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Title:
RADIAL SLIDING BEARING HAVING AN OPTIMIZED LUBRICATION PRESSURE DISTRIBUTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/052895
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hydrostatic or hydrodynamic radial sliding bearing having a first bearing raceway 109), a second bearing raceway (107) and at least one bushing (103); wherein the bushing (103) is arranged between the first bearing raceway (109) and the second bearing raceway (107). The bushing (103) has a two-piece design.

Inventors:
KRIECKEMANS, Koen (Zandkapelweg 68, 2200 Noorderwijk, 2200, BE)
OOMS, Maarten (Laarsveld 32, 2440 Geel, 2440, BE)
BERKMANS, Yvan (Nethestraat 52, 3940 Hechtel-Eksel, 3940, BE)
GOOVAERTS, Michel (Geersbroekstraat 27, 2235 Hulshout, 2235, BE)
BOGAERT, Roger (Hof ten Bos 16, 9200 Dendermonde, 9200, BE)
KUTLUAY, Ümit (Weinbirnenstr. 11, Friedrichshafen, 88048, DE)
Application Number:
EP2018/074035
Publication Date:
March 21, 2019
Filing Date:
September 06, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Löwentaler Straße 20, Friedrichshafen, 88046, DE)
ZF WIND POWER ANTWERPEN N.V. (Gerard Mercatorstraat 40, 3920 Lommel, 3920, BE)
International Classes:
F16C17/02; F16C17/18; F16C32/06; F16C33/04; F16C33/10; F16H57/04
Foreign References:
EP2662598A12013-11-13
EP2383480A12011-11-02
DE102013220063A12015-04-02
EP1488139A12004-12-22
DE1913365A11970-09-24
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Claims:
Patentansprüche

1 . Hydrostatisches oder hydrodynamisches Radialgleitlager mit einer ersten Lagerlaufbahn (109), einer zweiten Lagerlaufbahn (107) und mindestens einer Buchse (103); wobei

die Buchse (103) zwischen der ersten Lagerlaufbahn (109) und der zweiten Lagerlaufbahn (107) angeordnet ist; und wobei

die Buchse (103) zweistückig ausgeführt ist; dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen einem ersten Stück und einem zweiten Stück der Buchse (103) ein Spalt verläuft; wobei

das erste Stück und das zweite Stück unmittelbar an den Spalt angrenzen.

2. Radialgleitlager nach Anspruch 1 ; dadurch gekennzeichnet, dass

der Spalt (305) eben ist und/oder rotationssymmetrisch zu einer Drehachse des Radialgleitlagers verläuft.

3. Radialgleitlager nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass

das erste Stück und das zweite Stück rotationssymmetrisch zu der Drehachse sind.

4. Radialgleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche; gekennzeichnet durch

eine erste Schmierstoffleitung (301 ) und eine zweite Schmierstoffleitung (303); wobei die erste Lagerlaufbahn (109) und die Buchse (103) einen ersten Lagerspalt bilden; wobei

die zweite Lagerlaufbahn (107) und die Buchse (103) einen zweiten Lagerspalt bilden; wobei

die erste Schmierstoffleitung (301 ) und die zweite Schmierstoffleitung (303) jeweils eine Mündung in den ersten Lagerspalt oder in den zweiten Lagerspalt aufweisen; und wobei

der Spalt (305) axial zwischen der Mündung der ersten Schmierstoffleitung (301 ) und der Mündung der zweiten Schmierstoffleitung (303) angeordnet ist.

5. Radialgleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass

ein axialer Abstand zwischen der Mündung der ersten Schmierstoffleitung (301 ) und dem Spalt (305) geringer ist als ein axialer Abstand zwischen der der Mündung der ersten Schmierstoffleitung (301 ) und der nächstliegenden Stirnseite des Radialgleitlagers.

6. Anordnung mit einem schrägverzahnten Stirnrad; gekennzeichnet durch ein Radialgleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche; wobei

das Stirnrad mittels des Radialgleitlagers drehbar gelagert ist.

7. Planetenstufe mit einem Hohlrad, einem Planetenträger, einem Sonnenrad und mindestens einem Planetenrad (101 ); gekennzeichnet durch

mindestens ein Radialgleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10; wobei das Planetenrad (101 ) mittels des Radialgleitlagers drehbar in dem Planetenträger gelagert ist.

Description:
Radialqleitlaqer mit optimierter Schmierdruckverteilunq

Die Erfindung betrifft ein Radialgleitlager nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 .

Aus dem Stand der Technik sind hydrodynamische Radialgleitlager mit einer schwimmenden Buchse bekannt. Die Buchse ist einstückig ausgeführt.

Auf die Lagerung schrägverzahnter Planetenräder wirkt ein Kippmoment, d.h. ein orthogonal zur Drehachse gerichtetes Drehmoment. Hierdurch kommt es zu einer Schiefstellung des Planetenrads. Ist das Planetenrad mittels eines hydrostatischen oder hydrodynamischen Radialgleitlagers gelagert, werden durch die Schiefstellung vornehmlich dessen Ränder belastet. Im Lagerspalt kommt es infolgedessen zu hydrodynamischen Druckspitzen.

