DE102017223370A1

DE102017223370A1 - Einstellbares Gleitlager

Info

Publication number: DE102017223370A1
Application number: DE102017223370.2A
Authority: DE
Inventors: Ümit Kutluay; Daniel Wolf
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-06-27

Abstract

Gleitlageranordnung (1) zum Lagern eines rotierbaren Bauteils (2), die Gleitlageranordnung (1) umfassend ein erstes Lagerelement (L1), ein zweites Lagerelement (L2) und ein drittes Lagerelement (L3), wobei das erste und zweite Lagerelement (L1, L2) auf einer Welle (3) gelagert sind und jeweils eine kegelförmige Kontur mit sich verjüngendem Durchmesser auf einander zugewandten Bauteilseiten aufweisen, und das dritte Lagerelement (L3) eine zu der kegelförmigen Kontur des ersten und zweiten Lagerelements (L1, L2) korrespondierende Kontur aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lagerelement (L1) und/oder das zweite Lagerelement (L2) zueinander axial verschiebbar angeordnet sind, wodurch eine Schmierspaltdicke zwischen den ersten und dritten Lagerelement (L1, L3) beziehungsweise dem zweiten und dritten Lagerelement (L2, L3) variierbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein einstellbares Gleitlager zum Lagern von rotierbaren Bauteilen. Dabei sind erfindungsgemäße Gleitlager, insbesondere für die Verwendung in Getrieben von Windenergieanlagen, industriellen Großgetrieben oder im Maschinen- und Anlagenbau geeignet. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einstellen eines erfindungsgemäßen Gleitlagers.
Die Lagerung von rotierbaren Bauteilen in Windenergieanlagen mittels Gleitlagern ist mithin bekannt. So offenbart beispielsweise die EP 2694810 B1 eine getriebelose Windenergieanlage, bei welcher ein rotierender Antriebsstrang (beispielsweise eine Welle) mit mindestens einem Gleitlager gelagert ist, wobei es sich bei dem offenbarten Lager um ein Kegellager handelt. Ferner wird offenbart, dass das Kegellager eine konisch geformte Gleitfläche umfasst, darüber hinaus werden segmentierte Gleitflächen offenbart. Durch das Vorsehen von segmentierten Gleitflächen beziehungsweise entsprechenden Segmenten der Gleitfläche, wird ein Austausch einzelner Segmente ermöglicht. Dies kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn einzelne Segmente verschlissen und/oder beschädigt sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleitlager beziehungsweise eine Gleitlageranordnung vorzuschlagen, bei welchem ein definiertes Lagerspiel variiert beziehungsweise eingestellt werden kann. Zur Lösung der genannten Aufgabe wird vorgeschlagen, ein zweigeteiltes Lagerelement vorzusehen, wobei wenigstens ein Teil axial verschiebbar ist.
Bei dem rotierbaren Bauteil, welches durch die Gleitlageranordnung gelagert wird, kann es sich beispielsweise um eine Welle, ein Zahnrad oder einen Bolzen (beispielsweisen Planetenbolzen) handeln. Die zweigeteilte Anordnung des Lagerelements äußert sich dadurch, dass die Gleitlageranordnung über ein erstes Lagerelement und ein zweites Lagerelement verfügt, welche beispielsweise in Form von Lagerringen beziehungsweise Gleitlagerelementen ausgeführt sein können. Dabei sind das erste und zweite Lagerelement derart auf einer Welle angeordnet, dass diese beabstandet zueinander sind, wodurch ein Freiraum zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerelement gebildet wird. Insbesondere sind das erste und das zweite Lagerelement zueinander spiegelsymmetrisch zu einer zwischen den beiden Lagerelementen orthogonal verlaufenden Symmetrieebene ausgeführt. Weiter weisen das jeweils erste und zweite Lagerelement eine kegelförmige Kontur auf, welche sich durch einen sich verjüngenden Durchmesser der Lagerelemente auszeichnet. Dabei befinden sich die Bereiche mit kleinem Durchmesser auf den einander zugewandten Bauteilseiten. Vorteilhaft zeichnet sich die kegelförmige Kontur der beiden Lagerelemente dadurch aus, dass diese einen Kegelstumpf beziehungsweise einen Konus bilden. Dies bedeutet, dass das erste und zweite Lagerelement an den Bauteilseiten mit dem geringen Durchmesser einen Durchmesser > 0 aufweisen.
Ferner weist die erfindungsgemäße Gleitlageranordnung ein drittes Lagerelement auf, wobei dieses dritte Lagerelement durch einen Teil des rotierbaren Bauteils selbst gebildet werden kann. In alternativen Ausführungen kann es sich bei dem dritten Lagerelement jedoch auch um ein separates Bauteil, beispielsweise einen Lagerring handeln, welcher mit dem rotierbaren Bauteil drehfest verbunden ist.
Bei der Welle, auf welcher das erste und zweite Lagerelement gelagert sind, kann es sich beispielsweise um einen Planetenbolzen oder eine sonstige Getriebewelle handeln. Verallgemeinert beschreibt eine Welle dabei ein zylindrisches oder zumindest rotationssymmetrisches Maschinenbauelement insbesondere zur Übertragung von Drehbewegungen beziehungsweise Drehmomenten.
Ferner weist das dritte Lagerelement eine zu der kegelförmigen Kontur des ersten und zweiten Lagerbauteils korrespondierende Kontur auf. Vereinfacht formuliert ist darunter zu verstehen, dass die Kontur des dritten Lagerelements beispielsweise eine Positivform und die Konturen des ersten und zweiten Lagerelements die dazugehörige Negativform darstellen.
