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Die Erfindung betrifft ein Gleitlager nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Die Druckschrift
EP 2 072 863 A1 beschreibt eine Planetenstufe mit einer sogenannten Boogie Plate. Die Boogie Plate dient der flexiblen Fixierung eines Planetenbolzens, auf den Planetenräder drehbar gelagert sind.
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Die Boogie Plate ermöglicht eine Anpassung an lastbedingte Verformungen. Belastungsspitzen und damit einhergehende Beschädigungen der Verzahnungen lassen sich auf diese Weise vermeiden. Allerdings bedingt der Einsatz einer Boogie Plate spezielle konstruktive Anpassungen. Dies verkompliziert den Aufbau des Getriebes und führt zu hohen Herstellungskosten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile zu vermeiden. Insbesondere soll bei reduziertem Konstruktions- und Fertigungsaufwand ein Lastausgleich ermöglicht werden, um Beschädigungen aufgrund lokaler Lastspitzen zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lagerschale eines Gleitlagers nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Eine Lagerschale ist definiert als eine Komponente eines Gleitlagers, die eine erste Gleitfläche ausbildet. Neben der ersten Gleitfläche weist das Gleitlager eine zweite Gleitfläche auf. Die erste Gleitfläche und die zweite Gleitfläche bilden ein Gleitflächenpaar. Dies bedeutet, dass die erste Gleitfläche und die zweite Gleitfläche gegeneinander um eine Drehachse des Gleitlagers verdrehbar sind und sich mindestens in radialer Richtung gegeneinander abstützen. Neben der ersten Gleitfläche und der zweiten Gleitfläche kann das Gleitlager weitere Gleitflächen aufweisen. Diese können insbesondere der Abstützung in axialer Richtung dienen.
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Die Lagerschale ist erfindungsgemäß mit einer ersten Aussparung versehen. Die Aussparung mündet in eine Stirnfläche der Lagerschale, d. h. mindestens ein Teil einer Mündung der Aussparung befindet sich in der Stirnfläche. Insbesondere weist die Stirnfläche mindestens einen Teil der Aussparung auf. Dies impliziert, dass die Aussparung so angeordnet ist, dass sie einen Teil der Lauffläche der Lagerschale hinterschneidet. Die Hinterschneidung der Lauffläche findet in radialer Richtung statt. Das bedeutet, dass mindestens eine radial, d. h. orthogonal zu der Drehachse des Gleitlagers, verlaufende Ebene sowohl die Aussparung als auch die Lauffläche der Lagerschale schneidet. Eine Orthogonalprojektion der Lauffläche auf die Drehachse des Gleitlagers und eine Orthogonalprojektion der Aussparung auf dieselbe Drehachse überlappen sich mindestens in einem Bereich, d. h. weisen mindestens eine gemeinsame nicht leere Teilmenge auf.
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Die Stirnfläche lässt sich definieren als die Menge aller Punkte der Oberfläche der Lagerschale, die sich durch Axialprojektion, d. h. durch Parallelprojektion in axialer Richtung bzw. in einer parallel zu der Drehachse verlaufende Richtung auf eine radiale verlaufende Richtung, d. h. orthogonal zu der Drehachse ausgerichtete Fläche projizieren lassen. Vorzugsweise bildet die Stirnfläche eine ebene radial, d. h. orthogonal zu der Drehachse ausgerichtete Fläche.
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Die Lagerschale weist neben der genannten Stirnfläche eine weitere Stirnfläche auf. Durch die Stirnflächen wird das Gleitlager in axialer Richtung begrenzt. So begrenzt eine erste der beiden Stirnflächen das Gleitlager in eine erste Richtung. Entsprechend begrenzt eine zweite der beiden Stirnflächen das Gleitlager in eine zweite, entgegengesetzt zu der ersten Richtung verlaufende Richtung. Jede axial, d. h. parallel zu der Drehachse verlaufende Gerade weist genau einen Punkt der ersten Stirnfläche und genau einen Punkt der zweiten Stirnfläche auf. Sämtliche auf der Geraden liegende Punkt des Gleitlagers befinden zwischen dem genannten Punkt der ersten Stirnfläche und dem genannten Punkt der zweiten Stirnfläche.
