WO2020088885A1 - Gleitlager mit beschichteter schwimmbuchse - Google Patents

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    • F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion
    • F16H2057/085—Bearings for orbital gears

Definitions

  • the invention relates to a plain bearing according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is to make a plain bearing available which does not have the disadvantages inherent in the solutions known from the prior art.
  • the operational safety of the plain bearing should also be guaranteed in the event of temperature fluctuations.
  • the plain bearing has a first component, a second component and a floating bush.
  • the first component and the second component represent bearing rings. Accordingly, the first component forms an inner bearing race, the second component an outer bearing race.
  • the bearing raceways are sliding surfaces.
  • the plain bearing is a radial plain bearing, that is to say a plain bearing which is designed to transmit forces between the bearing shells at least in the radial direction, that is to say orthogonally to the axis of rotation of the plain bearing.
  • the inner bearing raceway and the outer bearing raceway preferably have the shape of an outer surface of a straight circular cylinder.
  • the outer bearing race runs radially outside with respect to the inner bearing race. Accordingly, the inner bearing race runs radially inside with respect to the outer bearing race. At least a part of the inner bearing race is therefore between at least a part of the outer bearing race and an axis of rotation of the plain bearing. Both bearing races run around the axis of rotation.
  • the floating bush is arranged between the inner bearing race and the outer bearing race. It is freely rotatable relative to the inner bearing race and relative to the outer bearing race. An axis of rotation of the rotation of the floating bush corresponds to the axis of rotation of the plain bearing.
  • the floating bush has an inner sliding surface and an outer sliding surface.
  • the inner sliding surface of the floating bush forms a pair of sliding surfaces together with the inner bearing raceway.
  • the outer sliding surface of the floating bush forms a pair of sliding surfaces together with the outer bearing raceway.
  • the bearing gaps can be at least partially filled with lubricant or dry.
  • the floating bush has a core, an inner sliding layer and an outer sliding layer.
  • a sliding layer is a layer that forms a sliding surface. Accordingly, the inner sliding layer forms the inner sliding surface of the floating bush, the outer sliding layer forms the outer sliding surface.
  • the core runs between the inner sliding layer and the outer sliding layer and serves as a carrier for the sliding layers. The inner sliding layer and the outer sliding layer are thus joined to the core. In particular, there can be integral connections between the inner sliding layer and the core and between the outer sliding layer and the core.
  • the coatings can be applied to the core using electroplating or metal spraying, for example.
  • the core consists of a material or material whose coefficient of thermal expansion is equal to a coefficient of thermal expansion of the material at least part of the first component and / or at least part of the second component.
  • the core can consist of the same material as the at least part of the first component and / or the at least part of the second component.
  • the same coefficients of thermal expansion result in a homogeneous expansion behavior in the event of temperature changes.
  • the invention thus enables a temperature-independent bearing play, that is to say a bearing play that remains largely constant even with temperature fluctuations.
  • the slide bearing is preferably part of an arrangement which also comprises a planet gear and a planet pin.
  • the planet gear is rotatably supported on the planet pin by means of the slide bearing.
  • the planet pin with the first component and the planet gear with the second component can be identical.
  • the inner sliding layer and / or the outer sliding layer consist of a material that is different from the material of the core. In this way, the sliding properties of the inner sliding layer and / or the outer sliding layer can be optimized without having to make any compromises with regard to the expansion properties in the event of temperature changes.
  • the core consists of a further preferred further development made of steel. This is the material from which the at least part of the first component and / or the at least part of the second component is also made according to the development.
  • bronze is used as the material for the inner sliding layer and / or the outer sliding layer.
  • the first component and / or the second component can be coated.
  • the first component and / or the second component each have a coating that forms the inner bearing race or the outer bearing race.
  • the first component and / or the second component are preferably further developed uncoated, so that they each form the inner bearing raceway or the outer bearing raceway in one piece.
  • the inner bearing race and / or the outer bearing race can be steel sliding surfaces.
  • FIG. 1A shows a slide bearing arrangement in cross section; and Fig. 1 B the slide bearing arrangement in longitudinal section.
  • the slide bearing arrangement shown in FIGS. 1a and 1b comprises a planet gear 101, a floating bush 103 and a planet bolt 105.
  • the planet gear 101, the floating bush 103 and the planet bolt 105 form a sliding bearing with which the planet gear 101 rotates the planet pin 105 is mounted.
  • An outer bearing gap 107 runs between the floating bush 103 and the planet gear 101.
  • An inner bearing gap 109 runs between the floating bush 103 and the planet bolt 105. Both bearing gaps 107, 109 are filled with oil.
  • the floating bush 103 is rotatable relative to the planet gear 101 and relative to the planet pin 105.
  • the floating bush 103 rotates at approximately half the angular velocity.
  • the planet gear 101 and the planet pin 105 are made in one piece and each consist of exactly one material.
  • the planet gear 101 and the planet pin 105 are made of the same material, preferably steel.
  • the floating bush 103 is constructed in three layers. A medium one
  • Layer 111 consists of a different material than an inner layer 113 and an outer layer 115.
  • the outer bearing gap 107 runs between the outer layer 113 and the planet gear 101. Accordingly, the inner bearing gap 109 runs between the inner layer 113 and the planet shaft 105 .
  • the middle layer 111 preferably consists of the same material as the planet gear 101 and the planet pin 105. This ensures that the
  • Floating bush 103 exhibits the same expansion behavior in the case of temperature fluctuations as the planet gear 101 and the planet pin 105 show.
  • the inner layer 113 and the outer layer 115 preferably each consist of bronze. This improves the sliding properties of the floating bush 103.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gleitlager mit einer ersten Komponente (105), die eine innere Lagerlaufbahn ausbildet, einer zweiten Komponente (101), die eine äußere Lagerlaufbahn ausbildet, und einer Schwimmbuchse (103). Die Schwimmbuchse (103) weist einen Kern (111), eine innere Gleitschicht (113) und eine äußere Gleitschicht (115) auf; wobei der Kern (111) aus einem gleichen Werkstoff besteht wie mindestens ein Teil der ersten Komponente (105) und/oder mindestens ein Teil der zweiten Komponente (101).

