellten Abgasturbolader oder Turbocompound-System 12 sein. Im Falle eines Turbocompound-Systems 12 würde die Welle 3 lediglich das Turbinenrad 11 tragen und wäre an ihrem anderen hier nicht dargestellten Ende beispielsweise über eine hydrodynamische Kupplung mit einer Kurbelwelle eines Motors, welcher das Abgas zum Antreiben des Turbinenrads 11 liefert, verbunden. Bei einem Abgasturbolader wäre die Welle 3 typischerweise die Welle des sogenannten Läufers, welcher neben dem hier dargestellten Turbinenrad 11 auf der anderen Seite der Welle 3 ein Verdichterrad tragen würde. Eine derartige Welle 3 könnte dann über eines oder mehrere der Gleitlager 1 in der oben beschrieben
Ausgestaltung gelagert werden.

Claims

Patentansprüche
1. - Gleitlager (1) für einen Wellenzapfen (3), welches in der Art eines
Mehrflächengleitlagers ausgebildet ist, und welches wenigstens zwei Umfangsabschnitte mit verschiedenen Durchmessern aufweist, mit
1.1 einer Gleitlagerbuchse (2), welche eine Öffnung (4) für den Wellenzapfen (3) aufweist, wobei
1.2 der Wellenzapfen (3) in der Gleitlagerbuchse (2) läuft,
dadurch gekennzeichnet, dass
1.3 die Öffnung (4) durch wenigstens drei zylindrische Bohrungen gebildet ist, wobei
1.4 die Mittelachsen der wenigstens drei zylindrischen Bohrungen jeweils
exzentrisch zur Mittelachse (MA) der Gleitlagerbuchse (2) angeordnet sind.
2. Gleitlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
wenigstens drei zylindrischen Bohrungen jeweils denselben Durchmesser aufweisen.
3. Gleitlager (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens drei zylindrischen Bohrungen jeweils um ein Wegstück mit demselben Betrag zur Mittelachse (MA) der Gleitlagerbuchse (2) radial versetzt angeordnet sind.
4. Gleitlager (1) nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Durchmesser der Öffnung (4) der Gleitlagerbuchse (2) kleiner als die Summe aus dem Durchmesser der zylindrischen Bohrung und dem Doppelten des Betrags des radialen Versatzes der zylindrischen Bohrung gegenüber der Mittelachse (MA) der Gleitlagerbuchse (2) ist.
5. Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens drei zylindrischen Bohrungen jeweils um denselben Winkelbetrag untereinander, bezogen auf die Mittelachse (MA) der
Gleitlagerbuchse (2) versetzt angeordnet sind.
6. Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Bereich, in dem der Durchmesser der Öffnung (4) der Gleitlagerbuchse (2) maximal ist, ein Kanal (6) zur Schmiermittelzufuhr radial durch die Gleitlagerbuchse (2) verläuft.
7. Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens drei zylindrischen Bohrungen durch spanende Bearbeitung, insbesondere durch Drehen, in die Gleitlagerbuchse (2) eingebracht werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Gleitlagerbuchse (2) über ein Mehrbacken-Spannfutter gehalten wird, wobei zum Einbringen der jeweiligen zylindrischen Bohrung jeweils ein anderer der Backen (9.1, 9.2, 9.3) des Spannfutters mit einem Aufmaß (10) versehen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Gleitlagerbuchse (2) zuerst eine zylindrische exzentrische Bohrung eingebracht wird, wonach die wenigstens drei exzentrischen zylindrischen Bohrungen eingebracht werden.
10. Verwendung eines Gleitlagers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder eines nach einem der Ansprüche 7 bis 9 hergestellten Gleitlagers (1) zur Lagerung einer Laufradwelle (3) in einem Abgasturbolader (12) oder einem Turbocompound-System (12).
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