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Bei der erfindungsgemäßen Lagerschale ist die erste Aussparung so angeordnet, dass sich eine erste Längsschnittebene finden lässt, welche die erste Aussparung nicht schneidet. Die erste Längsschnittebene verläuft also nicht durch die erste Aussparung. Dies bedeutet, dass die erste Aussparung vollständig auf einer der beiden Seiten der ersten Längsschnittebene angeordnet ist. Insbesondere verläuft die erste Aussparung nicht um die Drehachse des Gleitlagers herum.
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Eine Längsschnittebene ist definiert als eine Ebene, welche das Gleitlager in Längsrichtung schneidet. Es handelt sich um eine Ebene, die entlang der Drehachse des Gleitlagers ausgerichtet ist. Die Drehachse verläuft entsprechend in der Längsschnittebene und ist Teil dieser Ebene.
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Die erfindungsgemäße Anordnung der Aussparung in Bezug zu der Längsschnittebene hat zur Folge, dass das Gleitlager steif gegenüber einer Torsion um eine orthogonal zu der ersten Längsschnittebene verlaufende Achse ist. Gegenüber einer Torsion um eine Achse in der ersten Längsschnittebene, die orthogonal zu der Drehachse verläuft, ist das Gleitlager hingegen nachgiebig. Die Nachgiebigkeit kommt zustande, da aufgrund der Aussparung Material fehlt.
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In einer bevorzugten Weiterbildung bildet die Lagerschale eine innere Lauffläche des Gleitlagers aus. Die innere Lauffläche befindet sich innerhalb einer äußeren Lauffläche. Mit der äußeren Lauffläche bildet die innere Lauffläche, wie oben beschrieben, ein Gleitflächenpaar aus.
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Neben der ersten Aussparung weist die Lagerschale in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung eine zweite Aussparung auf. Auch die zweite Aussparung mündet in die Stirnfläche. Auch die zweite Aussparung wird von der ersten Längsschnittebene nicht geschnitten.
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Bevorzugt liegen die erste Aussparung und die zweite Aussparung auf unterschiedlichen Seiten der ersten Längsschnittebene.
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Neben der ersten Längsschnittebene lässt sich in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung eine zweite Längsschnittebene finden, die, wie die erste Längsschnittebene, weder die erste Aussparung noch die zweite Aussparung schneidet. Die erste Längsschnittebene und die zweite Längsschnittebene sind nicht deckungsgleich. Aus der Definition einer Längsschnittebene folgt, dass die erste Längsschnittebene und die zweite Längsschnittebene sich in der Drehachse des Gleitlagers schneiden.
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Vorzugsweise liegen die erste Aussparung und die zweite Aussparung auf unterschiedlichen Seiten der zweiten Längsschnittebene.
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Die erste Längsschnittebene und die zweite Längsschnittebene untergliedern das Gleitlager, insbesondere dessen Stirnfläche, in vier Segmente. Ein erstes Segment weist die erste Aussparung auf und ein zweites Segment die zweite Aussparung. Keine Aussparungen hingegen weisen ein drittes Segment und ein viertes Segment auf. Das dritte Segment und das vierte Segment verbinden jeweils das erste Segment und das zweite Segment miteinander. Aufgrund der fehlenden Aussparungen weisen das dritte Segment und das vierte Segment eine höhere Steifigkeit auf als das erste Segment und das zweite Segment.
