DE3140017A1

DE3140017A1 - Hydrodynamic sliding-contact thrust bearing

Info

Publication number: DE3140017A1
Application number: DE19813140017
Authority: DE
Inventors: Josef Ing Grad Hustede; Josef Dr Ing Theissen
Original assignee: A Friedrich Flender AG
Current assignee: A Friedrich Flender AG
Priority date: 1981-10-08
Filing date: 1981-10-08
Publication date: 1983-04-28

Abstract

The invention relates to a hydrodynamic sliding-contact thrust bearing for gearbox components arranged in such a way that they can move freely. Since simple abutment surfaces are often inadequate, one abutment surface (13) is provided with bearing surfaces (13, 14, 15) having retaining edges, allowing a hydrodynamic film of lubricant to build up. In order, however, to allow the formation of a hydrodynamic film of lubricant even when the bearing surfaces are inclined relative to one another, one bearing surface (11) with a conical shape is arranged concentrically to the bearing having retaining edges. <IMAGE>

Description

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft eine verschleißarme axiale Gleitlagerung für freibeweglich angeordnete Cetriebeteile, wie Planetenträger, Sonnenrad, Hohlrad und dgl. Um bei leistungsverzweigenden Getrieben einen Lastausgleich zu erreichen, werden häufig einzelne Glieder in der Kraftübertragungskette, wie z.B. der Planetenträger, freigestellt, d.h. ungelagert angeordnet. Diese Freistellung betrifft nicht nur die radiale, sondern auch die axiale Richtung. Während die Führung eines solchen freigestellten Planetenträgers in radialer Richtung durch die Verzahnung bewirkt wird, müssen für die axiale Führung besondere Vorkehrungen getroffen werden Problematisch wird die axiale Führung oder Lagerung dadurch, daß durch die freie Einstellbarkeit eines derartigen Bauteils der Drehmittelpunkt und die Achsrichtung je nach Betriebszustand sich ändern. So verlagern sich z.B. bei einem Planetengetriebe mit horizontalen Achsen und mit zwei freigestellten Planetenträgern im unbelasteten Zustand die Planetenträger aus der Mitte nach unten. Da die Planetenträger auch in axialer Richtung ein gewisses funktionsbedingtes Spiel aufweisen, führen - durch unterschiedliche Gewichts- und Kräfteverteilung bedingt - diese eine Kipp-oder Neigungsbewegung aus, aus der Axialkräfte resultieren.The invention relates to a low-wear axial slide bearing for Freely arranged gear parts such as planet carrier, sun gear, ring gear and the like. In order to achieve load compensation in power-split transmissions, Often individual links in the power transmission chain, such as the planet carrier, free, i.e. arranged without storage. This exemption does not only concern the radial but also the axial direction. While keeping such a Caused released planet carrier in the radial direction by the toothing special precautions must be taken for the axial guidance Problematic the axial guidance or storage is characterized by the fact that through the free adjustability of such a component the center of rotation and the axial direction depending on the operating state change. For example, in a planetary gear with horizontal Axes and with two exposed planet carriers in the unloaded state the planet carriers from the center down. Since the planet carrier also has a certain axial direction have function-related play, lead - by different weight and Force distribution conditional - this a tilting or tilting movement from the axial forces result.

Diese gilt es abzustützen.This needs to be supported.

Es ist ein Planetengetriebe (DE-AS 14 25 761) bekannt, bei dem zu diesem Zweck Gleitführungsscheiben zur axialen Abstützung der Planetenträger gegeneinander und gegen das Gehäuse vorgesehen sind. Es hat sich aber gezeigt, daß diese Gleitführungsscheiben verschleißen, wenn sie nicht - besonders bei größeren Getrieben - eine spezielle Ausbildung erhalten. Zudem sind besondere Scheiben aufwendig.There is a planetary gear (DE-AS 14 25 761) known in which to for this purpose sliding guide disks for the axial support of the planet carriers against each other and are provided against the housing. But it has been shown that these sliding guide disks wear out if they are not - especially with larger gearboxes - a special one Receive training. In addition, special disks are complex.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gleitlagerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, die ohne besonderen Raumbedarf auf einfache Weise axiale Kräfte bei geringstmöglichem Verschleiß bei unterschiedlichen Betriebszuständen aufnehmen kann.The object of the invention is to provide a plain bearing according to the preamble of claim 1 to show the axial without any special space requirements in a simple manner Forces with the lowest possible wear in different operating conditions can accommodate.

