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CN107208696B - 用于加载有环绕的径向力的轴的滑动轴承装置 - Google Patents

用于加载有环绕的径向力的轴的滑动轴承装置 Download PDF

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CN107208696B
CN107208696B CN201680007315.6A CN201680007315A CN107208696B CN 107208696 B CN107208696 B CN 107208696B CN 201680007315 A CN201680007315 A CN 201680007315A CN 107208696 B CN107208696 B CN 107208696B
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groove
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bearing arrangement
lubricant
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迈克尔·普洛格曼
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

一种用于加载有环绕的径向力的轴(2)的滑动轴承装置，包括：抗扭地设置在壳体构件(8)中的轴承环(5)，所述轴承环具有在内环周上构成的第一工作面(9)；和在轴(2)的外环周上或在设置在轴(2)上的轴套(3)的外环周上构成的第二工作面(10)，所述第二工作面在第一工作面(9)上滑动支承，其中设有用于将润滑剂朝轴(2)的端侧(20)轴向输送的装置，并且在第二工作面(10)中引入有至少一个朝向轴(2)的端侧(20)轴向敞开的、轴向延伸的、径向敞开的槽(22)。

Description

用于加载有环绕的径向力的轴的滑动轴承装置
技术领域
本发明涉及一种用于加载有环绕的径向力的轴的滑动轴承装置，包括：抗扭地设置在壳体构件中的轴承环，所述轴承环具有在内环周上构成的第一工作面；和在轴的外环周上或在设置在轴上的轴套的外环周上构成的第二工作面，所述第二工作面在第一工作面上滑动支承。
背景技术
如果转动的轴加载有相对于转动轴线不平行的、优选垂直的、环绕的径向力，那么不可避免地出现轴变形或轴弯曲。变形度或弯曲度取决于当前的径向力的大小和方向变化。由于环绕的径向力，不可避免地出现环绕的变形或弯曲。通常，借助这种系统有针对性地产生振动，即这种系统使用在所谓的振动机械中，例如分离器或振动器或其他振动激发器或者更确切地说振荡器。所述应用示出对轴承装置的高的要求，尤其在承重能力、补偿轴弯曲、振动或碰撞不灵敏性和噪声情况方面。
除了滚动轴承之外，滑动轴承也设计用于支承轴，因为滑动轴承具有良好减振特性，所以其通常在动态负荷下使用。例如从EP 2 150 713 B1中已知一种所提到的类型的滑动轴承装置。
用于滑动轴承或者更确切地说这种滑动轴承装置的减振和刚性特征的前提条件是用足够量的润滑剂，通常为油，供给轴承或润滑间隙。在从EP 2 150 713 B1已知的系统中，至滑动区域的润滑剂输送经由轴向延伸通过轴的润滑剂通道进行，在所述润滑剂通道中，至少一个径向通道分支到工作面区域中。润滑剂必须在轴端侧借助压力输送，对此例如设有相应的回转接头，以便能够将润滑剂引入到旋转的轴中。润滑剂供给因此在一定程度上从内部经由轴本身进行。这一方面与设有相应的通道的轴相比并且另一方面与设有相应的回转接头相比是耗费的。
发明内容
因此，本发明基于的目的是，提出一种滑动轴承装置，所述滑动轴承装置相对简单地构造并且能够实现到轴承间隙中的良好的润滑剂输送。
为了解决所述问题，在开始提到类型的滑动轴承装置中根据本发明提出，设有用于将润滑剂朝轴的端侧轴向输送的装置，并且在第二工作面中引入至少一个朝向轴的端侧轴向敞开的、轴向延伸的、径向敞开的槽。
