-
Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
-
Aus dem Stand der Technik sind sogenannte sphärische Gleitlager bekannt. Diese weisen drei rotatorische Freiheitsgrade auf.
-
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik sind Gleitlager mit Schwimmbuchsen bekannt. Auf ein Gleitlager einwirkende Radialkräfte können zu Verformungen des Gleitlagers, insbesondere der Schwimmbuchse führen. Die Folge ist ein erhöhter Verschleiß, der im Endstadium zu einem vorzeitigen Ausfall des Lagers führt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Haltbarkeit eines Gleitlagers mit einer Schwimmbuchse zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schwimmbuchse für ein Gleitlager nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung.
-
Ein Radialgleitlager weist genau einen rotatorischen Freiheitsgrad auf. Die beiden anderen rotatorischen Freiheitsgrade sind gesperrt. Es handelt sich bei dem Radialgleitlager insbesondere nicht um ein sphärisches Gleitlager. Eine innere Gleitfläche und eine äußere Gleitfläche des Axialgleitlagers sind also nicht kugelförmig. Dies bedeutet, dass es keine Kugel gibt, welche die innere Gleitfläche vollständig enthält und keine Kugel, welche die äußere Gleitfläche vollständig enthält. Die innere Gleitfläche und die äußere Gleitfläche sind relativ zueinander um die Drehachse des Planetenrads verdrehbar. Die innere Gleitfläche zeichnet sich dadurch aus, dass sie bezüglich der Drehachse radial weiter innen angeordnet ist als die äußere Gleitfläche. Die äußere Gleitfläche ist entsprechend radial weiter außerhalb angeordnet als die innere Gleitfläche.
-
Eine Schwimmbuchse ist eine Buchse, die radial zwischen einer äußeren Gleitfläche des Radialgleitlagers und einer inneren Gleitfläche des Radialgleitlagers angeordnet ist. Die Schwimmbuchse ist frei verdrehbar. Insbesondere ist sie bezüglich der äußeren Gleitfläche und der inneren Gleitfläche des Radialgleitlagers frei verdrehbar.
-
Wenn die äußere Gleitfläche und die innere Gleitfläche des Radialgleitlagers sich bezüglich einer Drehachse des Radialgleitlagers mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit relativ zueinander drehen, führt dies dazu, dass sich die Schwimmbuchse bezüglich der äußeren Gleitfläche und der inneren Gleitfläche des Radialgleitlagers jeweils etwa mit halber Winkelgeschwindigkeit dreht. Zwischen der äußeren Gleitfläche der Schwimmbuchse und der äußeren Gleitfläche des Radialgleitlagers sowie zwischen der inneren Gleitfläche der Schwimmbuchse und der inneren Gleitfläche des Radialgleitlagers verläuft jeweils ein Lagerspalt. Die Lagerspalten sind vorzugsweise mindestens teilweise mit Öl gefüllt.
-
Die äußere Gleitfläche des Radialgleitlagers, die Schwimmbuchse und die innere Gleitfläche des Radialgleitlagers sind jeweils rotationssymmetrisch zu der Drehachse des Radialgleitlagers. In einem beliebigen, durch die Schwimmbuchse verlaufenden Querschnitt haben die äußere Gleitfläche des Radialgleitlagers, die äußere Gleitfläche der Schwimmbuchse, die innere Gleitfläche der Schwimmbuchse und die innere Gleitfläche des Radialgleitlagers daher die Form eines Kreises. Ein Radius der äußeren Gleitfläche des Radialgleitlagers in dem Querschnitt ist größer als ein Radius der äußeren Gleitfläche der Schwimmbuchse in dem Querschnitt, letztgenannter Radius ist größer als ein Radius der inneren Gleitfläche des Radialgleitlagers in dem Querschnitt, und letztgenannter ist wiederum größer als ein Radius der inneren Gleitfläche des Radialgleitlagers in dem Querschnitt.
