DE8129456U1 - Axiales hydrodynamisches Gleitlager - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine' verschielßarmes axialer Gleitlager für freibeweglich angeordnete Getriebeteile, wie Planetenträger, Sonnenrad, Kohlrad und dgl. Um bei leistungsverzweigenden Getrieben einen Lastausgleich zu erreichen, werden häufig einzelne Glieder in der Kraftübertragungekette, 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 Eineteilbarkeit eines derartigen Bauteils der Drehmittelpunkt und die Achsrichtung je nach Betriebszustand sich ändern. So verlagern eich 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 Kippoder Meigungsbewegung aus, aus der Axialkräfte resultieren. Diese gilt es abzustützen.

Es ist ein Planetengetriebe (DE-AS 14 25 761) bekannt, bei dem zu diesem Zweck Gleitführungsecheiben zur axialen Abstützung der Planetenträger gegeneinander und gegen das Gehäuse vorgesehen sind. Bs hat sieh aber gezeigt, daß diese Gleitführungsseheiben verschleißen, wenn sie nicht - besondere bei größeren Getrieben - eine spezielle Auebildung erhalten. Zudem sind besondere Seheiben aufwendig*

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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gleitlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, das ohne besonderen Raumbedarf auf einfache Weise axiale Kräfte bei geringstmöglichem Verschleiß bei unterschiedlichen Betriebs zuständen aufnehmen kann.

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 .

Axiale Staurandlager für sich sind aus den Druckschriften Konstruktion 17 (196S) Heft 9 S, 341 - 349 und Heft 10 S. 393 - 402 und Konstruktion 2« (1973) Heft 2 S. 54-58 bekannt. Diese gehen aber von idealen Lagerflachen und von einwandfreien Einbau- und Beitriebsverhältnissen aus, so daß diese Lagerungen den hier gestellten Anforderungen allein nicht gerecht werden.

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 sieh kegelig veri'ormt, ausgeglichen werden. Dieses geht aber nur bei hohen Axialkräften und macht einen besonderen, separaten, speziell ausgebildeten Druckring erforderlich4 Außerdem handelt es eich hier um sehr geringe Abweichungen. Darum ist dieser Ring für die gestellte Aufgabe nieht anwendbar.

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Dagegen 1st der einfache Aufbau und dadurch bedingt eine problemlose Fertigung des Erfindungsgegenstandes besonders vorteilhaft. Ausgestaltungen sind In den Unteransprüchen angegeben. Als besonders vorteilhaft 1st noch hervorzuheben, daB die Lagerflächen der Lagerselten 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. Gleitführungsring nicht zusätzlich benötigt wird. Hierdurch wird auch eine minimale Baulänge erzielt.

Zwar sind aus der Druckschrift Konstruktion 23 (1971) Heft 9 S. 344 - 351 Axiallager mit elastischen Gleitflächen bekannt, diese Gleitflächen sind aber in Umfangsrlchtung •lastisch 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.

In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Gleitlager ohne Versatz und Neigung der Gleitflächen,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Gleitlager mit Versatz und Neigung der Gleitflächen,

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Gleitlager mit beidseitigen Kegelflachen,

Pig. 4 einen Schnitt dusch ein Gleitlager, bei de» Staurandlager und Kegelfläche sieh an unterschiedlichen Lagerselten befinden,

Fig. 5 einen Schnitt durch ein Gleitlager mit elastisch verformten Gleitfläche,

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Flg. 6 eine Ansicht der Lagerseite 1 nach Flg. 1 für eine Drehrichtung,

Flg. 7 eine Ansicht der Lagerseite I nach Flg. 1 für beide Drehrichtungen/

Flg. 8 einen Tangentlalschnltt durch eine Ölnut nach Flg. 1.

In den Flg. 1 - 5 sind In einem Schnitt Gleitlager unterschiedlicher Gestaltung und/oder Betriebslage dargestellt. Dabei Bind die linken Lagerselten mit 1 und die rechten Lager selten mit 2 bei.-lehnet. 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'tiilweises Tauchen oder Anspritzen der Lagerteile und eine Relativgeschwindigkeit gegeben sein.