在根据本发明的滑动轴承装置中，润滑剂被输送给轴端侧或者在那里等待处理。轴本身或者，如果设有的话，抗扭地紧贴在其上的轴套设置有至少一个相应的、径向敞开的槽，在下文中称作为“径向槽”，所述槽在轴向上观察朝向轴端侧是敞开的。沿相反方向，径向槽优选地，然而不一定是闭合的。在轴端侧上等待处理的润滑剂现在到达轴向敞开的径向槽中。经由所述径向槽，润滑剂由于轴旋转被带动并且强制性地被运输到轴承间隙中，那么经由润滑剂相应地供给所述轴承间隙。也就是说，润滑剂附着在静止的轴承环上，而轴转动。因此，润滑剂自动地被输送给最窄的润滑间隙。径向槽不一定必须是轴向闭合的。所述径向槽也能够尤其以减小的横截面或在形成污物槽部段的情况下通向另一端侧。
根据本发明的滑动轴承装置非常简单地构造，并且尤其无需轴之内的回转接头或复杂的通道结构就能够实现有效的润滑剂输送。更确切地说，足够的是，润滑剂输送装置用于使润滑剂在轴的端侧上以足够的压力等待处理，以至于能够进入到构成为简单的径向凹部的径向槽中，所述径向槽作用于输送槽，并且将润滑剂运输到润滑间隙中。不需要设有任何轴侧的通道。
在该设计方案中，至少一个径向槽直接构成在轴上，即当轴本身直接支承在轴承环中时，因此轴具有第二工作面。为了能够避免加工轴以构成径向槽，作为本发明替选方案提出，在轴上固定有相应的轴套，这能够通过力配合的、形状配合的或材料配合的连接来进行。所述随轴旋转的轴套在该情况下设有第二工作面和至少一个径向槽，所述轴套当然能够作为相对小的构件与轴本身相比简单得多地被加工。
在轴向上观察，径向槽优选延伸经过第二工作面的至少一半。所述径向槽越长，沿轴向方向观察，到轴承间隙中的润滑剂输送的面积就越大。
优选地，设有两个在环周上错位地设置的径向槽。也就是说，在轴上或在轴套上构成两个环绕的润滑剂储存部，使得被引导到润滑间隙中的润滑剂体积相应更大。
优选地，这一个径向槽或这两个径向槽在环周上相对于径向负载错位地设置，即所述径向槽以限定的、保持不变的角度增量相对于径向负载在环周上错位地构成在轴上或轴套上。所述环周上的错位是适当的，以便不干扰在流体动力学的滑动轴承中的压力构建。在构成仅一个径向槽的情况下，错位应从力作用点，即径向负载开始，沿转动方向(向前)为45°至180°。也就是说，径向槽能够在相对大的角度范围内直至最大与径向负载相对置地构成。在两个径向槽的情况下，槽沿从力作用点或径向负载起的转动方向的错位应为45°至180°或210°至315°。在此，也得出相对于径向负载的两侧的相对大的角度增量。尤其在具有变化的轴转动方向的设备中，当然构成两个径向槽是适当的，所述两个径向槽因此优选对称地相对于径向负载错位地设置。
径向槽从敞开的槽端部朝闭合的槽端部的深度和宽度能够保持不变。替选地能够考虑，径向槽从敞开的槽端部朝闭合的槽端部的深度和/或宽度可变化。例如，槽宽度能够减小，即径向槽变窄并且具有近似锥形的形状。所述径向槽当然也能够朝向槽端部扩宽。所述径向槽也能够朝向闭合的槽端部变得更扁平，替选地，所述径向槽也能够变得更深等。
如所描述的那样输送润滑剂，使得所述润滑剂轴向地或者更确切地上在端侧在轴上等待处理。根据本发明，用于此的装置能够具有设置在壳体侧的盖和至少一个中断部，所述盖跨接轴的端侧，所述中断部实现朝向轴的润滑剂穿流且与轴的端侧相邻地定位。在这个当然位置固定的盖上例如连接有润滑剂引导装置，润滑剂通过所述润滑剂引导装置被输送，并且通过中断部流向端侧。有利地，如已经描述的那样不需要任何特殊的回转接头或其他的耦联元件。
优选地，在盖和轴的及轴承环的端侧，必要时还有轴套之间构成轴向的、径向延伸的且用于收集润滑剂的间隙。流入的润滑剂在该间隙中聚集，但是从轴承间隙朝向一侧流出的润滑剂也聚集在所述间隙中。所述润滑剂因此被重新输送给轴承，使得明显降低需要的总体积流。
在与轴的端侧相对置的盖上，还能够设置有轴向的止推片，在盖和轴相对于彼此的轴向运动的情况下，轴必要时在所述止推片上运转。