Die Druckschrift DE 19 13 365 A ein Gleitlager mit einem zweifachen Differentialgleitelement, das zwei ineinander verschachtelte Metallzwischenringe aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radialgleitlager unter Umgehung der den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile verfügbar zu machen. Insbesondere sollen aus einem Kippmoment resultierende Druckspitzen vermindert werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Radialgleitlager nach Anspruch. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Ein Radialgleitlager zeichnet sich dadurch aus, dass eine erste Lagerlaufbahn und eine zweite Lagerlaufbahn sich ausschließlich in radialer Richtung, d.h. orthogonal zu einer Drehachse des Lagers, gegeneinander abstützen. Dazu sind die erste Lagerlaufbahn und die zweite Lagerlaufbahn vorzugsweise zylindrisch ausgeformt, d.h. haben die Form einer Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders. Die erste Lagerlaufbahn und die zweite Lagerlaufbahn sind um die Drehachse relativ zueinander verdrehbar. Radial zwischen der ersten Lagerlaufbahn und der zweiten Lagerlaufbahn des erfindungsgemäßen Radialgleitlagers befindet sich mindestens eine, vorzugsweise genau eine Buchse, die zweistückig ausgeführt ist. Die Buchse besteht also aus mindestens zwei, vorzugsweise genau zwei physisch voneinander getrennten Stücken - einem ersten Stück und einem zweiten Stück.

Axial, d.h. bezüglich bzw. in Richtung einer Drehachse des Radialgleitlagers, zwischen dem ersten Stück und dem zweiten Stück verläuft erfindungsgemäß ein Spalt. Der Spalt befindet sich axial zwischen dem ersten Stück und dem zweiten Stück. Entsprechend sind das erste Stück und das zweite Stück auf unterschiedlichen bzw. axial gegenüberliegenden Seiten des Spalts angeordnet. Dies impliziert, dass das erste Stück und das zweite Stück axial versetzt zueinander angeordnet sind. Das erste Stück und das zweite Stück befinden sich also auf unterschiedlichen Seiten einer Ebene, die orthogonal zu der Drehachse des Radialgleitlagers ausgerichtet ist. Die Ebene verläuft durch den Spalt. Insbesondere können das erste Stück und das zweite Stück bezüglich der Ebene spiegelsymmetrisch sein.

Der Spalt wird durch das erste Stück und das zweite Stück gebildet, d.h. das erste Stück und das zweite Stück grenzen unmittelbar an den Spalt an. Jeweils ein Teil der Oberfläche des ersten Stücks und des zweiten Stücks bildet dabei eine axiale Begrenzung des Spalts. Insbesondere können das erste Stück und das zweite Stück sich entlang des Spalts berühren. Der Spalt ist geschlossen oder mindestens teilweise mit nichts anderem als Luft und/oder Schmierstoff gefüllt.

Die erfindungsgemäße Buchse ermöglicht eine verbesserte Anpassung des Lagers an Verformungen, die durch von Kippmomente schrägverzahnter Zahnräder hervorgerufen werden können. Die im Lager herrschende Verteilung des Schmierstoffdrucks ist infolgedessen ausgeglichener und weist weniger ausgeprägte Druckspitzen auf.

Die Buchse hat vorzugsweise die Form eines Rohrs, d.h. eines Hohlzylinders. Die Buchse ist sowohl relativ zu der ersten Lagerlaufbahn als auch relativ zu der zweiten Lagerlaufbahn frei drehbar. So kann die Buchse relativ zu der ersten Lagerlaufbahn und relativ zu der zweiten Lagerlaufbahn um einen beliebigen Winkel um eine Drehachse des Radialgleitlagers verdreht werden.

Die Buchse und die erste Lagerlaufbahn bilden genau einen Lagerspalt - einen ersten Lagerspalt. Ebenso bilden die Buchse und die zweite Lagerlaufbahn genau einen Lagerspalt - einen zweiten Lagerspalt. Vorzugsweise ist die Buchse mit mindestens einer durchgehenden Aussparung, etwa einer Durchgangsbohrung, versehen, um den ersten Lagerspalt und den zweiten Lagespalt schmierstoffleitend miteinander zu verbinden.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Spalt zwischen dem ersten Stück und dem zweiten Stück eben und verläuft rotationssymmetrisch zu der Drehachse des Radialgleitlagers. Ein ebener Spalt ist nicht gekrümmt, verläuft also äquidistant entlang einer Ebene.

Bevorzugt sind das erste Stück und das zweite Stück rotationssymmetrisch zu der Drehachse weitergebildet.

In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung wiesen eine erste Schmierstoffleitung und eine zweite Schmierstoffleitung jeweils eine Mündung in den ersten Lagerspalt oder in den zweiten Lagerspalt auf. Der Spalt ist weiterbildungsgemäß axial zwischen der Mündung der ersten Schmierstoffleitung und der Mündung der zweiten Schmierstoffleitung angeordnet ist.