Diese Aufgabe wird, wie im Kennzeichen des Anspruchs 1 angeführt, gelöst. Durch die Kombination eines ebenen Staurandlagers mit einem Gleitlager mit kegeliger Gleitfläche wird auch bei unterschiedlicher Lage der Lagerseiten zueinander immer die Ausbildung eines hydrodynamischen Schmierfilms begünstigt. Somit erhöht sich die Lebensdauer und Betriebssicherheit derartiger Antriebselemente.This task is, as stated in the characterizing part of claim 1, solved. By combining a level storage rim bearing with a plain bearing with tapered sliding surface is also with different positions of the bearing sides to each other always favors the formation of a hydrodynamic lubricating film. Thus increased the service life and operational safety of such drive elements.

Axiale Staurandlager für sich sind aus den Druckschriften Konstruktion 17 (1965) Heft 9 S. 341 - 349 und Heft 10 S. 393 - 402 und Konstruktion 25 (1973) Heft 2 S. 54 - 58 bekannt. Diese gehen aber von idealen Lagerflächen und von einwandfreien Einbau- und Betriebsverhältnissen aus, so daß diese Lagerungen den hier gestellten Anforderungen allein nicht gerecht werden.Axial edging bearings for themselves are from the publications construction 17 (1965) issue 9 pp. 341 - 349 and issue 10 pp. 393 - 402 and construction 25 (1973) Issue 2 pp. 54 - 58 known. However, these assume ideal storage areas and flawless ones Installation and operating conditions, so that these bearings correspond to the ones presented here Not meeting requirements alone.

Ferner ist mit der Druckschrift Konstruktion 8 (1956) Heft 13 S. 87 - 99 ein Axialdruck-Gleitlager bekannt geworden, bei dem Fertigungsfehler einer Lauffläche (Bild 15) durch eine elastische Formgebung der Gegenlauffläche, welche sich kegelig verformt, ausgeglichen werden.Furthermore, with the publication construction 8 (1956) issue 13 p. 87 - 99 an axial thrust plain bearing became known, in which a manufacturing error a Running surface (Fig. 15) by an elastic shape of the counter running surface, which become conically deformed, compensated.

Dieses geht aber nur bei hohen Axialkräften und macht einen besonderen, separaten, speziell ausgebildeten Druckring erforderlich. Außerdem handelt es sich hier um sehr geringe Abweichungen. Darum ist dieser Ring für die gestellte Aufgabe nicht anwendbar.However, this only works with high axial forces and makes a special, separate, specially designed pressure ring required. Besides, it is here by very small deviations. That is why this ring is for the task at hand not applicable.

Dagegen ist der einfache Aufbau und dadurch bedingt eine problemlose Fertigung des Erfindungsgegenstandes besonders vorteilhaft. Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Als besonders vorteilhaft ist noch hervorzuheben, daß die Lagerflächen der Lagerseiten 1 und 2 direkt an den abzustützenden Bauteilen, wie z.B. bei einem Planetengetriebe einerseits am Gehäuse und andererseits am Planetenträger angearbeitet sein können, so daß ein Druck- bzw.On the other hand, the structure is simple and therefore problem-free Manufacture of the subject matter of the invention is particularly advantageous. Refinements are specified in the subclaims. It should also be emphasized as particularly advantageous that the bearing surfaces of bearing sides 1 and 2 directly on the components to be supported, such as with a planetary gear on the one hand on the housing and on the other hand on the planet carrier can be incorporated, so that a print or

Gleitführungsring nicht zusätzlich benötigt wird. Hierdurch wird auch eine minimale Baulänge erzielt.Sliding guide ring is not additionally required. This will also achieved a minimal overall length.

Zwar sind aus der Druckschrift Konstruktion 23 (1971) Heft 9 S. 344 - 351 Axiallager mit elastischen Gleitflächen bekannt, diese Gleitflächen sind aber in Umfangsrichtung elastisch gestaltet und somit nicht geeignet, kegelförmige Gleitflächen zu bilden. Durch mittels Elastizität gebildete kegelige Gleitflächen haben den Vorzug, daß sie je nach Betriebszustand unterschiedliche Kegelwinkel annehmen, also den Winkel variieren können.It is true that from the publication Konstruktions 23 (1971) Issue 9 p. 344 - 351 Axial bearings with elastic sliding surfaces are known, but these sliding surfaces are Designed to be elastic in the circumferential direction and therefore not suitable, conical sliding surfaces to build. Conical sliding surfaces formed by means of elasticity have the advantage of that they assume different cone angles depending on the operating state, so the Angles can vary.