如描述的那样，由于环绕的径向负荷，出现轴变形或轴弯曲，所述径向负荷例如通过在轴侧固定的不平衡元件产生。所述弯曲优选通过在滑动轴承区域中的相应的构造被考虑，即在轴承侧设有相应的弹性，所述弹性能够实现轴承环弹性地匹配于轴变形。经由此实现，在滑动轴承上不存在倾斜并且实现滑动轴承的最大的承载能力。在根据本发明的滑动轴承装置中，轴承环对此优选在一个或两个端侧上设置有环绕的轴向槽，即轴向刺孔。也就是说，具有一定宽度的轴承环在一个或两个端侧上刺入有轴向槽，使得在该平面中环宽度减小。因此，在设置在两侧的轴向槽中，在两个槽之间保留连接部。由于这个或这些刺孔，所以轴承环能够弹性地跟随轴弯曲，因为提供了工作面区域相对于相对置的、在壳体构件侧固定的轴承环区域的弹性的相对运动。
轴或轴套为了形成相对于轴承环更硬的工作层优选设有相应的抗磨损的硬质材料覆层。作为这种硬质材料覆层例如能够使用碳层，通常也称作为DLC层(DLC＝diamondlike carbon，类金刚石镀膜)。所述硬质材料覆层也能够是金属掺杂的，在该情况下那么为所谓的Me-DLC-层，其中尤其使用碳化钨(WC)作为掺杂物。此外，作为硬质材料层能够使用陶瓷层或类似陶瓷的层(例如，氮化物陶瓷，氧化物陶瓷或碳化物陶瓷，例如氮化硅、碳化硅，或如钛、铬或其混合相的金属的氮化物或碳化物)。能够考虑由碳层或陶瓷层构成的组合层，
硬质材料层应具有至少800HV的维氏硬度HV，优选地，维氏硬度应为至少1500HV。在轴承环上的第二工作面的硬度如所描述的那样更小，所述硬度应最大为700HV。优选地，第一工作面，即硬质材料层，具有轴承环的相关联的表面层或者更确切地说工作面的至少两至三倍的硬度。
轴侧的或轴套侧的硬质材料层优选施加在具有至少为50HRC(洛氏硬度)的边缘硬度的衬底上。硬质材料层的厚度优选小于20μm，优选位于1μm至10μm的范围中，并且尤其位于2.5μm至4μm的范围中。
尤其适合的是金刚石状的硬的涂层，如以商标
Figure GDA0002093963770000051
从申请人的公司中已知，例如“
Figure GDA0002093963770000052
CX+”。
附图说明
本发明的其他的优点和细节从下面描述的实施例中以及根据附图得出。在此示出：
图1示出作为根据本发明的轴承装置的剖面的部分视图的原理图，
图2示出第一实施方式的设有径向槽的轴套的侧视图，
图3示出设有径向槽的第二实施方式的侧视图，
图4示出具有设置在其上的轴套的轴的正视图，以示出径向槽的位置，
图5示出在第二实施方式的根据本发明的轴承装置的部分视图中的原理图，
图6示出图5中的轴承装置的轴的正视图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的滑动轴承装置1，包括轴2，所述轴加载有环绕的径向力FR，如通过箭头所示。轴2设有轴套3，所述轴套在示出的示例中贴靠在轴2的止挡凸缘4上。轴套3力配合地、形状配合地或材料配合地与轴2固定连接，因此随所述轴一起转动。轴套3是一个滑动轴承配对件，轴承环5形成另一滑动轴承配对件，所述轴承环固定地容纳在壳体构件6中，在此以设置在壳体壁8中的适配器7的形式实现。轴承环5在内环周上具有第一工作面9，轴套3在其外环周上具有第二工作面10，经由所述第二工作面，轴2或者更确切地说轴套3在第一工作面上滑动支承。
轴套3能够设有抗磨损的硬质材料覆层，所述硬质材料覆层形成工作面10。所述硬质材料覆层例如能够是DLC层(DLC＝diamond like carbon)，必要时也是金属掺杂的(Me-DLC层，例如掺杂有碳化钨)。替选地，也能够设有陶瓷层或类似陶瓷的层，以形成工作面10。相应的层优选以PVD(物理气相沉积)方法沉积。与此相应地，轴承环5或者更确切地说工作面9是磨损的构件，即工作面9比工作面10更软。因为径向负载FR环绕，所以工作面9环绕地均匀受到负荷，进而在出现混合摩擦的情况下均匀地损耗。
因为在环绕的径向负载FR下出现虽然小的轴弯曲，但适当的是，设有具有弹性的轴承环5，即所述轴承环跟随略微的轴变形，所述轴变形经由轴套3产生。为了所述目的，在轴承环5的端侧11、12上设有两个环绕的轴向槽13、14，所述轴向槽刺入到相应的端面中。在其之间保留有特定宽度的连接部15。轴向槽13、14能够实现轴承环5的略微的弹性压缩，以便经由此跟随轴变形。当然，轴向槽的宽度与轴承环的宽度有关。槽宽度通常在几毫米的范围内，例如2mm至8mm，所述槽宽度根据轴承环设计和应用情况来确定。相应内容适用于轴向的槽深度。保留的连接部在任何情况下应仍具有足够的宽度，例如至少5mm至15mm，根据轴承环5的相应的轴向长度。当然连接部的位置也是可变的，即所述连接部不强制性地必须基本上是居中的，如在图1中所示。相反，所述连接部也能够与右边的或左边的轴承环边缘错位地定位，造成相应不同的轴向槽深度。