Unter der axialen Verschiebbarkeit des ersten und/oder zweiten Lagerelements ist zu verstehen, dass diese entlang einer Rotationsachse beziehungsweise entlang der Welle translatorisch bewegbar sind. Dabei kann nur das erste Lagerelement verschiebbar sein, nur das zweite Lagerelement verschiebbar sein oder das erste und zweite Lagerelemente verschiebbar angeordnet sein. Durch das axiale Verschieben des ersten und/oder zweiten Lagerelements ist in vorteilhafter Weise eine Schmierspaltdicke des Gleitlagers veränderbar. Unter dem Schmierspalt ist dabei der Abstand zwischen dem ersten und dem dritten Lagerelement beziehungsweise dem dritten und dem zweiten Lagerelement zu verstehen. Insbesondere wird der Schmierspalt beziehungsweise die Schmierspaltdicke verringert, wenn das erste und das zweite Lagerelement axial aufeinander zu verschoben werden.
Der Schmierspalt des Gleitlagers korrespondiert dabei mit dem Lagerspiel des Gleitlagers. Einerseits ist es bei Inbetriebnahme erforderlich, das vom Hersteller vorgegebene Lagerspiel beziehungsweise die vorgegebene Schmierspaltdicke einzustellen. Andererseits kann es auch aufgrund von Verschleiß, Temperatureinflüssen oder Belastungsänderung erforderlich sein, das Lagerspiel beziehungsweise den Schmierspalt anzupassen beziehungsweise zu korrigieren. Häufig führt ein festgestelltes erhöhtes Lagerspiel dazu, dass eines oder alle Bauteile des Gleitlagers ausgewechselt werden müssen, obwohl die einzelnen Bauteile noch nicht die Verschleißgrenze erreicht haben. Durch ein Justieren beziehungsweise Korrigieren und Anpassen des Schmierspalts kann somit die Einsatzdauer der Bauteile beziehungsweise des Gleitlagers erhöht und gleichzeitig Kosten eingespart werden.
In Analogie zu der oben beschriebenen Vorgehensweise kann der Schmierspalt auch in entgegengesetzter Richtung angepasst werden, dies bedeutet, dass das erste und das zweite Lagerelement axial voneinander entfernt verschoben werden.
In einer Weiterbildung der Gleitlageranordnung weist diese Verstellmittel auf, wobei diese die translatorische Bewegung des ersten und/oder zweiten Lagerelements in axialer Erstreckung beziehungsweise Richtung bewirken. Die Verstellmittel können beispielsweise in Form einer Gewindepaarung an den einander zugewandten Bauteilseiten des ersten und zweiten Lagerelements vorgesehen werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn ein Freiraum zwischen dem ersten und zweiten Lagerelement vorliegt, wodurch eine Axialbewegung in annähernder Weise des ersten und zweiten Lagerelements möglich ist. Alternativ dazu sind auch Verstellmittel in Form von Schrauben oder Stiften denkbar, wobei ein Verschrauben in das erste und/oder zweite Lagerelement die axiale Bewegung dieser Lagerelemente hervorruft. Auch ist es denkbar, die Verstellmittel hydraulisch oder pneumatisch auszuführen, wobei durch ein Hydraulikfluid oder durch Pressluft die Axialbewegung erzielt wird. Ferner ist es auch denkbar, Gewindestangen beziehungsweise einen Spindeltrieb vorzusehen, welcher die Axialbewegung erzeugt.
Insbesondere wenn ein Spindeltrieb, eine Gewindestange, eine Gewindepaarung oder Schrauben als Verstellmittel vorgesehen werden, erzeugt die Rotationsbewegung der Verstellmittel durch den Gewindeeingriff die translatorische Bewegung des ersten und/oder zweiten Lagerelements in axialer Richtung.
In vorteilhafter Weise verfügt die Gleitlageranordnung über eine Demontagevorrichtung. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Hydraulikkreis mit einer Zuleitung in der Welle und einem Auslass radial zu dem ersten und/oder zweiten Lagerelement handeln. Üblicherweise werden das als Lagerring ausgeführte erste und/oder zweite Lagerelement mittels Presspassung auf die Welle aufgebracht. Um die translatorische Bewegung in axialer Erstreckung zu ermöglichen, muss diese Presspassung vorübergehend gelöst werden. Durch die Zuleitung mit dem radialen Auslass kann somit unter Hochdruck ein Fluid, beispielsweise Öl, beaufschlagt werden, wobei dieses den Presssitz des ersten und/oder zweiten Lagerelements auf der Welle vorübergehend löst und gleichzeitig als Schmiermittel die Reibung zwischen Welle und erstem und/oder zweitem Lagerelement reduziert. Dies erleichtert das axiale Verschieben des ersten und/oder zweiten Lagerelements. Unter der Demontage ist somit in erster Linie das Lösen der Pressverbindung zwischen der Welle und dem ersten und/oder zweiten Lagerelement zu verstehen.
Weiter kann die erfindungsgemäße Gleitlageranordnung Fixiermittel aufweisen, wobei diese bevorzugt an dem ersten und/oder zweiten Lagerelement angeordnet sind. Die Fixiermittel sind dazu geeignet, ein ungewolltes axiales Verschieben des ersten und/oder zweiten Lagerelements zu verhindern. Dabei können die Fixiermittel insbesondere als Bolzen, Schraube, Keil, Splint oder sonstiges Sicherungselement ausgeführt sein. Insbesondere wenn es sich bei dem rotierbaren Bauteil um ein Planetenrad und bei der Welle um einen Planetenbolzen handelt, können das erste und/oder zweite Lagerelement durch die Fixiermittel mit einem feststehenden Bauteil (z. B. einem Planetenträger) verbunden werden. In besonders einfacher Ausführung greifen somit die Fixiermittel in entsprechende Aufnahmen beziehungsweise Ausnehmungen in dem ersten und/oder Lagerelement ein.