In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine Gleitlagerung ohne Versatz und Neigung der Gleitflächen, Fig. 2 einen Schnitt durch eine Gleitlagerung mit Versatz und Neigung der Gleitflächen, Fig. 3 einen Schnitt durch eine Gleitlagerung mit beidseitigen Kegelflächen, Fig. 4 einen Schnitt durch eine Gleitlagerung,bei der Staurandlager und Kegelfläche sich an unterschiedlichen Lagerseiten befinden, Fig. 5 einen Schnitt durch eine Gleitlagerung mit elastisch verformter Gleitfläche, Fig. 6 eine Ansicht der Lagerseite 1 nach Fig. 1 für eine Drehrichtung, Fig. 7 eine Ansicht der Lagerseite 1 nach Fig. 1 für beide Drehrichtungen, Fig. 8 einen Tangentialschnitt durch eine Ölnut nach Fig. 1.In the drawings are some embodiments according to the invention shown. 1 shows a section through a plain bearing without offset and inclination of the sliding surfaces, FIG. 2 shows a section through a sliding bearing Offset and inclination of the sliding surfaces, FIG. 3 shows a section through a sliding bearing with conical surfaces on both sides, FIG. 4 shows a section through a plain bearing the edge storage bearing and the conical surface are on different sides of the bearing, 5 shows a section through a sliding bearing with an elastically deformed sliding surface, Fig. 6 shows a view of the bearing side 1 according to FIG. 1 for one direction of rotation, FIG. 7 shows a view the bearing side 1 according to FIG. 1 for both directions of rotation, FIG. 8 shows a tangential section through an oil groove according to FIG. 1.

In den Fig. 1 - 5 sind in einem Schnitt Gleitlagerungen unterschiedlicher Gestaltung und/oder Betriebslage dargestellt. Dabei sind die linken Lagerseiten mit 1 und die rechten Lagerseiten mit 2 bezeichnet. Einer übersichtlicheren Darstellung wegen sind die Teile, an denen sich die eigentlichen Lagerflächen befinden, als Ringe dargestellt. Abweichend von dieser Darstellung können die Lagerflächen an Gehäusen, Planetenträgern, Sonnenrädern und sonstigen Getriebeteilen angebracht sein. Damit ein hydrodynamischer Schmierfilm sich aufbauen kann, muß eine Schmiermittelversorgung durch ganzes oder teilweises Tauchen oder Anspritzen der Lagerteile und eine Relativgeschwindigkeit gegeben sein.In FIGS. 1-5, sliding bearings are different in a section Design and / or operational situation shown. Here are the left sides of the bearing with 1 and the right bearing sides with 2 designated. A clearer presentation because of the parts on which the actual storage areas are located, as Rings shown. Deviating from this representation, the storage areas can Housings, planet carriers, sun gears and other gear parts attached be. In order for a hydrodynamic lubricating film to be able to build up, a lubricant supply must be provided by fully or partially dipping or spraying the bearing parts and a relative speed be given.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel befinden sich an der Lagerseite 1 am inneren Durchmesser ein Staurandlager (13, 14, 15) und konzentrisch dazu am größeren Durchmesser eine kegelige Lagerfläche (11). Als Gegenflächen befinden sich an der Lagerseite 2 zwei ebene Ringflächen 22 und 23. Das Staurandlager besitzt mehrere tiefe Ölnuten 15 zur Ölversorgung, mit daran anschließenden flachen Öltaschen (Staurandtaschen) 14, die von den ebenen Staurandflächen 13 an drei Seiten umschlossen sind. Bewegt sich die Gegenfläche parallel zur Staurandfläche 13, so baut sich zwischen den Staurandtaschen 14 sowie den Staurandflächen 13 und der ebenen Ringfläche 22 ein hydrodynamischer Schmierfilm auf, der den Verschleiß der Lagerflächen mindert bzw. ganz verhindert. In Fig. 6 ist ein Staurandlager für eine Drehrichtung und in Fig. 7 ein solches für beide Drehrichtungen gczeigt. Eine Ausbildung der Ölnut 15 wird in Fig. 8 gezeigt. Es ist günstig, wenn zwischen der Ölnut 15 und der Staurandtasche 14 ein allmählicher übergang von der Nut zur Tasche z.B. in Form eines Radius erfolgt, damit die Schmiermittelversorgung nicht abreißt.In the example shown in Fig. 1 are located on the bearing side 1 on the inner diameter a storage rim bearing (13, 14, 15) and concentric to it on the larger diameter a conical bearing surface (11). As mating surfaces are on the bearing side 2 two flat annular surfaces 22 and 23. The edge bearing has several deep oil grooves 15 for the oil supply, with adjoining flat oil pockets (Storage edge pockets) 14, which are enclosed by the flat storage edge surfaces 13 on three sides are. If the opposing surface moves parallel to the storage edge surface 13, it builds up between the storage edge pockets 14 as well as the storage edge surfaces 13 and the flat annular surface 22 a hydrodynamic lubricating film that reduces wear on the bearing surfaces or completely prevented. In Fig. 6 is a rim storage for one direction of rotation and in Fig. 7 one such for both directions of rotation is shown. A formation of the oil groove 15 will shown in fig. It is beneficial if between the oil groove 15 and the storage edge pocket 14 a gradual transition from the groove to the pocket e.g. takes place in the form of a radius so that the lubricant supply does not tear off.