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Die Stirnfläche hat in einer außerdem bevorzugten Weiterbildung die Grundform eines Kreisrings. Die Grundform einer Fläche bezeichnet eine ursprüngliche Fläche bzw. die Form der ursprünglichen Fläche, aus der die erst genannte Fläche durch Eliminieren einzelner Bereiche, etwa durch Einfügen von Aussparungen, entsteht. Die vorliegende Stirnfläche entsteht entsprechend aus dem Kreisring durch Einfügen der ersten Aussparung und gegebenenfalls der zweiten Aussparung. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Stirnfläche um einen Kreisring mit – je nach Weiterbildung – genau einer oder genau zwei Aussparungen.
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Bezüglich einer radial, d. h. orthogonal zu der Drehachse des Gleitlagers verlaufenden Ebene ist das Gleitlager in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung spiegelsymmetrisch. Insbesondere ist die Lagerschale bezüglich dieser Ebene spiegelsymmetrisch. Diese Ebene schneidet bevorzugt die erste Aussparung und/oder die zweite Aussparung nicht. Dies impliziert, dass das Gleitlager einen mittleren Bereich ohne Aussparungen aufweist.
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Das die erfindungsgemäße Lagerschale aufweisende Gleitlager ist bevorzugt Teil eines Getriebes mit mindestens einer Planetenstufe. Die Planetenstufe weist einen Planetenträger, mindestens ein Planetenrad, ein Hohlrad und ein Sonnenrad auf. Mittels des Gleitlagers ist das Planetenrad in dem Planetenträger gelagert. Hierzu dient vorzugsweise ein Planetenbolzen, der in dem Planetenträger fixiert ist. Auf den Planetenbolzen wiederum ist bevorzugt die oben beschriebene Lagerschale des Gleitlagers fixiert. Das Planetenrad ist somit in dem Planetenbolzen relativ zu dem Planetenträger gelagert.
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Genau zwei der drei Komponenten Planetenträger, Hohlrad und Sonnenrad sind drehbar gelagert. Die dritte Komponente ist drehfest angeordnet, etwa durch Fixierung in einem Getriebegehäuse. Dabei kämmt das Planetenrad mit dem Hohlrad und/oder dem Sonnenrad.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des Getriebes schneidet eine dritte Längsschnittebene die erste Aussparung und die zweite Aussparung. Weiterhin beinhaltet die dritte Längsschnittebene eine Drehachse, um welche der Planetenträger, das Sonnenrad und/oder das Hohlrad drehbar gelagert sind. Gemäß oben stehender Definition einer Längsschnittebene ist zudem die Drehachse des Gleitlagers Bestandteil der dritten Längsschnittebene. Die Ausrichtung der dritten Längsschnittebene ist somit eindeutig definiert. Da die dritte Längsschnittebene durch die erste Aussparung und die zweite Aussparung verläuft, ist auch deren Position weiterbildungsgemäß festgelegt.
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In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung ist das Gleitlager bezüglich der dritten Längsschnittebene spiegelsymmetrisch. Insbesondere sind die erste Aussparung und die zweite Aussparung so angeordnet, dass sie in der dritten Längsschnittebene gespiegelt werden. Eine derartige Anordnung ist in Bezug auf die in der Planetenstufe auftretenden lastabhängigen Verformungen besonders von Vorteil.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
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1 eine Frontalansicht einer Gleitlagerschale;
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2 eine erste Schnittdarstellung;
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3 eine zweite Schnittdarstellung; und
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4 einen Ausschnitt einer Planetenstufe.
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In 1 ist eine Stirnfläche 101 einer Lagerschale 103 eines Gleitlagers dargestellt. Die Lagerschale 103 weist eine erste Aussparung 105 und eine zweite Aussparung 107 auf. Beide Aussparungen 105, 107 münden in die Stirnfläche 101. Insbesondere bilden die Aussparungen 105, 107 damit Aussparungen der Stirnfläche 101.