Wie zuvor beschrieben wirkt sich das axiale Verschieben des ersten und/oder zweiten Lagerelements auf die Schmierspaltdicke beziehungsweise das Lagerspiel des Gleitlagers aus. Somit könnte ein ungewolltes beziehungsweise unkontrolliertes Verschieben im Betrieb sich nachteilig auf die Lebensdauer, Verschleiß oder sonstige Einflüsse (Vibrationen) auswirken.
Ferner kann zwischen dem ersten und dritten Lagerelement und zwischen dem zweiten und dritten Lagerelement ein Gleitelement vorgesehen beziehungsweise angeordnet sein. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine sogenannte Schwimmbuchse oder aber auch eine normale fixe Buchse handeln. In vorteilhafter Ausführung handelt es sich hierbei jeweils um einen konischen Ring, welcher in dem Schmierspalt angeordnet ist. Üblicherweise ist dieser aus einem weichen Werkstoff, beispielsweise Kupfer, Bronze oder einem anderen weichen Metall, oder aber auch aus Kunststoff gefertigt. Dies hat ferner den Vorteil, dass das erste, zweite und dritte Lagerelement aus einem harten Werkstoff gefertigt werden können. Andernfalls wären entweder das dritte Lagerelement oder das erste und zweite Lagerelement aus einem weichen Werkstoff gefertigt.
In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Gleitlageranordnung kann in dem ersten und/oder zweiten Lagerelement ein Indikator zum Messen lagerspezifischer Parameter vorgesehen werden. In weiteren Ausführungen können auch mehrere Indikatoren vorgesehen werden. Bei dem Indikator beziehungsweise den Indikatoren kann es sich um verschiedenartige Sensoren handeln. In einfachen Ausführungsformen ist aber auch denkbar, als Indikator einen oder mehrere Messstäbe vorzusehen, welcher in Vertiefungen in dem ersten und/oder zweiten Lagerelement hineinragt. Ferner ist idealerweise auf dem Indikator eine Bemaßung aufgebracht. Anhand der Bema-βung ist ablesbar, wie weit der Indikator in eine Vertiefung eingebracht werden kann. Dies gibt Auskunft darüber, wie groß der Freiraum zwischen dem ersten Lagerelement und dem zweiten Lagerelement ausgebildet ist. Hierdurch kann einerseits die Einstellung der Lagerspiels vereinfacht werden, andererseits kann so auch ermittelt werden, welche Reserven hinsichtlich einer Nachjustierung des Lagerspiels noch vorhanden sind.
Soweit der Indikator beziehungsweise die Indikatoren als Sensorik beziehungsweise Sensor ausgeführt sind, können diese geeignet sein, als lagerspezifische Parameter beispielsweise eine Lagertemperatur, eine Öltemperatur, die Schmierspaltdicke, den axialen Abstand zwischen dem ersten und zweiten Lagerelement, einen Öldruck oder beispielsweise auch Lastinformationen aufnehmen.
Darüber hinaus kann die Gleitlageranordnung eine Axialführung aufweisen, welche zwischen dem ersten Lagerelement und der Welle und/oder dem zweiten Lagerelement und der Welle angeordnet ist. Insbesondere kann die Axialführung in Form einer ineinandergreifenden Kontur zwischen Welle und ersten und/oder zweiten Lagerelement verstanden werden, wobei sich diese ineinandergreifende Kontur axial entlang der Welle beziehungsweise der Rotationsachse erstreckt. Die Axialführung kennzeichnet funktional, dass eine rotatorische Relativbewegung zwischen der Welle und dem ersten und/oder zweiten Lagerelement verhindert wird, wohingegen eine translatorische Bewegung in axialer Erstreckung des ersten und/oder zweiten Lagerelements möglich ist.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Gleitlageranordnung sind die Verstellmittel an den einander zugewandten Bauteilseiten des ersten und zweiten Lagerelements koaxial zueinander angeordnet. Dabei sind die Verstellmittel nicht nur koaxial zueinander, sondern ferner auch koaxial zu der Rotationsachse des rotierbaren Bauteils beziehungsweise auch zu der Rotationsachse der Welle angeordnet. In besonders vorteilhafter Weise sind vorliegend die Verstellmittel als Gewindepaarung ausgeführt, wobei das erste Lagerelement einen Fortsatz mit einem Innengewinde aufweist und das zweite Lagerelement einen Fortsatz mit einem Außengewinde aufweist, wobei das Innengewinde des ersten Lagerbauteils auf das Außengewinde des zweiten Lagerbauteils aufgeschraubt werden kann. Durch die Rotationsbewegung durch das Aufschrauben wird die axiale translatorisch Bewegung hervorgerufen. In weiteren Ausführungen ist es auch denkbar, dass das Innen- bzw. Außengewinde umgekehrt zu der gerade beschriebenen Anordnung ausgeführt ist, das heißt, dass das zweite Lagerelement ein Innengewinde und das erste Lagerelement ein darein eingreifendes Außengewinde aufweist.
Ferner kann das erste und/oder zweite Lagerelement eines oder mehrere Mitnahmeelemente aufweisen. Die Kombination, dass das erste und/oder zweite Lagerelement Mitnahmeelemente aufweisen kann ist damit zu begründen, dass das erste und/oder zweite Lagerelement axial beweglich angeordnet sein können.
