WO2020229007A1

WO2020229007A1 - Hydrodynamische axialle abstützung eines lagerkäfigs

Info

Publication number: WO2020229007A1
Application number: PCT/EP2020/055762
Authority: WO
Inventors: Ümit Kutluay
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2020-11-19
Also published as: DE102019207093A1

Abstract

Radial-Wälzlager (111) wobei der Lagerkäfig (115) des Wälzlagers (111) mindestens eine Gleitfläche aufweist. Die Gleitfläche ausgebildet ist, mit einer weiteren Gleitfläche als hydrodynamisches Axial-Gleitlager zusammenzuwirken.

Description

HYDRODYNAMISCHE AXIALLE ABSTÜTZUNG EINES LAGERKÄFIGS

Die Erfindung betrifft ein Radial-Wälzlager.

Aus dem Stand der Technik sind Anlaufscheiben mit hydrodynamisch wirksam Profi lierten Gleitflächen bekannt.

In Getrieben mit hohen Stückzahlen, wie z.B. PKW- oder NKW-Getriebe, werden aus Kostengründen in den Planetensätzen die Innenringe und Außenringe von Wälzla gern weggelassen, sodass die Wälzkörper direkt in der Lagerbohrung des Planeten bzw. auf dem Planetenbolzen laufen. Durch das Weglassen der Lagerringe sind die Wälzkörper axial nicht mehr geführt. Die Kraftübertragung erfolgt hauptsächlich radi al, sodass idealisiert keine Axialkraft auftreten sollte. In der Realität entstehen z.B. durch Fertigungstoleranzen, trotzdem geringe Axialkräfte, welche die Planetenlager axial aus dem Planeten "herausdrücken". Vor allem bei Nadelkränzen tritt dieses Phänomen auf. Der Nadelkranz verschiebt sich so weit, bis der Lagerkäfig seitlich an einer Kontaktfläche der Anlaufscheibe oder des Planetenträgers anläuft. Vor allem bei Volllast oder Überlast des Getriebes können an dieser Stelle hohe Flächenpres sungen auftreten. Da der tribologische Kontakt zwischen dem einsatzgehärteten Kä fig und der Anlaufscheibe bzw. der Planetenträgerwange weder klar definiert noch robust ausgelegt ist,„gräbt“ sich der harte Lagerkäfig auf Dauer in die Kontaktfläche ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radial-Wälzlager verfügbar zu ma chen, das die den aus dem Stand der Technik bekannten innewohnenden Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll verhindert werden, dass sich ein Lagerkäfig des Radial-Wälzlagers in eine Kontaktfläche„eingräbt“.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Radial-Wälzlager nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Das Radial-Wälzlager weist einen Lagerkäfig mit einer Gleitfläche auf. Bevorzugt ist der Lagerkäfig einstückig ausgestaltet.

Die Gleitfläche ist erfindungsgemäß ausgebildet, mit einer weiteren Gleitfläche als hydrodynamisches Axial-Gleitlager zusammenzuwirken. Dies impliziert, dass die Gleitfläche des Lagerkäfigs und die weitere Gleitfläche relativ zueinander um eine Drehachse des Radial-Wälzlagers verdreh bar sind.

Ein Axiallager ist ein Lager, das ausgebildet ist, Kräfte mindestens in axialer Richtung abzustützen. Entsprechend sind die Gleitfläche des Radial-Wälzlagers und die weite re Gleitfläche ausgebildet, sich bezüglich der Drehachse des Radial-Wälzlagers axial gegeneinander abzustützen. Entsprechend haben die Gleitfläche des Lagerkäfigs und die weitere Gleitfläche bevorzugt eine kreisringförmige Grundform.

Ein hydrodynamisches Gleitlager zeichnet sich dadurch aus, dass der zur Bildung eines tragenden Schmierfilms zwischen den Gleitflächen des Lagers erforderliche Druck intern, d.h. durch Drehung der Gleitflächen relativ zueinander, erzeugt wird.

Die Gleitflächen eines hydrodynamischen Gleitlagers sind so ausgestaltet, dass sie bei einer Drehung relativ zueinander Schmierstoff in einem zwischen den Gleitflä chen verlaufenden Lagerspalt mit Druck beaufschlagen.

Die Erfindung zielt darauf ab, dass sich ein tragender Schmierfilm zwischen der Gleit fläche des Lagerkäfigs und der weiteren Gleitfläche ausbildet. Dadurch wird verhin dert, dass sich der Lagerkäfig in die weitere Gleitfläche„eingräbt“.

Ein hydrodynamisches Gleitlager lässt sich mit einer Profilierung mindestens einer der Gleitflächen realisieren. Eine Profilierung bezeichnet eine Anordnung von Erhö hungen und/oder Vertiefungen einer Oberfläche. Die Erhebungen und/oder Vertie fungen der Profilierung sind vorzugsweise bezüglich der Drehachse in Umfangsrich- tung zueinander versetzt angeordnet und erstrecken sich jeweils radial über das ge samte Lager. Insbesondere können die Erhebungen und/oder Vertiefungen der Profi lierung entlang von Begrenzungslinien ineinander übergehen, die bezüglich der Drehachse des Wälzlagers in radialer Richtung verlaufen. In einer bevorzugten Weiterbildung weist mindestens eine der Gleitflächen, d.h. die mindestens eine Gleitfläche des Lagerkäfigs und/oder die weitere Gleitfläche, eine drehsymmetrische Profilierung auf. Dies bedeutet, dass die Erhebungen bzw. Vertie fungen mindestens einer der Gleitflächen drehsymmetrisch angeordnet sind. Die Symmetrieachse stimmt dabei mit einer Drehachse des Wälzlagers überein.