Description

GLEITLAGER MIT BESCHICHTETER SCHWIMMBUCHSE
Die Erfindung betrifft ein Gleitlager nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus dem Stand der Technik sind Gleitlager mit Schwimmbuchsen bekannt. Die Schwimmbuchse befindet sich zwischen zwei Lagerschalen und ist frei verdrehbar. Während die Lagerschalen aus Stahl gefertigt sind, besteht die Schwimmbuchse häufig aus Bronze. Bronze ist hinreichend verschleißfest und bietet dennoch gute Notlaufeigenschaften. Allerdings unterscheiden sich die Wärmeausdehnungskoeffi- zienten von Bronze und Stahl. Dies führt dazu, dass sich das Lagerspiel infolge von Temperaturänderungen verändert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleitlager verfügbar zu machen, das die den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll die Betriebssicherheit des Gleitlagers auch bei Temperaturschwankungen gewährleistet sein.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Gleitlager nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiter- bildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Das Gleitlager weist eine erste Komponente, eine zweite Komponente und eine Schwimmbuchse auf. Die erste Komponente und die zweite Komponente stellen La- gerringe dar. Entsprechend bildet die erste Komponente eine innere Lagerlaufbahn aus, die zweite Komponente eine äußere Lagerlaufbahn. Bei den Lagerlaufbahnen handelt es sich um Gleitflächen.
Bei dem Gleitlager handelt es sich um ein Radialgleitlager, das heißt, um ein Gleitla- ger, das ausgebildet ist, Kräfte zwischen den Lagerschalen mindestens in radialer Richtung, das heißt orthogonal zu der Drehachse des Gleitlagers zu übertragen. Be- vorzugt haben die innere Lagerlaufbahn und die äußere Lagerlaufbahn die Form ei- ner Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders. Die äußere Lagerlaufbahn verläuft bezüglich der inneren Lagerlaufbahn radial außer- halb. Entsprechend verläuft die innere Lagerlaufbahn bezüglich der äußeren Lager- laufbahn radial innerhalb. Mindestens ein Teil der inneren Lagerlaufbahn befindet sich also zwischen mindestens einem Teil der äußeren Lagerlaufbahn und einer Drehachse des Gleitlagers. Beide Lagerlaufbahnen verlaufen um die Drehachse herum.
Die Schwimmbuchse ist zwischen der inneren Lagerlaufbahn und der äußeren La- gerlaufbahn angeordnet. Sie ist relativ zu der inneren Lagerlaufbahn und relativ zu der äußeren Lagerlaufbahn frei verdrehbar. Eine Drehachse der Drehung der Schwimmbuchse entspricht dabei der Drehachse des Gleitlagers.
Die Schwimmbuchse weist eine innere Gleitfläche und eine äußere Gleitfläche auf. Die innere Gleitfläche der Schwimmbuchse bildet zusammen mit der inneren Lager- laufbahn ein Gleitflächenpaar. Entsprechend bildet die äußere Gleitfläche der Schwimmbuchse zusammen mit der äußeren Lagerlaufbahn ein Gleitflächenpaar. Zwischen der inneren Gleitfläche der Schwimmbuchse und der inneren Lagerlauf- bahn sowie zwischen der äußeren Gleitfläche der Schwimmbuchse und der äußeren Lagerlaufbahn verläuft jeweils ein Lagerspalt. Die Lagerspalten können mindestens teilweise mit Schmierstoff gefüllt oder trocken sein.
Erfindungsgemäß weist die Schwimmbuchse einen Kern, eine innere Gleitschicht und eine äußere Gleitschicht auf. Eine Gleitschicht ist eine Schicht, die eine Gleitflä- che ausbildet. Entsprechend bildet die innere Gleitschicht die innere Gleitfläche der Schwimmbuchse aus, die äußeren Gleitschicht die äußere Gleitfläche. Der Kern ver- läuft zwischen der inneren Gleitschicht und der äußeren Gleitschicht und dient als Träger für die Gleitschichten. Die innere Gleitschicht und die äußere Gleitschicht also mit dem Kern gefügt. Insbesondere können zwischen der inneren Gleitschicht und dem Kern sowie zwischen der äußeren Gleitschicht und dem Kern stoffschlüssige Verbindungen bestehen. Die Beschichtungen lassen sich etwa per Galvanotechnik oder Metallspritzen auf den Kern auftragen. Der Kern besteht aus einem Werkstoff bzw. Material, dessen Wärmeausdehnungsko- effizient einem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Werkstoffs mindestens eine Teil der ersten Komponente und/oder mindestens eines Teils der zweiten Kompo- nente gleicht. Insbesondere kann der Kern aus demselben Werkstoff bestehen wie der mindestens eine Teil der ersten Komponente und/oder der mindestens eine Teil der zweiten Komponente. Durch die gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten ergibt sich bei Temperaturänderungen ein homogenes Ausdehnungsverhalten. Die Erfindung ermöglicht somit ein temperaturunabhängiges Lagerspiel, das heißt ein La- gerspiel, das auch bei Temperaturschwankungen weitestgehend konstant bleibt.