Die Mitnahmeelemente können beispielsweise in Form von Vertiefungen/Ausnehmungen in axialer Erstreckung (beispielsweise in Form von Axialbohrungen) in dem ersten und/oder zweiten Lagerelement ausgeführt sein. Alternativ dazu können die Mitnahmeelemente jedoch auch in Form von Erhebungen in axialer Erstreckung ausgeführt sein. Die Mitnahmeelemente dienen dazu, in eine Mitnahmevorrichtung einzugreifen. Durch die Mitnahmevorrichtung kann insbesondere eine Drehbewegung in das erste und/oder zweite Lagerbauteil eingeleitet werden, wenn eine translatorische Bewegung in axialer Erstreckung bewirkt werden soll.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Gleitlageranordnung in dem ersten und/oder zweiten Lagerelement radial umlaufend und parallel in Bezug auf die Welle beziehungsweise die Rotationsachse mehrere Verstellmittel aufweisen.
Dabei sind die radial umlaufend angeordneten Verstellmittel idealerweise gleichmäßig verteilt, um eine gleichbleibende und gleichmäßige Kraft beziehungsweise Lasteinleitung zu gewährleisten.
In vorteilhafter Weise sind die Verstellmittel abwechselnd als Zug- oder Distanzschraube ausgeführt. Dabei ist unter abwechselnd zu verstehen, dass radial umlaufend auf ein als Zugschraube ausgeführtes Verstellmittel ein als Distanzschraube ausgeführtes Verstellmittel und darauf wieder ein als Zugschraube ausgeführtes Verstellmittel folgt. Dabei können die Verstellmittel durchgehend in dem gleichen Lagerelement angeordnet sein oder in alternativen Ausführungen abwechselnd in dem ersten Lagerelement und dem zweiten Lagerelement angeordnet sein. Vor dem Hintergrund der einfacheren Zugänglichkeit der Verstellmittel ist es vorteilhaft, wenn die Verstellmittel in ein und demselben Lagerelement angeordnet sind.
Ein als Zugschraube ausgeführtes Verstellelement wird dabei beispielsweise durch das erste Lagerelement hindurch geführt und greift in ein in dem zweiten Lagerelement angeordneten Gewinde ein. Soweit das als Zugschraube ausgeführte Verstellmittel in das zweite Lagerelement hineingedreht wird, reduziert sich der Freiraum beziehungsweise Abstand zwischen dem ersten und zweiten Lagerelement. In Analogie dazu kann das als Zugschraube ausgeführte Verstellelement auch in dem zweiten Lagerelement angeordnet sein.
Die als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittel sind idealerweise in dem einen Lagerelement axial beweglich angeordnet, wobei sie beispielsweise dort in ein Gewinde eingreifen können. Soweit die als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittel rotatorisch betätigt werden, ändert sich das Maß, wie weit das freie Ende des als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittels in den Freiraum zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerelement hinein ragt. Je nachdem wie weit die als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittel in den Freiraum zwischen dem ersten und zweiten Lagerelement hinein gedreht werden, definieren diese darüber, den Abstand zwischen dem ersten und zweiten Lagerelement, indem sie an dem gegenüberliegenden Lagerelement zur Anlage kommen. Hierdurch kann auch der Schmierspalt analog eingestellt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Einstellen einer Gleitlageranordnung, insbesondere ein Verfahren zum Einstellen eines Lagerspiels eines Gleitlagers, vorgeschlagen. Dabei umfasst das Verfahren einen Schritt des Lösens der Fixiermittel, einen Schritt des Lösens wenigstens des ersten und/oder zweiten Lagerelements mittels der Demontageeinrichtung. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Positionierens einer Mitnahmevorrichtung, so dass die Mitnahmevorrichtung in die Mitnahmeelemente eingreift. Im Anschluss wird eine Drehbewegung in das über die Mitnahmeelemente mit der Mitnahmevorrichtung in Wirkverbindung stehende Lagerbauteil eingeleitet, wodurch eine gewünschte translatorische Bewegung in axialer Richtung folgt. Dies führt dazu, dass der Freiraum zwischen dem ersten und zweiten Lagerbauteil verringert wird. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Einbringens der Fixiermittel und des Entfernens der Mitnahmevorrichtung.
Unter dem Lösen der Fixiermittel ist beispielsweise zu verstehen, dass entsprechende Schrauben herausgeschraubt beziehungsweise Sicherungsbolzen, Splint oder Keil entfernt werden. Das Lösen wenigstens eines der Lagerelemente beschreibt das Lösen der Pressverbindung des ersten und/oder zweiten Lagerelements von der Welle. Das Positionieren beschreibt insbesondere das seitliche (axiale) Anbringen der Mitnahmevorrichtung. Insbesondere das Einleiten einer Drehbewegung im Uhrzeigersinn führt bei einem rechtsdrehenden Gewinde dazu, dass der Freiraum zwischen dem ersten und zweiten Lagerelement verringert wird, diese sich also in axialer Streckung einander annähern. Das Einbringen der Fixiermittel beschreibt ferner das Festschrauben beziehungsweise Einbringen eines Keils, Bolzens oder Sicherungssplints.
Ferner wird ein weiteres Verfahren zum Einstellen einer Gleitlageranordnung vorgeschlagen, wobei eine Drehbewegung in jedes der als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittel in eine erste Drehrichtung erfolgt. Hierdurch wird ein Freiraum zwischen dem freien Ende des als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittels und dem gegenüberliegenden Lagerelement hergestellt. Der Freiraum zwischen dem freien Ende des als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittels und dem gegenüberliegenden Bauelement wird dabei definiert über den gewünschten beziehungsweise einzustellenden Schmierspalt beziehungsweise die gewünschte oder einzustellende Schmierspaltdicke.