Vorzugsweise ist die drehsymmetrische Profilierung nicht rotationssymmetrisch. Die Menge sämtlicher Winkel, um welche die Profilierung der mindestens einen Gleitflä che drehsymmetrisch ist, ist also diskret. Insbesondere kann die Menge abzählbar sein.

In einer bevorzugten Weiterbildung sind die mindestens eine Gleitfläche des Lager käfigs und die weitere Gleitfläche ausgebildet, als Keilflächenlager zusammenzuwir ken. Ein Keilflächenlager ist ein hydrodynamisches Axial-Gleitlager, mit mindestens einer Gleitfläche, die Keilflächen aufweist. Die Keilflächen steigen vorzugsweise be züglich der Drehachse des Wälzlagers in Umfangsrichtung an. Geeignete Bauformen hydrodynamischer Axial-Gleitlager kann der Fachmann dem Stand der Technik ent nehmen.

Das Wälzlager ist bevorzugt weitergebildet als Teil einer Anordnung, die darüber hin aus einen Planetenträger, mindestens ein bevorzugt einstückiges Planetenrad und mindestens einen bevorzugt einstückigen Planetenbolzen aufweist.

Das Planetenrad und der Planetenbolzen bilden jeweils eine Lauffläche des Wälzla gers aus. Eine Gleitfläche, die mit der mindestens einen Gleitfläche des Lagerkäfigs als hydrodynamisches Axial-Gleitlager zusammenwirkt, wird durch den Planetenträ ger ausgebildet.

Der Planetenträger kann die Gleitfläche ein- oder mehrstückig ausbilden. Im letztge nannten Fall weist der Planetenträger bevorzugt mindestens eine Anlaufscheibe auf, die als Axialgleitlager für das Planetenrad dient und zugleich mit der mindestens ei- nen Gleitfläche des Lagerkäfigs als hydrodynamisches Axial-Gleitlager zusammen wirkt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Überein stimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkma le Im Einzelnen zeigt:

Fig. 1 eine Planetenstufe.

Die in Fig. 1 dargestellte Planetenstufe 101 umfasst ein Hohlrad 103, einen Plane tenträger 105, ein Sonnenrad 107 und mehrere Planetenräder 109, die jeweils mittels eines Nadellagers 1 1 1 drehbar auf einem Planetenbolzen 1 13 gelagert sind. Der Planetenbolzen 1 13 ist in dem Planetenträger 105 fixiert.

Das jeweilige Planetenrad 109 und der Planetenbolzen 1 13 bilden die einstückig Gleitflächen des Nadellagers 1 1 1 aus. Lagerringe, die separat montiert werden kön nen, sind nicht vorgesehen. Um das Nadellager 1 1 1 montierbar zu gestalten, ist da her keine axiale Führung der Nadeln durch die Gleitflächen möglich.

Die Nadeln sind in einem Lagerkäfig angeordnet. Obwohl die Nadeln in axialer Rich tung nicht belastet werden, können sie sich axial verschieben, sodass der Lagerkäfig 1 15 mit einer der Anlaufscheiben 1 17, mit denen das Planetenrad 109 axial gelagert ist, in Kontakt kommt.

Um eine Beschädigung der Anlaufscheiben 1 17 zu verhindern, bildet die Kontaktflä che des Lagerkäfigs 1 15 eine hydrodynamisch wirksame Struktur aus. Diese bewirkt, dass zwischen der jeweiligen Anlaufscheibe 1 17 und dem Lagerkäfig 1 15 ein tragfä higer Schmierfilm zustande kommt. Bezugszeichen Planetenstufe

Hohlrad

Planetenträger

Sonnenrad

Planetenrad

Nadellager

Planetenbolzen

Lagerkäfig

Anlaufscheibe

Claims

Patentansprüche

1. Radial-Wälzlager (111); wobei

ein Lagerkäfig (115) des Wälzlagers (111) mindestens eine Gleitfläche aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass

die Gleitfläche ausgebildet ist, mit einerweiteren Gleitfläche als hydrodynamisches Axial-Gleitlager zusammenzuwirken .

2. Wälzlager (111) nach Anspruch 1 ; dadurch gekennzeichnet, dass

mindestens eine der Gleitflächen eine drehsymmetrische Profilierung aufweist.

3. Wälzlager (111) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekenn zeichnet, dass

mindestens eine der Gleitflächen Keilflächen aufweist.

4. Anordnung mit einem Planetenträger (105), mindestens einem Planetenrad (109), und mindestens einem Planetenbolzen (113); gekennzeichnet durch

mindestens ein Wälzlager (111) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; wobei das Planetenrad (109) und der Planetenbolzen (113) jeweils eine Lauffläche des Wälzlagers (111) ausbilden; wobei

der Planetenträger (105) mindestens eine Gleitfläche ausbildet, die mit der mindes tens einen Gleitfläche des Lagerkäfigs (115) des Wälzlagers (111) als hydrodynami sches Axial-Gleitlager zusammenwirkt.