-
Die Schnittebene eines Querschnitts verläuft orthogonal zu der Drehachse des Radialgleitlagers. Die Schnittebene eines Längsschnitts verläuft derart, dass die Drehachse vollständig in der Ebene enthalten ist.
-
Erfindungsgemäß ist eine Gleitfläche der Schwimmbuchse, d.h. deren innere und/oder äußere Gleitfläche, in mindestens einem Längsschnitt konvex. Jede Sehne, die zwei Punkte der Gleitfläche in dem Längsschnitt miteinander verbindet, verläuft also vollständig innerhalb der Schwimmbuchse. Die Gleitfläche der Schwimmbuchse ist mindestens in einem unbelasteten Zustand, in welchem keine Kraft von außen auf das Radialgleitlager einwirkt, in mindestens einem Längsschnitt konvex.
-
Vorzugsweise ist die Gleitfläche der Schwimmbuchse in jedem Längsschnitt konvex.
-
Die Schwimmbuchse hat die Grundform eines Hohlzylinders. Die Grundform eines Körpers bezeichnet die Form eines ursprünglichen Körpers, aus dem der erstgenannte Körper durch Eliminieren einzelner Bereiche, etwa durch Einfügen von Aussparungen, und/oder durch Hinzufügen einzelner Bereiche entstanden ist. Dies bedeutet, dass die Schwimmbuchse aus einem hohlzylindrischen Körper durch Hinzufügen mindestens eines konvexen Bereichs entstanden ist. Der konvexe Bereich bildet die Gleitfläche.
-
Wird das Radialgleitlager belastet, ergibt sich durch die konvexe Form eine gleichmäßigere Lastverteilung. Druckspitzen in der Gleitfläche, die mit einem erhöhten Verschleiß einhergehen, lassen sich vermeiden. Insbesondere ermöglicht es die Erfindung, lastbedingte Verformungen des Radialgleitlagers auszugleichen. Die erfindungsgemäße Schwimmbuchse lässt sich so gestalten, dass ihre Form unter Last bezüglich der Druckverteilung in der Gleitfläche optimal ist.
-
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die innere Gleitfläche der Schwimmbuchse in mindestens einem Längsschnitt konvex. Die innere Gleitfläche weist also in dem mindestens einen Längsschnitt eine konvexe Wölbung nach innen zur Drehachse des Radialgleitlagers hin auf. Diese Wölbung entsteht durch den oben genannten, zu dem hohlen Kreiszylinder hinzugefügten Bereich. Ein Abstand der inneren Gleitfläche der Schwimmbuchse zu der Drehachse ist in dem mindestens einen Längsschnitt veränderlich. So nimmt der Abstand zur Mitte der Schwimmbuchse hin bzw. von außen nach innen ab.
-
Weiterbildungsgemäß ist eine Längsschnittkurve der inneren Gleitfläche der Schwimmbuchse konvex. Bei der Längsschnittkurve handelt es sich um eine von genau zwei Schnittkurven der inneren Gleitfläche der Schwimmbuchse in dem mindestens einen Längsschnitt. Im Einzelnen ist eine Funktion f1, die einem Abstand x eines beliebigen Punkts P der Drehachse des Radialgleitlagers von einem auf der Drehachse liegenden Referenzpunkt einen positiven Abstand f1(x) eines Punkts der Längsschnittkurve, der auf einer orthogonal zu der Drehachse durch den Punkt P verlaufenden Geraden liegt, zu dem Punkt P zuordnet, konvex.
-
Die äußere Gleitfläche der Schwimmbuchse kann in dem mindestens einen Längsschnitt gerade verlaufen. Dies bedeutet, dass eine Längsschnittkurve der äußeren Gleitfläche der Schwimmbuchse die Form einer Geraden hat. Bei der Längsschnittkurve handelt es sich um eine von genau zwei Schnittkurven der äußeren Gleitfläche der Schwimmbuchse in dem mindestens einen Längsschnitt. Vorzugsweise hat die äußere Gleitfläche der Schwimmbuchse eine kreiszylindrische Form.