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Die Lagerschale 103 ist spiegelsymmetrisch zu einer ersten Schnittebene A-A und einer zweiten Schnittebene B-B. Die Schnittebene A-A verläuft durch die erste Aussparung 105 und die zweite Aussparung 107. Die Schnittebene B-B hingegen verläuft durch keine Aussparung. Weiterhin stehen die Schnittebenen A-A und B-B orthogonal aufeinander und schneiden sich in einer Drehachse 109 des Gleitlagers.
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Ein durch die Schnittebene A-A definierter Längsschnitt ist in 2 dargestellt. Hier ist zu erkennen, dass die erste Aussparung 105 eine Gleitfläche 201 der Lagerschale 103 hinterschneidet. Die erste Aussparung 105 verläuft also zwischen der Drehachse 109 und der Gleitfläche 201.
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Zur Fixierung eines Planetenrads weist die Lauffläche 101 eine umlaufende Nut 203 auf. Weiterhin ist ein Schmierstoffkanal 205 vorgesehen, über den der Lauffläche 201 Schmierstoff zugeführt wird.
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Den Längsschnitt B-B zeigt 3. Der Längsschnitt B-B unterscheidet sich von dem Längsschnitt A-A durch das Fehlen der ersten Aussparung 105 und der zweiten Aussparung 107. Auch weitere Aussparungen der Lagerschale 107 sind in dem Längsschnitt B-B nicht vorhanden.
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4 illustriert die Verwendung der Lagerschale 103 in einer Planetenstufe 401. Die Planetenstufe 401 umfasst neben der ersten Lagerschale 103 einen Planetenträger mit einer ersten Wange 403 und einer zweiten Wange 405 sowie ein Planetenrad 407.
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Die Lagerschale 103 bildet eine innere Lauffläche eines Gleitlagers 409 aus. Das Gleitlager 409 umfasst eine weitere Lagerschale 411, die eine äußere Lauffläche ausbildet. Über die innere Lauffläche und die äußere Lauffläche stützen sich die Lagerschalen 103, 411 in radialer Richtung gegeneinander ab. Zur axialen Fixierung weist die Lagerschale 411 einen Steg 413 auf, der in die Nut 203 der Lagerschale 403 eingreift.
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Mittels des Gleitlagers 409 ist das Planetenrad 407 drehbar auf einem in der ersten Wange 403 und der zweiten Wange 405 fixierten Planetenbolzen 415 gelagert. Die Lagerschale 103 ist entsprechend auf dem Planetenbolzen 415 fixiert.
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Belastungen können in der Planetenstufe 401 zur Verformungen führen. So treten etwa – wie in 4 dargestellt – radiale Verschiebungen der ersten Wange 403 und der zweiten Wange 405 relativ zueinander auf. Die Folge ist eine – ebenso in 4 dargestellte – Verformung des Planetenbolzens, die als S-Schlag bezeichnet wird. Der Planetenbolzen 415 nimmt dabei in axialer Richtung einen S-förmigen Verlauf. Auch der Bereich, in dem die Lagerschale 103 fixiert ist, verformt sich. Pflanzen sich diese Verformungen bis in das Planetenrad 407 fort, treten in dessen Verzahnung lokale Belastungsspitzen die zu Beschädigungen führen können, auf.
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Durch die Aussparungen 105, 107 wird die Lagerschale 103 gegenüber dem S-Schlag des Planetenbolzens 415 entkoppelt. Dies vermindert die Fortpflanzung der Verformungen auf die Lagerschale 103 und schütz die Verzahnung des Planetenrads 407 vor den daraus resultierenden Beschädigungen.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Stirnfläche
- 103
- Lagerschale
- 105
- erste Aussparung
- 107
- zweite Aussparung
- 109
- Drehachse
- 201
- Lauffläche
- 203
- Nut
- 205
- Schmierstoffkanal
- 401
- Planetenstufe
- 403
- erste Wange
- 405
- zweite Wange
- 407
- Planetenrad
- 409
- Gleitlager
- 411
- Lagerschale
- 413
- Steg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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