Das Gleitlager ist bevorzugt Teil einer Anordnung, die darüber hinaus ein Planeten- rad und einen Planetenbolzen umfasst. Mittels des Gleitlagers ist das Planetenrad drehbar auf dem Planetenbolzen gelagert. Insbesondere kann der Planetenbolzen mit der ersten Komponente und das Planetenrad mit der zweiten Komponente iden- tisch sein.
In einer bevorzugten Weiterbildung bestehen die innere Gleitschicht und/oder die äu- ßere Gleitschicht aus einem Werkstoff, der von dem Werkstoff des Kerns verschie- den ist. Auf diese Weise lassen sich die Gleiteigenschaften der inneren Gleitschicht und/oder der äußeren Gleitschicht optimieren, ohne Kompromisse bezüglich der Aus- dehnungseigenschaften bei Temperaturänderungen eingehen zu müssen.
Der Kern besteht in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung aus Stahl. Dies ist der Werkstoff, aus dem weiterbildungsgemäß auch der mindestens eine Teil der ersten Komponente und/oder der mindestens eine Teil der zweiten Komponente be- steht.
Als Werkstoff für die innere Gleitschicht und/oder die äußere Gleitschicht kommt in einer bevorzugten Weiterbildung Bronze zum Einsatz.
Die erste Komponente und/oder die zweite Komponente können beschichtet sein. In diesem Fall weisen die erste Komponente und/oder die zweite Komponente jeweils eine Beschichtung auf, welche die innere Lagerlaufbahn bzw. die äußere Lagerlauf- bahn ausbildet. Bevorzugt sind die erste Komponente und/oder die zweite Kompo- nente aber unbeschichtet weitergebildet, sodass sie die innere Lagerlaufbahn bzw. die äußere Lagerlaufbahn jeweils einstückig ausbilden. Insbesondere kann es sich bei der inneren Lagerlaufbahn und/oder der äußeren Lagerlaufbahn um Stahlgleitflä chen handeln.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in den Figuren dargestellt. Übereinstim- mende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale.
Im Einzelnen zeigt:
Fig. 1A eine Gleitlageranordnung im Querschnitt; und Fig. 1 B die Gleitlageranordnung im Längsschnitt.
Die in den Figuren 1a und 1 b dargestellte Gleitlageranordnung umfasst ein Planeten- rad 101 , eine Schwimmbuchse 103 und einen Planetenbolzen 105. Das Planeten- rad 101 , die Schwimmbuchse 103 und der Planetenbolzen 105 bilden ein Gleitlager aus, mit dem das Planetenrad 101 drehbar auf dem Planetenbolzen 105 gelagert ist.
Zwischen der Schwimmbuchse 103 und dem Planetenrad 101 verläuft ein äußerer Lagerspalt 107. Ein innerer Lagerspalt 109 verläuft zwischen der Schwimm- buchse 103 und dem Planetenbolzen 105. Beide Lagerspalten 107, 109 sind mit Öl gefüllt.
Die Schwimmbuchse 103 relativ zu dem Planetenrad 101 und relativ zu dem Plane- tenbolzen 105 verdrehbar. Wenn sich das Planetenrad 101 mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit relativ zu dem Planetenbolzen 105 dreht, dreht sich die Schwimmbuchse 103 mit etwa der halben Winkelgeschwindigkeit.
Das Planetenrad 101 und der Planetenbolzen 105 sind einstückig ausgeführt und be- stehen jeweils aus genau einem Material. Insbesondere können das Planetenrad 101 und der Planetenbolzen 105 aus dem gleichen Material, vorzugsweise aus Stahl, be- stehen.
Die Schwimmbuchse 103 ist hingegen dreischichtig aufgebaut. Eine mittlere
Schicht 111 besteht aus einem anderen Material als eine innere Schicht 113 und eine äußere Schicht 115. Der äußere Lagerspalt 107 verläuft zwischen der äußeren Schicht 113 und dem Planetenrad 101. Entsprechend verläuft der innere Lager- spalt 109 zwischen der inneren Schicht 113 und dem Planetenschaft 105.
Bevorzugt besteht die mittlere Schicht 111 aus dem gleichen Material wie das Plane- tenrad 101 und der Planetenbolzen 105. Dadurch ist gewährleistet, dass die
Schwimmbuchse 103 bei Temperaturschwankungen das gleiche Ausdehnungsver- halten wie das Planetenrad 101 und der Planetenbolzen 105 zeigt.
Die innere Schicht 113 und die äußere Schicht 115 bestehen bevorzugt jeweils aus Bronze. Dies verbessert die Gleiteigenschaften der Schwimmbuchse 103.
Bezuqszeichen Planetenrad
Schwimmbuchse
Planetenbolzen
äußerer Lagerspalt
innerer Lagerspalt
mittlere Schicht
innere Schicht
äußere Schicht