Vorliegend kann eine erste Drehrichtung beispielsweise eine Drehbewegung entgegen des Uhrzeigersinns bedeuten. Somit ist unter dem oben beschriebenen Vorgehen des Einleitens der Drehbewegung in jedes der als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittel ein Lösen der Schrauben zu verstehen.
Ferner umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen Schritt des Einleitens einer Drehbewegung in jedes der als Zugschraube ausgeführten Verstellmittel in eine zweite Drehrichtung. Insbesondere ist unter der zweiten Drehrichtung vorliegend eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn zu verstehen. Es sind aber auch alternative Ausführungen denkbar, bei denen statt eines rechtsdrehenden Gewindes ein linksdrehendes Gewinde vorgesehen wird, so dass das Lösen der als Distanzschrauben ausgeführten Verstellmittel und das Festschrauben der als Zugschrauben ausgeführten Verstellmittel in gleicher Drehrichtung erfolgt. Durch das Anziehen der als Zugschrauben ausgebildeten Verstellmittel wird ein Freiraum zwischen dem ersten und zweiten Lagerelement verringert, was mit einer Verringerung der Schmierspaltdicke korreliert.
Ferner umfasst das Verfahren ein Einleiten einer Drehbewegung in jedes der als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittel in die zweite Drehrichtung, bis das freie Ende des als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittels an dem gegenüberliegenden Lagerelement zur Anlage kommt. Insbesondere kann dabei eine Vorspannung hergestellt werden, indem die als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittel gegen die als Zugschraube ausgeführten Verstellmittel gegeneinander verspannt werden.
Ferner wird ein Getriebe mit einer erfindungsgemäßen Gleitlageranordnung vorgeschlagen, wobei das Getriebe insbesondere für die Verwendung in einer Windenergieanlage vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Lageranordnung wird nachfolgend anhand der Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

1: eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageranordnung;
2a: eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lageranordnung mit als Zugschraube ausgeführtem Verstellmittel;
2b: eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lageranordnung mit als Distanzschraube ausgeführtem Verstellmittel.

In 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Gleitlageranordnung 1 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Die Gleitlageranordnung 1 weist dabei ein erstes Lagerelement L1, ein zweites Lagerelement L2 und ein drittes Lagerelement L3 auf. Das erste und zweite Lagerelement L1, L2 sind auf einer Welle 3 angeordnet. Ferner weisen das erste und zweite Lagerelement L1, L2 jeweils eine konusartige Kontur in Form eines Kegelstumpfs auf. Bezüglich der konusartigen Kontur sind das erste Lagerelement L1 und das zweite Lagerelement L2 spiegelsymmetrisch zueinander aufgebaut. Dabei befindet sich eine nicht gezeigte Symmetrieebene zwischen den einander zugewandten Bauteilelementen. Ein Durchmesser des ersten und zweiten Lagerelements L1, L2 an einer Außenseite ist dabei größer als ein Durchmesser an der Innenseite beziehungsweise an einander zugewandten Bauteilenden.
Das dritte Lagerelement L3 weist eine zu dem ersten und zweiten Lagerelement L1, L2 korrespondierende Kontur auf. Unter einer korrespondierenden Kontur ist hier demnach zu verstehen, dass die Kontur des dritten Lagerelements L3 den Konturen des ersten und zweiten Lagerelements L1, L2 entsprechend ihrer konusartigen Ausgestaltung folgt.
Ein rotierbares Bauteil 2 stellt vorliegend ein Planetenrad eines Planetenradsatzes mit einem Verzahnungsbereich 5 dar. Ferner ist das rotierbare Bauteil 2 in der gezeigten Ausführungsform einstückig mit dem dritten Lagerelement L3 ausgeführt. Dies bedeutet, dass das dritte Lagerelement L3 einen dem ersten und zweiten Lagerelement L1, L2 zugewandten Teil des rotierbaren Bauteils 2 bildet. Es sind darüber hinaus auch Ausführungen denkbar, bei denen das rotierbare Bauteil 2 und das dritte Lagerelement L3 als separate, miteinander verbundene Bauteile ausgeführt sind.
In der hier gezeigten Ausführungsform ist zwischen dem ersten Lagerelement L1 und dem dritten Lagerelement L3 beziehungsweise dem zweiten Lagerelement L2 und dem dritten Lagerelement L3 jeweils ein Gleitelement 6 angeordnet. Bei dem Gleitelement 6 handelt es sich jeweils um einen konusförmigen Ring, welcher sich in einem zwischen dem ersten und zweiten Lagerelement L1, L2 und dem dritten Lagerelement L3 gebildeten Schmierspalt des Gleitlagers befindet.
Ferner weist die Welle 3 eine Demontagevorrichtung auf, wobei durch eine innerhalb der Welle 3 angeordnete Zuleitung 7 mit einem in Bezug auf die Welle 3 radial außenliegenden Auslass 8 ein Verbindungbereich zwischen dem ersten Lagerelement L1 und der Welle 3 (beispielsweise ein Presssitz bzw. eine Pressverbindung) mit unter Druck stehendem Öl beaufschlagt werden kann. Dies hat zur Folge, dass die Pressverbindung zwischen dem ersten Lagerelement L1 und der Welle 3 gelöst werden kann. Nicht gezeigt sind eine Pumpe beziehungsweise ein Ölbehälter, welche das unter Druck stehende Öl bereitstellen. Ferner weist die gezeigte Gleitlageranordnung 1 Mitnahmeelemente 9 auf, welche hier in Form einer Axialbohrung in dem ersten Lagerelement L1 ausgeführt sind.
