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Title:
LASER CLADDING FOR HIGHLY STRESSED REGIONS OF A PLANETARY BEARING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/180405
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a planetary stage having at least one planetary gear, a planetary carrier and at least one sliding bearing (101, 201) with which the planetary gear is rotatably supported in the planetary carrier. At least one sliding surface of the sliding bearing (101, 201) has a first and a second region (103, 105, 203) processed by means of laser cladding and a third region (107, 205) not processed by means of laser cladding, the third region (107, 205) separating the first region (103, 203) from the second region (105, 203).

Inventors:
ESPOSITO MARIO (DE)
WITTER DENNIS (DE)
GOOVAERTS MICHEL (BE)
Application Number:
PCT/EP2021/053086
Publication Date:
September 16, 2021
Filing Date:
February 09, 2021
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
ZF WIND POWER ANTWERPEN NV (BE)
International Classes:
F16H57/08; F16C33/14
Domestic Patent References:
WO2019211056A12019-11-07
Foreign References:
US20170298990A12017-10-19
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Claims:
Patentansprüche

1. Planetenstufe mit mindestens einem Planetenrad, einem Planetenträger und min destens einem Gleitlager (101, 201), mit dem das Planetenrad drehbar in dem Plane tenträger gelagert ist; dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gleitfläche des Gleitlagers (101, 201) einen ersten und einen zwei ten, mittels Laserauftragsschweißen bearbeiteten Bereich (103, 105, 203) und einen dritten, nicht mittels Laserauftragsschweißen bearbeiteten Bereich (107, 205) auf weist; wobei der dritte Bereich (107, 205) den ersten Bereich (103, 203) und den zweiten Bereich (105, 203) voneinander trennt.

2. Planetenstufe nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Gleitlager (101 ) um ein Radiallager handelt.

3. Planetenstufe nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass ein Planetenbolzen (101), eine Lagerbüchse oder das Planetenrad die Gleitfläche ausbilden.

4. Planetenstufe nach Anspruch 1 ; dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Gleitlager (201 ) um ein Axiallager handelt.

5. Planetenstufe nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger, eine Anlaufscheibe (201 ) oder das Planetenrad die Gleitfläche ausbilden.

Description:
Laserauftraqsschweißen für hochbelastete Bereiche eines Planetenlaqers

Die Erfindung betrifft eine Planetenstufe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 .

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die Laufflächen von Gleitlagern durch Laser auftragsschweißen zu fertigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Gleitlager für Planetenrä der einer Planetenstufe verfügbar zu machen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Planetenstufe nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteran- sprüchen 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, Plane tenträger und Hohlrad sind relativ zu einer drehfesten Struktur, etwa einem Getrie begehäuse, drehbar gelagert. Die dritte Komponente ist gewöhnlich drehfest fixiert, kann aber auch drehbar gelagert sein

Die erfindungsgemäße Planetenstufe sieht vor, dass das mindestens eine Planeten rad mit mindestens einem Gleitlager drehbar in dem Planetenträger gelagert ist. Ein Gleitlager zeichnet sich durch Gleitflächen aus, die um eine Drehachse des Gleitla gers 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. Vor zugsweise 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 an grenzen noch ineinander übergehen. Stattdessen handelt es sich um separate Berei che. Zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ist der dritte Bereich an geordnet. Insbesondere kann der dritte Bereich direkt an den ersten Bereich und/o der an den zweiten Bereich angrenzen, sodass der erste Bereich und der zweite Be reich jeweils mit dem dritten Bereich jeweils mindestens eine gemeinsame Begren zungslinie besitzen.

Vorzugsweise sind der erste Bereich, der zweite Bereich und der dritte Bereich ein stückig 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 über tragen. In diesem Fall ist vorzugsweise ein separates Axiallager für das Planetenrad vorgesehen. Typischerweise sind die Gleitflächen eines als reines Radiallager aus gebildeten Gleitlagers kreiszylindrisch.

Handelt es sich bei dem Gleitlager um ein Radialgleitlager, bilden in einer bevorzug ten Weiterbildung ein Planetenbolzen, eine Lagerbüchse 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 Lagerbüchse 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 Plane tenrad 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 über trägt. Ein reines Axiallager ist dabei außerstande, Kräfte orthogonal, das heißt in Ra dialrichtung 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 bevorzug ten 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:

Fig. 1 einen Planetenbolzen; und

Fig. 2 eine Anlaufscheibe. Der in Fig. 1 dargestellte Planeten bolzen 101 dient der Aufnahme eines Planeten- rads. Durch die aus den Zahneingriffen des Planetenrads resultierenden Kräfte treten in einem ersten Bereich 103 und einem zweiten Bereich 105 der Oberfläche des Pla netenbolzens 101 Belastungen auf. Ein dritter Bereich 107 ist demgegenüber gerin ger belastet.

Die drei Bereiche 103, 105, 107 bilden gemeinsam die Gleitfläche des Planetenbol zens 101. Die Bereiche 103, 105, 107 sind jeweils kreiszylindrisch. Der erste Bereich 103 und der zweite Bereich 105 sind axial versetzt zueinander. In einem Zwischen raum 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 Fig. 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 La serauftragsschweißen bearbeitet. In den dazwischen verlaufenden Bereichen 205 wird kein Laserauftragsschweißen durchgeführt. Diese Bereiche 205 werden konven tionell bearbeitet. Bezuqszeichen Planetenbolzen erster Bereich zweiter Bereich dritter Bereich Anlaufscheibe Bereich erhöhter Belastung Bereich geringer Belastung