DE102017216192A1

DE102017216192A1 - Radialgleitlager mit optimierter Schmierdruckverteilung

Info

Publication number: DE102017216192A1
Application number: DE102017216192.2A
Authority: DE
Inventors: Koen Krieckemans; Maarten Ooms; Yvan Berkmans; Michel Goovaerts; Roger Bogaert; Ümit Kutluay
Original assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2019-03-14
Also published as: WO2019052895A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein 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. Die Buchse (103) ist zweistückig ausgeführt.

Description

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.
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.
Das erfindungsgemäße Radialgleitlager weist zwei Lagerspalten - einen ersten Lagerspalt und einen zweiten Lagerspalt - auf. Radial zwischen der ersten Lagerlaufbahn und der zweiten Lagerlaufbahn befindet sich mindestens eine Buchse, die erfindungsgemäß zweistückig ausgeführt ist. Die Buchse besteht aus mindestens zwei physisch voneinander getrennten Stücken - ein erstes Stück und ein zweites Stück, zwischen denen ein Spalt verläuft. Insbesondere können das erste Stück und das zweite Stück sich entlang des Spalts berühren.
Die zweistückige 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 einen ersten Lagerspalt. Ein zweite Lagerspalt wird von der Buchse und der zweiten Lagerlaufbahn gebildet. 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 verläuft der Spalt rotationssymmetrisch zu der Drehachse. Insbesondere können das erste Stück und das zweite Stück rotationssymmetrisch zu der Drehachse sein.
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:

1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Radialgleitlager;
2 eine in dem Radialgleitlager herrschende Druckverteilung;
3 ein Radialgleitlager mit zweistückiger Buchse;
4 eine in dem Radialgleitlager herrschende Druckverteilung;
5 ein Radialgleitlager mit zweistückiger Buchse und optimiertem Verlauf der Schmierstoffleitung; und
6 eine in dem Radialgleitlager herrschende Druckverteilung.

Die 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 1 eine einzelne Schmierstoffleitung 111 vorgesehen. Diese mündet in den inneren Lagerspalt 109.
Um auch den äußeren Lagerspalt 107 mit Schmierstoff zu versorgen, weist die Buchse 103 Durchgangsbohrungen 113 auf, die den äußeren Lagerspalt 107 schmierstoffleitend mit dem inneren Lagerspalt 109 verbinden.
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 3 zwei Schmierstoffleitungen - eine erste Schmierstoffleitung 301 und eine zweite Schmierstoffleitung 303 - vorgesehen. Beide Schmierstoffleitungen 301, 303 münden in die innere Lagerlauffläche 109. Durchgangsbohrungen 113 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 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 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 6.
Bezugszeichenliste

101: Planetenrad
103: Buchse
105: Planetenbolzen
107: äußere Lagerlauffläche
109: innere Lagerlauffläche
111: Schmierstoffleitung
113: Durchgangsbohrung
301: erste Schmierstoffleitung
303: zweite Schmierstoffleitung
305: Spalt

Claims

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 dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (103) zweistückig ausgeführt ist.
Radialgleitlager nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalt (305) zwischen einem ersten Stück und einem zweiten Stück der Buchse (103) rotationssymmetrisch zu einer Drehachse des Radialgleitlagers verläuft.
Radialgleitlager nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stück und das zweite Stück rotationssymmetrisch zu der Drehachse sind.
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.
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.
Anordnung mit einem schrägverzahnten Stirnrad; gekennzeichnet durch ein Radialgleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche; wobei das Stirnrad mittels des Radialgleitlagers drehbar gelagert ist.
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.