Auch verfügt die gezeigte Gleitlageranordnung 1 in der hier gezeigten Ausführungsform über Fixiermittel 10, welche durch eine Ausnehmung (beispielsweise Bohrung) eines Planetenträgers 11 hindurch in eine korrespondierende Ausnehmung in dem ersten Lagerelement L1 hineinragen. Dementsprechend ist das Fixiermittel 10 vorliegend als Bolzen beziehungsweise Stift ausgeführt.
Die Lagerelemente L1, L2, L3 bilden an den einander zugewandten Bauteilseiten mit der Welle 3 einen Freiraum 12 aus. In dem Freiraum 12 befinden sich Verstellmittel 4. Das Verstellmittel 4 ist dabei als Gewindeanordnung ausgeführt, wobei eine Hülse 13 als Fortsetzung des ersten Lagerelements L1 eine Innenverzahnung 14 aufweist und ein als Zylinder 15 ausgeführter Fortsatz des zweiten Lagerelements L2 eine Außenverzahnung 16 aufweist. Die Innenverzahnung 14 der Hülse 13 und die Außenverzahnung 16 des Zylinders 15 sind dabei so ausgeführt, dass diese ineinander greifen beziehungsweise miteinander verschraubt werden können. In alternativen Ausführungen können die Hülse 13 mit ihrer Innenverzahnung 14 und dem Zylinder 15 mit seiner Außenverzahnung 16 auch jeweils als einstückige Ausführung des ersten Lagerelements L1 beziehungsweise zweiten Lagerelements L2 ausgeführt sein.
Insbesondere nachdem der Presssitz zwischen dem ersten Lagerelements L1 und der Welle 3 durch die Demontagevorrichtung gelöst wurde und die Fixiermittel 10 entfernt wurden, kann mithilfe einer hier nicht gezeigten Mitnahmevorrichtung, welche in die Mitnahmeelemente 9 eingreift, eine Drehbewegung entlang einer Rotationsachse R der Welle 3 in das erste Lagerelement L1 eingeleitet werden. Da Innenverzahnung 14 und Außenverzahnung 16 des Verstellmittels 4 ineinander greifen, führt eine in das erste Lagerelement L1 eingeleitete Drehbewegung dazu, das dieses axial entlang der Rotationsachse R eine Axialbewegung A erfährt.
Durch die translatorische Axialbewegung A kann ein Schmierspalt zwischen dem dritten Lagerelement L3 und dem ersten und zweiten Lagerelement L1, L2 angepasst werden. Die in 1 dargestellte Anordnung weist wie zuvor beschrieben zwei Gleitelemente 6 auf. Es sind jedoch auch Ausführungen denkbar, bei denen keine Gleitelemente 6 vorgesehen werden. Üblicherweise sind Gleitlager jedoch grundsätzlich so ausgeführt, dass wenigstens ein Lagerelement L1, L2, L3 weiche Materialeigenschaften aufweist und das gegenüberliegende Lagerelement L3, L2, L1 im Vergleich dazu harte Materialeigenschaften aufweist. In dem Fall, dass keine Gleitelemente 6 in der Lageranordnung 1 vorgesehen werden, weisen entweder das dritte Lagerelement L3 oder das erste und zweite Lagerelement L1, L2 weiche Materialeigenschaften auf.
Anstatt der Ausprägung als Hülse 13, welche an dem ersten Lagerelement L1 angebracht ist, kann die Innenverzahnung 14 auch direkt in dem ersten Lagerelement L1 in einer Ausnehmung der kegelförmigen Kontur eingebracht sein.
Die 2a und 2b zeigen eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gleitlageranordnung 1 in der gleichen Perspektive wie die zuvor in 1 beschriebene Gleitlageranordnung 1. Dabei sind das erste und zweite Lagerelement L1, L2 erneut auf der Welle 3 angeordnet. Nicht dargestellt ist die Demontagevorrichtung mit einer in der Welle 3 liegenden Zuleitung 7 beziehungsweise einem radial zu dem ersten und/oder zweiten Lagerelement L1, L2 angeordneten Auslass 8. Diese können jedoch optional in Weiterbildungen auch vorgesehen werden. Ferner weist das dritte Lagerelement L3 erneut eine zu der konusförmigen Kontur des ersten und zweiten Lagerelements L1, L2 korrespondierende Kontur auf. Das rotierbare Bauteil 2 ist erneut einstückig mit dem dritten Lagerelement L3 ausgeführt. Darüber hinaus weist das rotierbare Bauteil 2 auf einer der Welle 3 abgewandten Seite einen Verzahnungsbereich 5 auf.
In der vorliegenden Ausführungsform der Gleitlageranordnung 1 weit das erste Lagerelement L1 eine parallel zu der Rotationsachse R beziehungsweise parallel zu der Welle 3 verlaufende Axialbohrung auf, durch welche ein als Zugschraube ausgeführtes Verstellmittel 4 durchgeführt ist. Das zweite Lagerelement L2 weist auf der dem ersten Lagerelement L1 zugewandten Bauteilseite ferner eine als Sackloch ausgeführte Ausnehmung auf, welche weiter ein Innengewinde aufweist. Dabei ragt das als Zugschraube ausgeführte Verstellmittel 4 durch die als Axialbohrung ausgeführte Ausnehmung hindurch und greift mit einem Außengewinde an dem freien Ende des Verstellmittels 4 in das Innengewinde der Ausnehmung des zweiten Lagerelements L2 ein.