-
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die äußere Gleitfläche der Schwimmbuchse in dem mindestens einen Längsschnitt jedoch nicht gerade, sondern konvex. Die äußere Gleitfläche weist also in dem mindestens einen Längsschnitt eine konvexe Wölbung nach außen von der Drehachse des Radialgleitlagers weg auf. Diese Wölbung entsteht durch den oben genannten, zu dem hohlen Kreiszylinder hinzugefügten Bereich. Ein Abstand der äußeren Gleitfläche der Schwimmbuchse zu der Drehachse ist in dem mindestens einen Längsschnitt veränderlich. So nimmt der Abstand zur Mitte der Schwimmbuchse hin bzw. von außen nach innen zu.
-
Weiterbildungsgemäß ist eine Längsschnittkurve der äußeren Gleitfläche der Schwimmbuchse konkav. Bei der Längsschnittkurve handelt es sich um eine von genau zwei Schnittkurven der äußeren Gleitfläche der Schwimmbuchse in dem mindestens einen Längsschnitt. Im Einzelnen ist eine Funktion f2, die einen Abstand x eines beliebigen Punkts P der Drehachse des Radialgleitlagers von einem auf der Drehachse liegenden Referenzpunkt einen positiven Abstand f2(x) eines Punkts der Längsschnittkurve, der auf einer orthogonal zu der Drehachse durch den Punkt P verlaufenden Geraden liegt, zu dem Punkt P zuordnet, konvex.
-
Ist die äußere Gleitfläche der Schwimmbuchse in dem mindestens einen Längsschnitt weiterbildungsgemäß konvex, kann die innere Gleitfläche der Schwimmbuchse in dem mindestens einen Längsschnitt gerade verlaufen. Dies bedeutet, dass eine Längsschnittkurve der inneren Gleitfläche der Schwimmbuchse die Form einer Geraden hat. Vorzugsweise hat die innere Gleitfläche der Schwimmbuchse eine kreiszylindrische Form. Alternativ kann die innere Gleitfläche der Schwimmbuchse, wie oben beschrieben, in dem mindestens einen Längsschnitt konvex sein.
-
Bevorzugt ist die Schwimmbuchse als Teil des oben bereist beschriebenen Radialgleitlagers weitergebildet.
-
Die innere Gleitfläche des Radialgleitlagers kann eine kreiszylindrische Form haben. Bevorzugt ist die innere Gleitfläche des Radialgleitlagers in dem ersten Längsschnitt konvex weitergebildet. Obige Ausführungen bezüglich der äußeren Gleitfläche der Schwimmbuchse gelten dann mutatis mutandis für die innere Gleitfläche des weiterbildungsgemäßen Radialgleitlagers.
-
Die äußere Gleitfläche des Radialgleitlagers kann eine kreiszylindrische Form haben. Bevorzugt ist die äußere Gleitfläche des Radialgleitlagers aber in dem ersten Längsschnitt konvex weitergebildet. Obige Ausführungen bezüglich der inneren Gleitfläche der Schwimmbuchse gelten dann mutatis mutandis für die äußere Gleitfläche des Radialgleitlagers.
-
Bevorzugt ist die Schwimmbuchse als Teil einer Anordnung weitergebildet, die darüber hinaus auch ein Planetenrad und einen Planetenbolzen aufweist. Das Planetenrad ist mittels der Schwimmbuchse drehbar auf dem Planetenbolzen gelagert.
-
Die Anordnung wiederum ist bevorzugt Teil einer Planetenstufe. Diese weist darüber hinaus ein Sonnenrad, einen Planetenträger, ein Hohlrad und gegebenenfalls weitere Planetenräder auf, die jeweils auf einem Planetenbolzen drehbar gelagert sind. Der bzw. die Planetenbolzen sind in dem Planetenträger fixiert. Zwei der drei Komponenten Sonnenrad, Planetenträger und Hohlrad sind drehbar gelagert, die dritte Komponente ist gehäusefest fixiert oder ebenfalls drehbar gelagert.