由轴套3和轴承环5形成的滑动轴承的润滑剂供给，即在工作面9和10之间得到的轴承间隙的润滑剂供给是必要的。为了所述目的，设有相应的用于输送润滑剂的装置，所述装置包括盖16，所述盖经由螺旋连接或类似机构固定在壳体壁8上。所述盖借助环形连接部17接合到适配器7下方，轴承环5轴向地抵靠环形连接部17支承。
盖16在示出的示例中具有居中的中断部18，在所述中断部上例如连接有润滑剂输送管路。经由中断部18，润滑剂，通常为油，被输送到间隙19中，所述间隙构成在盖16的内侧和轴2的端面20或者更确切地说轴套3的和轴承环5的相应的端面之间。所述间隙19用作为润滑剂收集腔。在端面20和盖16之间此外设有轴向的止推片21，所述止推片略微地与端面20间隔开，使得润滑剂一直到达轴承环5的区域中。止推片21还能够具有用于实现润滑剂流动的中断部。
为了能够将润滑剂输送到轴承间隙内，即在工作面9和10之间的间隙中，轴套3在其工作面10的区域中设有优选两个轴向延伸的槽22，所述槽在下文中称作为“径向槽22”，其中径向槽22在图1中以虚线示出。两个径向槽22在其通到端面20上的端部上是敞开的，然而在相对置的端部上是闭合的，所述两个径向槽在示出的示例中彼此相对置地在轴套3的外环周上构成，进而相对于径向负载FR以+/-90°定位。也就是说，在间隙19中等待处理的润滑剂从径向槽的端面侧的端部进入径向槽22中是可能的。径向槽22形成近似环绕的润滑剂储存部，即处于其中的润滑剂经由旋转的轴套3带动，进而强制性地被输出到工作面9和10之间的轴承间隙中。在此不需要任何特殊的回转接头或其他的用于将润滑剂输送给轴20的连接接口等，因为径向槽22自动地借助在压力下处于间隙19中的润滑剂填充，并且通过旋转在一定程度上进行自汲取。润滑剂附着在静止的轴承环或其工作面上，通过轴旋转或轴套运动被抽到轴承间隙中。
从工作面9和10之间离开的润滑剂在一侧上，即在朝向盖16的一侧上，重新到达间隙19中，因此在间隙19中重新被收集，进而能够再次经由径向槽22容纳并且使用。也就是说，能够整体上减少润滑剂体积流。
在轴承环侧还能够设有至少一个油输出孔23，所述油输出孔轴向地穿过轴承环5。然而所述油输出孔是可选的，不是必须设有所述油输出孔。
图2示出轴套3或者更确切地说其工作面10的俯视图。示出一个径向槽22，所述径向槽具有朝端面20敞开的端部24和在另一侧上闭合的端部25。轴向观察，径向槽22应延伸经过第二工作面10的至少一半，优选延伸超过第二工作面的至少一半。所述径向槽不局限于在图2中示出的矩形的结构。相反，所述径向槽的宽度能够朝向端部25增大或减小，还有径向槽22的深度能够朝向端部25增大或减小。
图3示出轴套3的一个替选的实施方式。视图就这方面而言对应于图2中的视图。径向槽22在此具有两个槽部段，即槽部段22a和槽部段22b。槽部段22a沿环周方向观察明显比槽部段22b更宽，其沿轴向方向看也更长。两个槽部段22a、22b能够具有相同的深度，但是也能够考虑的是，槽部段22b比槽部段22a更扁平或更深。然而明显地，整个径向槽22在轴向上观察比在根据图2的实施例中明显更宽地延伸。
图4在正视图中示出轴2的端面20以及轴套3的端面26。在轴套3上示出两个径向槽22，分别具有其敞开的端部24。这两个径向槽22在示出的示例中在环周上相对于径向负载FR错位地设置。与在图1中描述的不同地，所述径向槽在此不彼此相对置地并且以+/-90°相对于径向负载FR错位，而是以更大的角度增量，通过两个角度α和β示出。在示出的示例中，角度α和β是不同的，当然也能够是相同的。两个径向槽22应定位的角度区间优选为45°至150°，沿一个或者另一个方向。这引起，在经由相应的箭头在图4中示出的相应的转动方向上，一个径向槽22总是定位于径向力FR之前，并且另一个径向槽定位于径向力FR之后。