Sobald eine Drehbewegung in das als Zugschraube ausgebildete Verstellmittel 4 eingeleitet wird, ruft dies eine translatorische Axialbewegung A des ersten und/oder zweiten Lagerelements L1, L2 hervor. Entweder kann es vorgesehen sein, dass nur das erste Lagerelement L1 oder nur das zweite Lagerelement L2 oder aber auch beide Lagerelement L1, L2 entlang der Welle 3 axial beweglich ausgeführt sind.
In 2b ist eine Weiterbildung der in 2a beschriebenen Ausführungsform der Gleitlageranordnung 1 dargestellt. Dabei wird nun das Verstellelement 4 als Distanzschraube ausgeführt, darüber hinaus ist nun in dem zweiten Lagerelement L2 eine parallel zur der Rotationsachse R beziehungsweise parallel zu der Welle 3 angeordnete Axialbohrung vorgesehen. In diese Axialbohrung ist das als Distanzschraube ausgeführte Verstellmittel 4 eingebracht, wobei ein freies Ende 17 des Verstellmittels 4 auf der dem ersten Lagerelement L1 zugewandten Bauteilseite des zweiten Lagerelements L2 herausragt und an dem ersten Lagerelement L1 zur Anlage kommt. Je nachdem wie weit das als Distanzschraube ausgeführte Verstellmittel 4 aus dem zweiten Lagerelement L2 herausragt, ergibt sich der Freiraum 12 zwischen dem ersten, zweiten und dritten Lagerelement L1, L2, L3. Selbst wenn durch ein als Zugschraube ausgeführtes Verstellmittel 4 eine translatorische Axialbewegung A bewirkt werden sollte, wird diese durch das als Distanzschraube ausgeführte Verstellmittel 4 verhindert. Dementsprechend würden das erste und zweite Lagerelement L1, L2 beziehungsweise die als Distanz- und Zugschraube ausgeführten Verstellmittel 4 gegeneinander verspannt.
Soweit der Freiraum 12 zwischen dem Lagerelement L1, L2 verringert werden soll, beispielsweise um ein Lagerspiel neu einzustellen, muss vorliegend zunächst das als Distanzschraube ausgeführte Verstellmittel 4 gelöst werden, wodurch dieses mit dem freien Ende 17 nicht mehr an dem ersten Lagerelement L1 zur Anlage kommt. Wenn nun anschließend das als Zugschraube ausgeführte Verstellmittel 4 eine Drehbewegung erfährt, wird somit erneut eine translatorische Axialbewegung A des ersten und/oder zweiten Lagerelements L1, L2 ermöglicht, bis das erste und das zweite Lagerelement L1, L2 erneut an dem freien Ende 17 des als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittels 4 zur Anlage kommt.
Die in den 2a, 2b als Distanz-/Zugschraube dargestellten Verstellmittel 4 sind dabei radial umlaufend gleichmäßig verteilt in dem ersten und zweiten Lagerelement L1, L2 angeordnet. In alternativen Ausführungen, insbesondere zur besseren Zugänglichkeit der Verstellmittel 4, können diese auch entweder nur in dem ersten Lagerelement L1 oder nur in dem zweiten Lagerelement L2 angeordnet sein.
Nicht gezeigt wird in den Ausführungsbeispielen gemäß den 1, 2a, 2b ein erfindungsgemäßer Indikator. Dieser kann jedoch optional vorgesehen werden.
Zum Messen einer möglichen Verstellreserve der Gleitlageranordnung 1 beziehungsweise zum Feststellenvon Verschleiß kann es auch vorgesehen werden, das als Distanzschraube ausgeführte Verstellmittel 4 vollständig zu lösen, dies bedeutet, dass das freie Ende 17 des als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittels 4 bündig mit dem zweiten Lagerelement L2 abschließt oder sogar innerhalb des zweiten Lagerelements L2 liegt. Anschließend wird so lange durch das als Zugschraube ausgeführte Verstellmittel 4 eine translatorische Axialbewegung A des ersten und/oder zweiten Lagerelements L1, L2 bewirkt, bis das erste und zweite Lagerelement L1, L2 an den einander zugewandten Bauteilseiten zur Anlage kommen. Danach wird das als Distanzschraube ausgeführte Verstellmittel 4 so lange verstellt, bis das freie Ende 17 an dem ersten Lagerelement L1 zur Anlage kommt. Anschließend wird das als Zugschraube ausgeführte Verstellmittel 4 in eine erste Drehrichtung rotiert, was eine translatorische Axialbewegung A dergestalt bewirkt, dass sich das erste und zweite Lagerelement L1, L2 voneinander entfernen. Nun wird ein gewünschter Schmierspalt der Gleitlageranordnung 1 eingestellt. Daraus ergibt sich ein Freiraum 12 zischen dem ersten und zweiten Lagerelement L1, L2. Das Maß, wie weit die als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittel 4 nun verstellt werden können, bis deren freies Ende 17 erneut an dem ersten Lagerelement L1 zur Anlage kommt, gibt Auskunft darüber, wie weit ein Schmierspalt der Gleitlageranordnung 1 noch nachjustiert beziehungsweise korrigiert werden kann. Dies korreliert mit einem Verschleiß der Lagerelemente L1, L2, L3 beziehungsweise der Gleitelemente 6.