-
Die weiterbildungsgemäße Anordnung ist besonders dann vorteilhaft, wenn das Planetenrad schrägverzahnt ist. Durch die Schrägverzahnung reduzieren sich zwar einerseits die Geräuschemissionen, andererseits erhöht sich aber die Belastung auf das Planetenrad und dessen Lagerung. Die weiterbildungsgemäße Schwimmbuchse verhindert, dass sich diese Belastungen negativ auf die Haltbarkeit auswirken. Besonders geeignet ist die Anordnung für Windkraftgetriebe.
-
Bevorzugt bildet der Planetenbolzen die innere Gleitfläche des Radialgleitlagers, während dessen äußere Gleitfläche durch das Planetenrad gebildet wird.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
- 1 eine Schwimmbuchse mit Profilierung;
- 2 eine äußere Gleitfläche mit Profilierung; und
- 3 eine innere Gleitfläche mit Profilierung.
-
In den 1 bis 3 ist jeweils ein Planetenträger 101 dargestellt, in dem ein Planetenbolzen 103 fixiert ist. Auf dem Planetenbolzen 103 ist ein Planetenrad 105 drehbar gelagert. Durch die drehbare Lagerung ist das Planetenrad 105 relativ zu dem Planetenträger 101 um eine Drehachse 109 verdrehbar.
-
Die Lagerung des Planetenrads 105 erfolgt mittels einer Schwimmbuchse 107. Die Schwimmbuchse 107 befindet sich radial zwischen dem Planetenbolzen 103 und dem Planetenrad 105. Sie ist relativ zu dem Planetenbolzen 103 und dem Planetenrad 105 frei verdrehbar. Die Drehachse 109 stimmt mit einer Drehachse der Schwimmbuchse 107, um welche diese relativ zu dem Planetenbolzen 103 und relativ zu dem Planetenrad 105 verdrehbar ist, überein.
-
Die Schwimmbuchse 107 gemäß 1 weist ein erstes konvexes Profil 111a und ein zweites konvexes Profil 111b auf. Das erste konvexe Profil 111a bildet eine innere Gleitfläche der Schwimmbuchse 107. Eine äußere Gleitfläche der Schwimmbuchse 107 wird durch das zweite konvexe Profil 111b gebildet. Die Mantelfläche des Planetenbolzens 103 und die durch das Planetenrad 105 gebildeten Gleitflächen sind kreiszylindrisch.
-
Zwischen der inneren Gleitfläche der Schwimmbuchse 107 und einer Mantelfläche des Planetenbolzens 103 verläuft ein Lagerspalt. Ein weiterer Lagerspalt verläuft zwischen der äußeren Gleitfläche der Schwimmbuchse 107 und einer Gleitfläche des Planetenrads 105.
-
Demgegenüber sind in den 2 und 3 die äußere und innere Lauffläche der Schwimmbuchse 107 jeweils kreiszylindrisch. Entsprechend hat die Schwimmbuchse 107 hier die Form eines hohlen Kreiszylinders.
-
Gemäß 2 wird die Gleitfläche des Planetenrads 105 durch ein konvexes Profil 201 gebildet. Die Mantelfläche des Planetenbolzens 103 ist auch hier kreiszylindrisch.
-
In 3 ist hingegen die durch das Planetenrad 105 gebildete Gleitfläche kreiszylindrisch, während die Mantelfläche des Planetenbolzens 103 ein konvexes Profil 301 aufweist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 101
- Planetenträger
- 103
- Planetenbolzen
- 105
- Planetenrad
- 107
- Schwimmbuchse
- 109
- Drehachse
- 111a
- erste konvexes Profil
- 111b
- zweites konvexes Profil
- 201
- konvexes Profil
- 301
- konvexes Profil