In Fig. 8 entspricht die Taschenform der in Fig. 6 gezeigten Staurandtaschen für eine Drehrichtung.In FIG. 8, the pocket shape corresponds to the storage edge pockets shown in FIG. 6 for one direction of rotation.

Fluchten die Lagerseiten 1 und 2 aber nicht, so wie in Fig. 2 gezeigt, sondern stehen diese in einem Winkel zueinander9 so PO zueinander, so verliert das Staurandlager an Wirksamkeit. Für diesen Fall ist das Staurandlager mit einem zweiten Gleitlager mit kegeliger Gleitfläche (11, 21) kombiniert. Der Winkel, den die Lagerflächen dieses Lagers bei parallelen Achsen bilden, ist in Fig. 1 mit "A" bezeichnet. Der mit "B" bezeichnete Winkel soll der größtmögliche Winkel sein, den die Bauteile aufgrund der Konstruktion bzw. des eingestellten Spiels der Bauteile einnehmen können. Normalerweise beträgt er 5' - 15'. Der Winkel "A" soll höchstens so groß sein wie "B", damit auch bei nicht fluchtender Lage der Lagerseiten eine hydrodynamische Schmierung ermöglicht wird Bei der Paarung einer planen und einer kegeligen Fläche tritt Linienberührung auf, wenn die Achsen dieser Flächen um den Kegelwinkel zueinander geneigt sind.If the bearing sides 1 and 2 are not aligned, as shown in Fig. 2, but if they are at an angle to each other9 so PO to each other, that loses Edge storage in effectiveness. In this case, the edge storage is with a second Plain bearing combined with a tapered sliding surface (11, 21). The angle that the bearing surfaces Form this bearing with parallel axes, is designated in Fig. 1 with "A". Of the The angle marked "B" should be the largest possible angle that the components due to the construction or the set play of the components. Usually it is 5 '- 15'. The angle "A" should be at most as large as "B", thus a hydrodynamic one even if the bearing sides are not in alignment Lubrication is made possible when a flat and a conical surface are paired Line contact occurs when the axes of these surfaces are at the cone angle to each other are inclined.

Bei Rotation dieser Flächen tritt auf der einen Seite der Berührungslinie eine ständige allmähliche Annäherung statt, so daß sich ein hydrodynamischer Schmierfilm ausbilden kann. Ähnlich verhält es sich bei der Paarung zweier Kegelflächen (11, 21) wie in Fig. 3 dargestellt.When rotating these surfaces occurs on one side of the line of contact a constant gradual convergence takes place, so that a hydrodynamic lubricating film is formed can train. The situation is similar when two conical surfaces are paired (11, 21) as shown in Fig. 3.