Bezugszeichenliste

1: Gleitlageranordnung
2: rotierbares Bauteil
3: Welle
4: Verstellmittel
5: Verzahnungsbereich
6: Gleitlagerelement
7: Zuleitung
8: Auslass
9: Mitnahmeelement
10: Fixiermittel
11: Planetenträger
12: Freiraum
13: Hülse
14: Innenverzahnung
15: Zylinder
16: Außenverzahnung
17: freies Ende Verstellelement 4
A: Axialbewegung
L1: erstes Lagerelement
L2: zweites Lagerelement
L3: drittes Lagerelement
R: Rotationsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2694810 B1 [0002]

Claims

Gleitlageranordnung (1) zum Lagern eines rotierbaren Bauteils (2), die Gleitlageranordnung (1) umfassend ein erstes Lagerelement (L1), ein zweites Lagerelement (L2) und ein drittes Lagerelement (L3), wobei das erste und zweite Lagerelement (L1, L2) auf einer Welle (3) gelagert sind und jeweils eine kegelförmige Kontur mit sich verjüngendem Durchmesser auf einander zugewandten Bauteilseiten aufweisen, und das dritte Lagerelement (L3) eine zu der kegelförmigen Kontur des ersten und zweiten Lagerelements (L1, L2) korrespondierende Kontur aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lagerelement (L1) und/oder das zweite Lagerelement (L2) zueinander axial verschiebbar angeordnet sind, wodurch eine Schmierspaltdicke zwischen den ersten und dritten Lagerelement (L1, L3) beziehungsweise dem zweiten und dritten Lagerelement (L2, L3) variierbar ist.
Gleitlageranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlageranordnung (1) Verstellmittel (4) aufweist, wobei durch die Verstellmittel (4) eine translatorische Axialbewegung (A) des ersten und/oder zweiten Lagerelement (L1, L2) in axialer Erstreckung bewirkt wird.
Gleitlageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (3) eine Demontagevorrichtung zur Demontage des ersten und/oder zweiten Lagerelements (L1, L2) aufweist.
Gleitlageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Lagerelement (L1, L2) Fixiermittel (10) aufweist, wobei mithilfe der Fixiermittel (10) ein ungewolltes axiales Verschieben des ersten und/oder zweiten Lagerelements (L1, L2) verhindert wird.
Gleitlageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen dem ersten und dritten Lagerelement (L1, L3) und zwischen dem zweiten und dritten Lagerelement (L2, L3) ein Gleitelement 6 angeordnet ist.
Gleitlageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten und/oder zweiten Lagerelement (L1, L2) wenigstens ein Indikator zum Messen lagerspezifischer Parameter vorgesehen ist.
Gleitlageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwischen dem ersten Lagerelement (L1) und der Welle (3) und/oder dem zweiten Lagerelement (L2) und der Welle (3) eine Axialführung aufweist, durch welche eine translatorische Axialbewegung (A) wenigstens eines der beiden Lagerelemente (L1, L2) entlang der Welle (3) ermöglicht und gleichzeitig eine rotatorische Relativbewegung zwischen der Welle (3) und den Lagerelementen (L1, L2) verhindert wird.
Gleitlageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellmittel 4 an den einander zugewandten Bauteilseiten des ersten und zweiten Lagerelements (L1, L2) koaxial zueinander angeordnet sind.
Gleitlageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/zweite Lagerelement (L1, L2) Mitnahmeelemente 9 aufweist.
Gleitlageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten und/oder zweiten Lagerelement (L1, L2) radial umlaufend und parallel in Bezug auf die Welle (3) mehrere Verstellmittel (4) vorgesehen sind.
Gleitlageranordnung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellmittel (4) abwechselnd als Zug- oder Distanzschraube ausgeführt sind, wobei die als Zugschraube ausgeführten Verstellmittel (4) durch eines der Lagerelemente (L1, L2) durchgeführt werden und in das andere Lagerelement (L2, L1) eingreifen, während die als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittel (4) in dem einen Lagerelement (L1, L2) axial beweglich angeordnet sind und mit einem freien Ende (17) an dem anderen Lagerelement (L2, L1) zur Anlage kommen.
Verfahren zum Einstellen einer Gleitlageranordnung (1) nach Anspruch 9, umfassend folgende Schritte: - Lösen der Fixiermittel (10); - Lösen oder elastisches aufweiten mit Drucköl wenigstens eines der Lagerelemente (L1, L2) mittels der Demontageeinrichtung; - Positionieren einer Mitnahmevorrichtung, so dass die Mitnahmevorrichtung in die Mitnahmeelemente (9) eingreift; - Einleiten einer Drehbewegung in das über die Mitnahmeelemente (9) mit der Mitnahmevorrichtung in Wirkverbindung stehende Lagerelement (L1, L2), wodurch dieses eine gewünschte translatorische Axialbewegung (A) erfährt und wodurch ein Freiraum (12) zwischen erstem und zweiten Lagerelement (L1, L2) verringert wird; - Einbringen der Fixiermittel (10); - Entfernen der Mitnahmevorrichtung.
Verfahren zum Einstellen einer Gleitlageranordnung (1) nach Anspruch 11, umfassend folgende Schritte: - Einleiten einer Drehbewegung in jedes der als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittel (4) in eine erste Drehrichtung, um einen Freiraum (12) zwischen dem freien Ende (17) des als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittels (4) und dem gegenüberliegenden Lagerelement (L1, L2) herzustellen; - Einleiten einer Drehbewegung in jedes der als Zugschraube ausgeführten Verstellmittel (4) in eine zweite Drehrichtung, wodurch das erste und/oder das zweite Lagerelement (L1, L2) eine translatorische Axialbewegung (A) erfährt, wodurch sich ein Freiraum (12) zwischen dem ersten und zweiten Lagerelement (L1, L2) verringert; - Einleiten einer Drehbewegung in jedes der als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittel (4) in die zweite Drehrichtung, bis das freie Ende (17) des als Distanzschraube ausgeführten Verstellmittels (4) an dem gegenüberliegenden Lagerelement (L1, L2) zur Anlage kommt.
Getriebe mit einer Gleitlageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.