Claims

Patentansprüche
1. Gleitlager mit einer ersten Komponente (105), die eine innere Lagerlaufbahn aus- bildet, einer zweiten Komponente (101 ), die eine äußere Lagerlaufbahn ausbildet, und einer Schwimmbuchse (103); dadurch gekennzeichnet, dass
die Schwimmbuchse (103) einen Kern (111 ), eine innere Gleitschicht (113) und eine äußere Gleitschicht (115) aufweist; wobei
der Kern (111 ) aus einem Werkstoff besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient einem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Werkstoffs mindestens eines Teils der ersten Komponente (105) und/oder mindestens eines Teils der zweiten Kompo- nente (101 ) gleicht.
2. Gleitlager nach Anspruch 1 ; dadurch gekennzeichnet, dass
die innere Gleitschicht (113) und/oder die äußere Gleitschicht (115) aus einem Werk- stoff bestehen, dass von dem Werkstoff des Kerns (111 ) verschieden ist.
3. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass
der Kern (111 ) aus Stahl besteht.
4. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass
die innere Gleitschicht (113) und/oder die äußere Gleitschicht (115) aus Bronze be- stehen.
5. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Komponente (105) die innere Lagerlaufbahn und/oder die zweite Kompo- nente (101) die äußere Lagerlaufbahn einstückig ausbilden.
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