WO2019052895A1 - Radialgleitlager mit optimierter schmierdruckverteilung - Google Patents

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Roger Bogaert
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Definitions

  • the invention relates to a radial sliding bearing according to the preamble of claim 1.
  • Hydrodynamic radial plain bearings with a floating bush are known from the prior art.
  • the socket is made in one piece.
  • the document DE 19 13 365 A discloses a sliding bearing with a double differential sliding element, which has two nested metal intermediate rings.
  • the invention has for its object to provide a radial slide bearing bypassing the known from the prior art solutions inherent disadvantages available. In particular, pressure peaks resulting from a tilting moment should be reduced.
  • a radial sliding bearing is characterized in that a first bearing race and a second bearing race are supported against each other exclusively in the radial direction, ie orthogonally to a rotational axis of the bearing.
  • the first bearing raceway and the second bearing raceway are preferably formed cylindrically, ie have the shape of a lateral surface of a straight circular cylinder.
  • the first bearing raceway and the second bearing raceway are rotatable relative to each other about the axis of rotation.
  • Radially between the first bearing race and the second bearing raceway of the radial sliding bearing according to the invention is at least one, preferably exactly one jack, which is designed in two pieces.
  • the socket thus consists of at least two, preferably exactly two physically separated pieces - a first piece and a second piece.
  • Axial, i. with respect to or in the direction of a rotational axis of the radial sliding bearing, between the first piece and the second piece according to the invention extends a gap.
  • the gap is located axially between the first piece and the second piece. Accordingly, the first piece and the second piece are arranged on different or axially opposite sides of the gap. This implies that the first piece and the second piece are axially offset from one another.
  • the first piece and the second piece are on different sides of a plane oriented orthogonally to the axis of rotation of the radial slide bearing. The plane passes through the gap.
  • the first piece and the second piece may be mirror-symmetrical with respect to the plane.
  • the gap is formed by the first piece and the second piece, i. the first piece and the second piece immediately adjoin the gap. In each case, a part of the surface of the first piece and the second piece forms an axial boundary of the gap. In particular, the first piece and the second piece may touch each other along the gap.
  • the gap is closed or at least partially filled with nothing other than air and / or lubricant.
  • the bush according to the invention enables improved adaptation of the bearing to deformations which can be caused by helical gears of tilting moments. As a result, the distribution of lubricant pressure prevailing in the bearing is more balanced and has less pronounced pressure peaks.
  • the bushing preferably has the shape of a pipe, ie a hollow cylinder.
  • the bushing is freely rotatable both relative to the first bearing raceway and relative to the second bearing raceway.
  • the bushing can relative to the first bearing raceway and rotated relative to the second bearing race at an arbitrary angle about an axis of rotation of the radial sliding bearing.
  • the bushing and the first bearing raceway form exactly one bearing gap - a first bearing gap.
  • the bushing and the second bearing raceway form exactly one bearing gap - a second bearing gap.
  • the bush is provided with at least one through recess, such as a through hole, for connecting the first bearing gap and the second position gap to one another in a lubricant-conducting manner.
  • the gap between the first piece and the second piece is flat and runs rotationally symmetrical to the axis of rotation of the radial sliding bearing.
  • a plane gap is not curved, so it runs equidistant along a plane.
  • the first piece and the second piece are further developed rotationally symmetrical to the axis of rotation.
  • a first lubricant line and a second lubricant line each had an orifice in the first bearing gap or in the second bearing gap.
  • the gap is further education axially between the mouth of the first lubricant line and the mouth of the second lubricant line is arranged.
  • An axial distance between the mouth of the first lubricant line and the gap is smaller in a preferred development than an axial distance between the mouth of the first lubricant line and the mouth of the closest end face of the radial plain bearing.
  • This means that the mouth is not located centrally between the end face and the gap, but the mouth is arranged offset to the gap.
  • Such an arrangement has an advantageous effect on the pressure distribution in the radial sliding bearing.
  • the radial slide bearing described above is preferably contained in an arrangement with a helical spur gear. By means of the radial sliding bearing, the spur gear is rotatably mounted.
  • the radial slide bearing part of a planetary stage with a ring gear, a planet carrier, a sun gear and at least one planet gear be.
  • the planetary gear is rotatably supported by means of the radial sliding bearing in the planet carrier or in a planetary pin fixed in the Planetenträber.
  • the planetary pin can form the lubricant lines described above.
  • Fig. 1 is a known from the prior art radial plain bearing
  • FIG. 2 shows a pressure distribution prevailing in the radial sliding bearing
  • Fig. 3 is a radial sliding bearing with two-piece socket
  • Fig. 5 is a radial sliding bearing with two-piece socket and optimized course of
  • Fig. 6 is a prevailing in the radial sliding pressure distribution.
  • Figures 1, 3 and 5 each represent a planetary gear 101 that is rotatably supported by a floating bushing 103 in a planetary pin 105.
  • the planetary gear 101 each forms an outer bearing surface 107, the planetary pin 105 an inner bearing surface 109.
  • a single lubricant line 1 1 1 is provided as shown in FIG. 1. This opens into the inner bearing gap 109.
  • the bushing 103 has through holes 1 13 which connect the outer bearing gap 107 with the inner bearing gap 109 in a lubricant-conducting manner.
  • Fig. 2 shows a corresponding distribution of the lubricant pressure in the axial direction x. Tilting of the gear causes pressure spikes to the outside while the lubricant pressure drops toward the center.
  • two lubricant lines - a first lubricant line 301 and a second lubricant line 303 - are provided. Both lubricant lines 301, 303 open into the inner bearing surface 109. Through holes 1 13 are also used here to connect the outer bearing raceway 107 lubricating fluid with the inner bearing raceway 109.
  • the socket 103 is designed in two pieces. Between the pieces of the sleeve 103, a self-contained gap 305 runs
  • FIG. 4 A corresponding distribution of the lubricant pressure in the axial direction is shown in FIG. 4. Starting from the outer pressure peaks, the lubricant pressure does not drop steadily inward but instead merges into a further pressure peak. In the middle, the lubricant pressure drops sharply.