Ein axialer Abstand zwischen der Mündung der ersten Schmierstoffleitung und dem Spalt ist in einer bevorzugten Weiterbildung geringer als ein axialer Abstand zwischen der Mündung der ersten Schmierstoffleitung und der der Mündung am nächsten liegenden Stirnseite des Radialgleitlagers. Dies bedeutet, dass die Mündung sich nicht mittig zwischen der Stirnseite und dem Spalt befindet, sondern die Mündung zu dem Spalt hin versetzt angeordnet ist. Eine derartige Anordnung wirkt sich vorteilhaft auf die Druckverteilung in dem Radialgleitlager aus. Das oben beschriebene Radialgleitlager ist bevorzugt in einer Anordnung mit einem schräg verzahnten Stirnrad enthalten. Mittels des Radialgleitlagers ist das Stirnrad drehbar gelagert.

Insbesondere kann das Radialgleitlager Teil einer Planetenstufe mit einem Hohlrad, einem Planetenträger, einem Sonnenrad und mindestens einen Planetenrad sein. Dabei ist das Planetenrad mittels des Radialgleitlagers drehbar in dem Planetenträger bzw. in einem in dem Planetenträber fixierten Planetenbolzen gelagert. Der Planetenbolzen kann die oben beschriebenen Schmierstoffleitungen ausbilden.

Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:

Fig. 1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Radialgleitlager;

Fig. 2 eine in dem Radialgleitlager herrschende Druckverteilung;

Fig. 3 ein Radialgleitlager mit zweistückiger Buchse;

Fig. 4 eine in dem Radialgleitlager herrschende Druckverteilung;

Fig. 5 ein Radialgleitlager mit zweistückiger Buchse und optimiertem Verlauf der

Schmierstoffleitung; und

Fig. 6 eine in dem Radialgleitlager herrschende Druckverteilung.

Die Figuren 1 , 3 und 5 stellen jeweils ein Planetenrad 101 dar, dass mittels einer schwimmenden Buchse 103 drehbar in einem Planetenbolzen 105 gelagert ist. Das Planetenrad 101 bildet jeweils eine äußere Lagerfläche 107 aus, der Planetenbolzen 105 eine innere Lagerfläche 109. Radial zwischen der äußeren Lagerfläche 107 und der inneren Lagerfläche 109 ist die Buchse 103 angeordnet. Da die Buchse 103 schwimmend ausgeführt ist, dreht sie sich - etwa mit halber Drehzahl des Planetenrads 101 .

Zur Versorgung des Lagers mit Schmierstoff ist gemäß Fig. 1 eine einzelne Schmierstoffleitung 1 1 1 vorgesehen. Diese mündet in den inneren Lagerspalt 109. Um auch den äußeren Lagerspalt 107 mit Schmierstoff zu versorgen, weist die Buchse 103 Durchgangsbohrungen 1 13 auf, die den äußeren Lagerspalt 107 schmierstoffleitend mit dem inneren Lagerspalt 109 verbinden.

Fig. 2 zeigt eine entsprechende Verteilung des Schmierstoffdrucks in axialer Richtung x. Durch eine Verkippung des Zahnrads kommt es nach außen hin zu Druckspitzen, während der Schmierstoffdruck zur Mitte hin abfällt.

Um eine ausgeglichenere Verteilung des Schmierstoffdrucks mit weniger ausgeprägten Druckspitzen zu erreichen, sind gemäß Fig. 3 zwei Schmierstoffleitungen - eine erste Schmierstoffleitung 301 und eine zweite Schmierstoffleitung 303 - vorgesehen. Beide Schmierstoffleitungen 301 , 303 münden in die innere Lagerlauffläche 109. Durchgangsbohrungen 1 13 dienen auch hier dazu, die äußere Lagerlaufbahn 107 schmierstoffleitend mit der inneren Lagerlaufbahn 109 zu verbinden.

Die Buchse 103 ist zweistückig ausgeführt. Zwischen den Stücken der Buchse 103 verlauft ein in sich geschlossenen Spalt 305

Eine entsprechende Verteilung des Schmierstoffdrucks in axialer Richtung stellt Fig. 4 dar. Von den äußeren Druckspitzen ausgehend fällt der Schmierstoffdruck nach innen hin nicht stetig ab, sondern geht in jeweils eine weitere Druckspitze über. Mittig fällt der Schmierstoffdruck stark ab.

Gemäß Fig. 5 sind die Mündungen der ersten Schmierstoffleitung 101 und der zweiten Schmierstoffleitung 303 in die innere Lagerlauffläche 109 axial zur Mitte hin versetzt. Eine daraus resultierende Verteilung des Schmierstoffdrucks zeigt Fig. 6. Bezuqszeichen

101 Planetenrad

103 Buchse

105 Planetenbolzen

107 äußere Lagerlauffläche

109 innere Lagerlauffläche

1 1 1 Schmierstoffleitung

1 13 Durchgangsbohrung

301 erste Schmierstoffleitung

303 zweite Schmierstoffleitung

305 Spalt