Ingenieurbüro Dr.-Ing. Martin Berger
Ingenieurbüro Dr.-Ing. Martin Berger

Was ist ein Hybr3D- oder 3D-Gleitlager und was muss man sich darunter vorstellen?

Am besten lässt sich das erklären, wenn man sich anschaut welche Lagerlösungen es gibt. Was wird eingesetzt, wenn z.B. in einem Getriebe axiale und radiale Lasten mit hohen Drehzahlen realisiert werden sollen?

 

a) Hydrodynamische Gleitlager

 

Axialgleitlager für axiale Kräfte     Radialgleitlager für radiale Kräfte

                                                     (horizontale & vertikale Kräfte)

 

Was tun, wenn alle Kraftrichtungen auftreten?

 

Dann werden beide Lagervarianten so miteinander kombiniert, dass axiale, horizontale und vertikale Lasten realisiert werden können.

 

Heraus kommt ein kombiniertes Radial-Axial-Gleitlager.

 

b) Wälzlager


Die oben beschriebene Aufgabe wird auch gelöst, indem verschiedene Wälzlager z.B. ein Radialrillenkugellager und Axialkugellager miteinander kombiniert werden.

 

Oder es kommt ein Schrägkugellager zum Einsatz, dieses kann alle 3-Kraftrichtungen (axial, horizontal und vertikal) realisieren.

 

Was ist jetzt ein 3-dimensionales-Gleitlager?

 

Erklärung: Ein 3-dimensionales-Gleitlager besteht aus zwei aufeinander abgestimmte Konturen, bestehend aus Lager und Gegenkörper (Laufring, Welle) und kann aufgrund dieser Lagergeometrie zusammengesetzte radiale und axiale Tragkräfte realisieren. Dabei erzeugt es im Schmierstoff hydrodynamische Drücke und kann dadurch, genau wie ein Schrägkugellager, schräge/3-dimensionale-Lasten tragen. Es ist somit ein Hybrid aus einem Radial- und Axialgleitlager und vereint die positiven Effekte beider Lagertypen. Deshalb auch die geschützte Bezeichnung Hybr3D. Die Reibung findet dann, bei richtiger Auslegung, nur im Schmierstoff statt. Es handelt sich dann um reine Flüssigkeitsreibung.  

 

Im der Abbildung unterhalb ist ein Beispiel einer konvexen Lagerkontur, mit dem dazu gehörigen hydrodynamischen Druckverlauf welcher die Tragfähigkeit erzeugt, dargestellt. 

 

Ein Hybr3D-Gleitlager unterscheidet sich jedoch von existierenden Lösungen durch folgende Eigenschaften:

 

Vorteile gegenüber bestehenden Gleitlagerlösungen:

  • nur 1 Lager für radiale und axiale Kräfte

  • höhere Leistungsdichte

  • geringerer Platzbedarf

  • höhere realisierbare Axialkräfte

  • bedingt durch die kleinern Abmessungen geringere Reibungsverluste

     

Vorteile gegenüber Wälzlagerlösungen:

  • besonders geräuscharm

  • keine bauteilbedingte Drehzahlgrenze
  • unempfindlich gegen Laststöße

  • robust bei dynamischen und zyklischen Lasten

  • Schwingungsdämpfend (wichtig bei hohen und kritischen Drehzahlen )

  • Druckwinkel individuell anpassbar (0-90°)

  • sehr hohe erreichbare Lebensdauern

  • höhere Steifigkeit

 

Nachteile gegenüber Wälzlagerlösungen:

  • höhere Anlaufreibung (wie bei Gleitlagern üblich, durchfahren des Mischreibungsgebiets)
  • abhängig von der Bauform größeres Lagerspiel (ca. Faktor-2)