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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

Radialqleitlaqer mit optimierter Schmierdruckverteilunq
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.
Die Druckschrift DE 19 13 365 A ein Gleitlager mit einem zweifachen Differentialgleitelement, das zwei ineinander verschachtelte Metallzwischenringe aufweist.
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. Radial zwischen der ersten Lagerlaufbahn und der zweiten Lagerlaufbahn des erfindungsgemäßen Radialgleitlagers befindet sich mindestens eine, vorzugsweise genau eine Buchse, die zweistückig ausgeführt ist. Die Buchse besteht also aus mindestens zwei, vorzugsweise genau zwei physisch voneinander getrennten Stücken - einem ersten Stück und einem zweiten Stück.
Axial, d.h. bezüglich bzw. in Richtung einer Drehachse des Radialgleitlagers, zwischen dem ersten Stück und dem zweiten Stück verläuft erfindungsgemäß ein Spalt. Der Spalt befindet sich axial zwischen dem ersten Stück und dem zweiten Stück. Entsprechend sind das erste Stück und das zweite Stück auf unterschiedlichen bzw. axial gegenüberliegenden Seiten des Spalts angeordnet. Dies impliziert, dass das erste Stück und das zweite Stück axial versetzt zueinander angeordnet sind. Das erste Stück und das zweite Stück befinden sich also auf unterschiedlichen Seiten einer Ebene, die orthogonal zu der Drehachse des Radialgleitlagers ausgerichtet ist. Die Ebene verläuft durch den Spalt. Insbesondere können das erste Stück und das zweite Stück bezüglich der Ebene spiegelsymmetrisch sein.
Der Spalt wird durch das erste Stück und das zweite Stück gebildet, d.h. das erste Stück und das zweite Stück grenzen unmittelbar an den Spalt an. Jeweils ein Teil der Oberfläche des ersten Stücks und des zweiten Stücks bildet dabei eine axiale Begrenzung des Spalts. Insbesondere können das erste Stück und das zweite Stück sich entlang des Spalts berühren. Der Spalt ist geschlossen oder mindestens teilweise mit nichts anderem als Luft und/oder Schmierstoff gefüllt.
Die erfindungsgemäße 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 genau einen Lagerspalt - einen ersten Lagerspalt. Ebenso bilden die Buchse und die zweite Lagerlaufbahn genau einen Lagerspalt - einen zweiten Lagerspalt. 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 ist der Spalt zwischen dem ersten Stück und dem zweiten Stück eben und verläuft rotationssymmetrisch zu der Drehachse des Radialgleitlagers. Ein ebener Spalt ist nicht gekrümmt, verläuft also äquidistant entlang einer Ebene.
Bevorzugt sind das erste Stück und das zweite Stück rotationssymmetrisch zu der Drehachse weitergebildet.
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:
Fig. 1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Radialgleitlager;
Fig. 2 eine in dem Radialgleitlager herrschende Druckverteilung;
Fig. 3 ein Radialgleitlager mit zweistückiger Buchse;
Fig. 4 eine in dem Radialgleitlager herrschende Druckverteilung;
Fig. 5 ein Radialgleitlager mit zweistückiger Buchse und optimiertem Verlauf der
Schmierstoffleitung; und
Fig. 6 eine in dem Radialgleitlager herrschende Druckverteilung.
Die Figuren 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 Fig. 1 eine einzelne Schmierstoffleitung 1 1 1 vorgesehen. Diese mündet in den inneren Lagerspalt 109. Um auch den äußeren Lagerspalt 107 mit Schmierstoff zu versorgen, weist die Buchse 103 Durchgangsbohrungen 1 13 auf, die den äußeren Lagerspalt 107 schmierstoffleitend mit dem inneren Lagerspalt 109 verbinden.
Fig. 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 Fig. 3 zwei Schmierstoffleitungen - eine erste Schmierstoffleitung 301 und eine zweite Schmierstoffleitung 303 - vorgesehen. Beide Schmierstoffleitungen 301 , 303 münden in die innere Lagerlauffläche 109. Durchgangsbohrungen 1 13 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 6. Bezuqszeichen
101 Planetenrad
103 Buchse
105 Planetenbolzen
107 äußere Lagerlauffläche
109 innere Lagerlauffläche
1 1 1 Schmierstoffleitung
1 13 Durchgangsbohrung
301 erste Schmierstoffleitung
303 zweite Schmierstoffleitung
305 Spalt

Claims

Patentansprüche
1 . 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; und wobei
die Buchse (103) zweistückig ausgeführt ist; dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen einem ersten Stück und einem zweiten Stück der Buchse (103) ein Spalt verläuft; wobei
das erste Stück und das zweite Stück unmittelbar an den Spalt angrenzen.
2. Radialgleitlager nach Anspruch 1 ; dadurch gekennzeichnet, dass
der Spalt (305) eben ist und/oder rotationssymmetrisch zu einer Drehachse des Radialgleitlagers verläuft.
3. Radialgleitlager nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Stück und das zweite Stück rotationssymmetrisch zu der Drehachse sind.
4. 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.
5. 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.
6. Anordnung mit einem schrägverzahnten Stirnrad; gekennzeichnet durch ein Radialgleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche; wobei
das Stirnrad mittels des Radialgleitlagers drehbar gelagert ist.
7. 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.
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