DE102020203240A1

DE102020203240A1 - Laserauftragsschweißen für hochbelastete Bereiche eines Planetenlagers

Info

Publication number: DE102020203240A1
Application number: DE102020203240.8A
Authority: DE
Inventors: Mario Esposito; Dennis Witter; Michel Goovaerts
Original assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2021-05-20
Also published as: WO2021180405A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Planetenstufe mit mindestens einem Planetenrad, einem Planetenträger und mindestens einem Gleitlager (101, 201), mit dem das Planetenrad drehbar in dem Planetenträger gelagert ist. Mindestens eine Gleitfläche des Gleitlagers (101, 201) weist einen ersten und einen zweiten, mittels Laserauftragsschweißen bearbeiteten Bereich (103, 105, 203) und einen dritten, nicht mittels Laserauftragsschweißen bearbeiteten Bereich (107, 205) auf; wobei der dritte Bereich (107, 205) den ersten Bereich (103, 203) und den zweiten Bereich (105, 203) voneinander trennt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Planetenstufe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die Laufflächen von Gleitlagern durch Laserauftragsschweißen zu fertigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Gleitlager für Planetenräder einer Planetenstufe verfügbar zu machen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Planetenstufe nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung sowie den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen.
Eine Planetenstufe ist eine Anordnung mit einem Sonnenrad, einem oder mehreren Planetenrädern, einem Hohlrad und einem Planetenträger. Die Planetenräder sind drehbar auf dem Planetenträger gelagert und kämmen jeweils mit dem Sonnenrad und/oder dem Hohlrad. Mindestens zwei der drei Komponenten Sonnenrad, Planetenträger und Hohlrad sind relativ zu einer drehfesten Struktur, etwa einem Getriebegehäuse, drehbar gelagert. Die dritte Komponente ist gewöhnlich drehfest fixiert, kann aber auch drehbar gelagert sein
Die erfindungsgemäße Planetenstufe sieht vor, dass das mindestens eine Planetenrad mit mindestens einem Gleitlager drehbar in dem Planetenträger gelagert ist. Ein Gleitlager zeichnet sich durch Gleitflächen aus, die um eine Drehachse des Gleitlagers relativ zueinander verdrehbar sind. Zwischen den Gleitflächen kommt es dabei zu Festkörper-, Misch- oder Flüssigkeitsreibung.
Mindestens eine Gleitfläche des Gleitlagers, mit dem das Planetenrad drehbar auf dem Planetenträger gelagert ist, weist erfindungsgemäß einen ersten und einen zweiten Bereich auf, die jeweils mittels Laserauftragsschweißen bearbeitet sind. Vorzugsweise sind der erste Bereich und der zweite Bereich jeweils vollständig mittels Laserauftragsschweißen bearbeitet. Der erste Bereich und der zweite Bereich bilden jeweils einen Teil der Gleitfläche.
Darüber hinaus weist die Gleitfläche einen dritten Bereich auf. Dieser ist nicht mittels Laserauftragsschweißen bearbeitet.
Der dritte Bereich trennt den ersten Bereich und den zweiten Bereich voneinander. Dies bedeutet, dass der erste Bereich und der zweite Bereich weder aneinander angrenzen noch ineinander übergehen. Stattdessen handelt es sich um separate Bereiche. Zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ist der dritte Bereich angeordnet. Insbesondere kann der dritte Bereich direkt an den ersten Bereich und/oder an den zweiten Bereich angrenzen, sodass der erste Bereich und der zweite Bereich jeweils mit dem dritten Bereich jeweils mindestens eine gemeinsame Begrenzungslinie besitzen.
Vorzugsweise sind der erste Bereich, der zweite Bereich und der dritte Bereich einstückig miteinander verbunden. Dies bedeutet, dass ein einstückiges Mittel, etwa ein Planetenbolzen oder eine Anlaufscheibe, den ersten Bereich, den zweiten Bereich und den dritten Bereich ausbildet.
Durch die Erfindung ist es möglich, Bereiche des Gleitlagers, in denen eine erhöhte Belastung auftritt, gezielt mittels Laserauftragsschweißen zu bearbeiten und weniger belastete Bereiche von der Bearbeitung auszusparen. Einerseits verbessert sich durch das Laserauftragsschweißen die Belastbarkeit und Verschleißfestigkeit des Gleitlagers. Andererseits wird durch die selektive Bearbeitung die Herstellung des Gleitlagers kosteneffizienter.
Bevorzugt ist das Gleitlager als Radiallager weitergebildet. Insbesondere kann es sich im ein reines Radialgleitlager handeln.
Ein Radiallager zeichnet sich dadurch aus, dass es Kräfte in radialer Richtung, das heißt orthogonal zu seiner Drehachse überträgt. Ein reines Radiallager ist dabei nicht imstande, Kräfte in axialer Richtung, das heißt parallel zu seiner Drehachse, zu übertragen. In diesem Fall ist vorzugsweise ein separates Axiallager für das Planetenrad vorgesehen. Typischerweise sind die Gleitflächen eines als reines Radiallager ausgebildeten Gleitlagers kreiszylindrisch.
Handelt es sich bei dem Gleitlager um ein Radialgleitlager, bilden in einer bevorzugten Weiterbildung ein Planetenbolzen, eine Lagerbuchse oder das Planetenrad die mindestens eine Gleitfläche aus. Bei dem Planetenbolzen handelt es sich um einen Teil des Planetenträgers, der in mindestens einer Wange des Planetenträgers fixiert ist, und auf dem das Planetenrad angeordnet ist. Die Lagerbuchse kann auf einem Planetenbolzen oder in dem Planetenrad fixiert sein. Alternativ handelt es sich um eine Schwimmbuchse, die relativ zu dem Planetenbolzen und relativ zu dem Planetenrad frei um die Drehachse des Gleitlagers verdrehbar ist.
Alternativ ist das Gleitlager als Axiallager weitergebildet. Insbesondere kann es sich um ein reines Axiallager handeln.
Ein Axiallager zeichnet sich dadurch aus, dass es Kräfte in axialer Richtung überträgt. Ein reines Axiallager ist dabei außerstande, Kräfte orthogonal, das heißt in Radialrichtung zu übertragen. In diesem Fall ist vorzugsweise ein separates Radiallager für das Planetenrad vorgesehen.
Handelt es sich bei dem Gleitlager um ein reines Axiallager, bilden in einer bevorzugten Weiterbildung der Planetenträger, eine Anlaufscheibe oder das Planetenrad die Gleitfläche aus. Insbesondere kann die Gleitfläche einstückig ausgebildet werden
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:

1 einen Planetenbolzen; und
2 eine Anlaufscheibe.

Der in 1 dargestellte Planetenbolzen 101 dient der Aufnahme eines Planetenrads. Durch die aus den Zahneingriffen des Planetenrads resultierenden Kräfte treten in einem ersten Bereich 103 und einem zweiten Bereich 105 der Oberfläche des Planetenbolzens 101 Belastungen auf. Ein dritter Bereich 107 ist demgegenüber geringer belastet.
Die drei Bereiche 103, 105, 107 bilden gemeinsam die Gleitfläche des Planetenbolzens 101. Die Bereiche 103, 105, 107 sind jeweils kreiszylindrisch. Der erste Bereich 103 und der zweite Bereich 105 sind axial versetzt zueinander. In einem Zwischenraum zwischen dem ersten Bereich 103 und dem zweiten Bereich 105 befindet sich der dritte Bereich 107.
Da die Belastungen in dem ersten Bereich 103 und dem zweiten Bereich 105 erhöht sind, werden diese Bereiche 103, 105 mittels Laserauftragsschweißen bearbeitet. Der dritte Bereich 107 hingegen wird konventionell bearbeitet. In diesem Bereich 107 wird kein Laserauftragsschweißen durchgeführt.
Die in 2 dargestellte Anlaufscheibe 201 ist analog aufgebaut. Die Anlaufscheibe 201 weist Bereiche 203 auf, die einer erhöhten Belastung ausgesetzt sind. Zwischen diesen Bereichen 203 liegen geringer belastete Bereiche 205. Sämtliche Bereiche 203, 205 bilden gemeinsam eine Gleitfläche der Anlaufscheibe 201.
Die Bereiche 203, die einer erhöhten Belastung ausgesetzt sind, werden mittels Laserauftragsschweißen bearbeitet. In den dazwischen verlaufenden Bereichen 205 wird kein Laserauftragsschweißen durchgeführt. Diese Bereiche 205 werden konventionell bearbeitet.
Bezugszeichenliste

101: Planetenbolzen
103: erster Bereich
105: zweiter Bereich
107: dritter Bereich
201: Anlaufscheibe
203: Bereich erhöhter Belastung
205: Bereich geringer Belastung

Claims

Planetenstufe mit mindestens einem Planetenrad, einem Planetenträger und mindestens einem Gleitlager (101, 201), mit dem das Planetenrad drehbar in dem Planetenträger gelagert ist; dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gleitfläche des Gleitlagers (101, 201) einen ersten und einen zweiten, mittels Laserauftragsschweißen bearbeiteten Bereich (103, 105, 203) und einen dritten, nicht mittels Laserauftragsschweißen bearbeiteten Bereich (107, 205) aufweist; wobei der dritte Bereich (107, 205) den ersten Bereich (103, 203) und den zweiten Bereich (105, 203) voneinander trennt.
Planetenstufe nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Gleitlager (101) um ein Radiallager handelt.
Planetenstufe nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass ein Planetenbolzen (101), eine Lagerbuchse oder das Planetenrad die Gleitfläche ausbilden.
Planetenstufe nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Gleitlager (201) um ein Axiallager handelt.
Planetenstufe nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger, eine Anlaufscheibe (201) oder das Planetenrad die Gleitfläche ausbilden.