Durch die gewählte Kombination von Staurandlager und kegeligem Lager mit an die größtmögliche Neigung der Bauteile bzw. Lagerseiten angepaßten Kegelwinkel wird erreicht, daß in jeder Betriebslage eine hydrodynamische Schmierung erfolgt. Der größtmögliche Neigungswinkel kann konstruktiv so klein gehalten werden, daß beim Wechsel der Last von der ersten Lagerung auf die zweite oder umgekehrt vorübergehend beide Lagerungen die Axiallast über hydrodynamisch ausgebildete Schmierfilme aufnehmen.Due to the selected combination of edge storage and tapered bearing with the taper angle adapted to the greatest possible inclination of the components or bearing sides it is achieved that hydrodynamic lubrication takes place in every operating position. The largest possible angle of inclination can be kept so small that when changing the load from the first storage to the second or conversely, both bearings temporarily reduce the axial load via hydrodynamically designed ones Pick up lubricating films.

In Fig. 4 ist eine Variante dargestellt mit einer ebenen Gleitfläche 12 an der Lagerseite 1 und einer kegeligen Gleitfläche 21 an der Lagerseite 2. Gleichzeitig befindet sich das Staurandlager (13, 14, 15) an der Lagerseite 1.In Fig. 4 a variant is shown with a flat sliding surface 12 on the bearing side 1 and a conical sliding surface 21 on the bearing side 2. Simultaneously the storage rim bearing (13, 14, 15) is on bearing side 1.

Um den Wechsel der Last von dem Staurandlager zum kegeligen Lager sozusagen stufenlos zu gestalten, ist nach Fig. 5 vorgesehen, die äußere im unbelasteten Zustand plane Lagerfläche 25 an der Lagerseite 2 durch eine radial verlaufende Ringnut (24) elastisch zu gestalten, so daß bei Neigung der Lagerseiten zueinander die Lagerfläche 25 sich der Neigung entsprechend anpassen kann und örtlich Kegelform annimmt.To change the load from the edge storage to the tapered bearing To design steplessly, so to speak, is provided according to Fig. 5, the outer in the unloaded State of planar bearing surface 25 on bearing side 2 through a radially extending annular groove (24) to be elastic so that the bearing surface is inclined when the bearing sides are inclined to one another 25 can adapt to the slope accordingly and locally assumes a cone shape.

In den Fällen, in denen für die Lagerseite 1 und Lagerseite 2 unterschiedliche Werkstoffe vorgesehen werden, kann es vorteilhaft sein, wenn die Staurandtaschen wegen ihrer geringen Tiefe in dem Teil mit dem festeren Werkstoff angebracht werden.In those cases where different for the bearing side 1 and bearing side 2 Materials are provided, it can be advantageous if the storage edge pockets because of their shallow depth in the part with the stronger material.

Diese Lagerkombination ist auch deshalb sehr vorteilhaft, da sie gegen Achsneigung und Mittenversatz unempfindlich ist. Ferner ist sie für horizontalen wie vertikalen Einsatz geeignet.This storage combination is also very advantageous because it is against Axial inclination and center offset is insensitive. It is also for horizontal suitable for vertical use.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims 1. Axial hydrodynamic slide bearing for freely movable arranged gear parts, such as planetary carrier, sun gear, ring gear and the like., Marked through the combination of a first bearing with flat, circular sliding surfaces and a second concentric bearing, in which at least one sliding surface is conical Has shape, the first bearing (13, 22) with planar sliding surfaces as Edge storage (15, 14, 13) is formed and the sliding surfaces of the second storage (11, 23; 11, 21, 12, 21) form an angle "A" when the components are in the ideal position, which is equal to or smaller than the angle of inclination "B", which the components to be supported can take due to the existing axial and radial play to each other.

2. Plain bearing according to claim 1, characterized in that the conical sliding surface (11) and the sliding surface (13) with the storage edge pockets (14) are on the same bearing side (1) and the two corresponding sliding surfaces (23, 22) are flat on the other bearing side (2).

3. Plain bearing according to claim 1, characterized in that one first conical sliding surface (11) on the bearing side (1) with the storage edge pockets (14) is located and a second conical sliding surface (21) on the other side of the bearing (2) corresponds with this.

4. Plain bearing according to claim 1, characterized in that a flat sliding surface (12) is on the bearing side (1) with the storage edge pockets (14), and the corresponding conical sliding surface (21) on the other side of the bearing (2) is located.

5. plain bearing according to claim 4, characterized in that for Formation of a cone-like sliding surface (25) on the bearing side (2) the plane surface is designed to be elastically deformable in the axial direction by an annular groove (24).

6. plain bearing according to claim 1, characterized in that the Storage areas (11, 12, 13, 21, 22, 23) are located directly on the components that are to be stored against each other.