图5示出滑动轴承装置1的根据本发明的实施方式，其中轴2直接支承在轴承环5中。轴承环5又具有工作面9，然而在该实施方式中工作面10不直接构成在轴2上，即在该情况下，轴2覆有硬质材料覆层。这比轴套3由硬质材料层覆层在制造方面更复杂，然而同样是可能的。在该情况下，径向槽22直接构成在轴2上，并且加工到第二工作面10中。径向槽22的几何形状又能够是任意的，如已经关于上面的实施方式描述的那样。
在其他方面，滑动轴承装置的基本构造尽可能地对应于图1中的实施例。在该实例中，轴承环5直接位置固定地容纳在壳体壁中，因此在此不设有适配器7。轴承环5同样具有弹性，这通过如下方式实现：在两个端面上设有相应的轴向槽13和14，其中——并且这也适用于根据图1的实施方式——弹性也仅能够经由轴向槽实现。
又设有用于输送润滑剂的装置，所述装置包括盖16，所述盖对应于图1中的盖16。又在盖16上设有中断部18，经由所述中断部，润滑剂进入到盖和轴2的端面20或者更确切地说轴承环5的端面12之间的间隙19中。润滑剂又经由径向槽22容纳并且环形输送，使得所述润滑剂到达工作面9和10之间的轴承间隙中。
在此也能够如在图5中所示，径向槽22彼此错位180°地设置，进而相对于径向负载FR以+/-90°定位。替选地，在此也能够考虑其他的角度错位，如在图6中所示。在那里也示例性地示出两个角度α和β，所述角度又能够是相同的或不同的。
附图标记列表：
1 滑动轴承装置
2 轴
3 轴套
4 止挡凸缘
5 轴承环
6 壳体构件
7 适配器
8 壳体壁
9 工作面
10 工作面
11 端侧
12 端侧
13 轴向槽
14 轴向槽
15 连接部
16 盖
17 环形连接部
18 中断部
19 间隙
20 端面
21 止推片
22 径向槽
22a 槽部段
22b 槽部段
23 油输出孔
24 端部
25 端部
26 端面

Claims (9)

1.一种用于加载有环绕的径向力的轴(2)的滑动轴承装置，所述滑动轴承装置包括：
抗扭地设置在壳体构件(8)中的轴承环(5)，所述轴承环具有在内环周上构成的第一工作面(9)；和
在所述轴(2)的外环周上或在设置在所述轴(2)上的轴套(3)的外环周上构成的第二工作面(10)，所述第二工作面在所述第一工作面(9)滑动支承，
其特征在于，
设有用于将润滑剂朝所述轴(2)的端侧(20)轴向输送的装置，并且在所述第二工作面(10)中引入至少一个朝向所述轴(2)的所述端侧(20)轴向敞开的、轴向延伸的和径向敞开的槽(22)，其中所述槽(22)在与所述端侧(20)相反的方向上轴向闭合。
2.根据权利要求1所述的滑动轴承装置，
其特征在于，
在轴向上观察，所述槽(22)延伸经过所述第二工作面(10)的至少一半。
3.根据权利要求1或2所述的滑动轴承装置，
其特征在于，
设有两个在环周上错位地设置的槽(22)。
4.根据权利要求1或2所述的滑动轴承装置，
其特征在于，
所述槽(22)在环周上相对于径向负载(FR)错位地设置。
5.根据权利要求4所述的滑动轴承装置，
其特征在于，
在仅一个槽(22)的情况下，所述错位从力作用点开始沿转动方向为45°至180°，并且在两个槽(22)的情况下，所述错位从力作用点开始沿转动方向为45°至180°和210°至315°。
6.根据权利要求1或2所述的滑动轴承装置，
其特征在于，
所述槽(22)从敞开的槽端部(24)朝闭合的槽端部(25)的深度和宽度保持不变，或者所述槽(22)从敞开的槽端部(24)朝闭合的槽端部(25)的深度和/或宽度发生变化。
7.根据权利要求1或2所述的滑动轴承装置，
其特征在于，
用于将润滑剂朝所述轴(2)的端侧(20)轴向输送的装置具有在壳体侧设置的盖(16)和至少一个中断部(18)，所述盖跨接所述轴(2)的端侧(20)，所述中断部实现朝向所述轴(2)的润滑剂穿流且与所述轴(2)的所述端侧(20)相邻地定位。
8.根据权利要求7所述的滑动轴承装置，
其特征在于，
在所述盖(16)与所述轴(2)的和所述轴承环(5)的以及还有所述轴套(3)的端侧(20)之间构成有轴向的、且径向延伸的、并用于收集润滑剂的间隙(19)。
9.根据权利要求1或2所述的滑动轴承装置，
其特征在于，
所述轴承环(5)在其一个或两个端侧(11，12)上具有环绕的轴向槽(13，14)。
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