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 größerer 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 Staurandflachen 13 an drei Seiten umschlossen sind. Bewegt sieh die Gegenfläche parallel zur Staurandfläehe 13, so baut sich zwischen den Staurandtaschen 14 sowie den Staurandflächen 13 und der ebenen Ringfläche 22 ein hydrodynamischer Sehmierfilm auf, der den Verschleiß der Lagerflachen mindert bzw» ganz verhindert. In Fig* 6 ist ein Staurandlager für eine Drehrichtung und in Fig. 7 ein solches für beide Drehrichtungen gezeigt. Eine Ausbildung der ölnut 15 wird

in Fig. 8 gezeigt. Es ist. günstig, wenn zwischen der ölnut 15 land der Staurandtasche 14 ein allmählicher übergang von der Nut zur Tasche z.B. in Form eines Radius erfolgt, damit die Schmiermittelversorgung nicht abreißt. In Fig. 8 entspricht die Taschenform der in Fig. 6 gezeigten Staurandtaschen für eine Drehrichtung.

Fluchten die Lager Seiten 1 und 2 aber nicht, so wie in Fig. 2 gezeigt, sondern stehen diese in einem Winkel ·» B " 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 5¹ - 15¹. Der Winkel "A" soll höchstens so groL 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. 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.

Durch die gewählte Kombination von Staurandlager und kegeligem Lager mit an die größtmögliche Neigung der Bauteile bzw ι Lagerselten angepaßten Kegelwinkel wird erreicht, daß in jeder Betriebslage eine hydrodynamische Schmierung erfolgt. De].· größtmögliche Neigungswinkel kann konstruktiv so klein gehalten werden, daß beim Wechsel der Last von der ersten Lagerung auf die zweite

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oder umgekehrt vorübergehend beide Lagerungen die Axiallast über hydrodynamisch ausgebildete Schmierfilme aufnehmen.

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.

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.

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.

Diese Lagerkombination ist auch deshalb sehr vorteilhaft, da sie gegen Achsneigung und Mittenversatz unempfindlich ist. Ferner ist sie für horizontalen wie vertikalen Einsatz geeignet.

Claims (6)

■Pansprflche

1. Axiale* hydrodynamiscne* Gleitlager für freibeweglich angeordnete Getriebeteile,

wie Planetenträger, Sonnenrad, Hohlrad und dgl., gekennzeichnet durch die Kombination von einer ernten Lagerung mit planen, kreisringförmigen Gleitflächen und einer zweiten konzentrischen Lagerung, bei der wenigstens eine Gleitfläche kegelige Gestalt aufweist, wobei die erste Lagerung (13, 22) mit planen Gleitflächen als Staurandlagerung (15, 14, 13) ausgebildet ist und die Gleitflächen der zweiten Lagerung (11, 23; 11, 21; 12, 21) bei Idealer Stellung der Bauteile einen Winkel "A" bilden, der gleich oder kleiner ist als der Neigungswinkel "B", den die zu lagernden Bauteile aufgrund des vorhandenen axialen und radialen Spiels zueinander einnehmen können.

2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelige Gleitfläche (11) und die Gleitfläche (13) mit den Staurandtaschen (14) sich auf derselben Lagerseite (1) befinden und die beiden korrespondierenden Gleitflächen (23, 22) auf der anderen Lagerseite (2) plan sind.

3. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste kegelige Gleitfläche (11) sich auf der Lagerseite (1) mit den Staurandtaschen (14) sich befindet und eine zweite kegelige Gleitfläche (21) auf der anderen Lagerseite (2) mit dieser korrespondiert .

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4. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine pläiipSleitflache (12) sich an der Lagerseite (1) mit den- Sfesarandtaschen (14) befindet, und die

hiermit korrtSgondierende kegelige Gleitfläche (21) auf der anderä» Lagerseite (2) sich befindet.

5. Gleitlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer kegelartigen Gleitfläche (25) auf der Lagerseite (2) die plane Fläche durch eine

J Ringnut (24) in axialer Richtung elastisch verformbar

jj , gestaltet ist.
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'■■

6. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

^s daß die Lagerflächen (11, 12, 13, 21, 22, 23) direkt

an den Bauteilen sich befinden, die gegeneinander

\ gelagert werden sollen.