DE102020215641A1

DE102020215641A1 - Process for manufacturing a running surface for a sliding contact on a shaft

Info

Publication number: DE102020215641A1
Application number: DE102020215641.7A
Authority: DE
Inventors: Dominik Erny; Michael Griesbach
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2022-06-15

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Lauffläche (LB) für einen Schleifkontakt (K1) einer Wellenerdungseinrichtung (E) und/oder für einen Schleifkontakt (K2) eines Radialwellendichtrings (DR) auf einer Welle (W), gekennzeichnet durch folgende Schritte: Aufbringen einer metallischen Legierung (X) oder Pulvermischung (Y) auf eine Oberfläche der Welle (W) mittels Laserauftragsschweißen, und spanende Bearbeitung der aufgebrachten Legierung (X) oder Pulvermischung (Y) zum Herstellen der Lauffläche (LB); nach einem solchen Verfahren hergestellte Welle (W), elektrische Maschine (EM2) mit einer solchen Welle (W) sowie Antriebsstrangeinheit (G, EA) mit einer solchen Welle (W).Method for producing a running surface (LB) for a sliding contact (K1) of a shaft grounding device (E) and/or for a sliding contact (K2) of a radial shaft sealing ring (DR) on a shaft (W), characterized by the following steps: applying a metallic alloy ( X) or powder mixture (Y) onto a surface of the shaft (W) by laser deposition welding, and machining the deposited alloy (X) or powder mixture (Y) to produce the running surface (LB); shaft (W) produced by such a method, electrical machine (EM2) with such a shaft (W) and drive train unit (G, EA) with such a shaft (W).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lauffläche für einen Schleifkontakt einer Wellenerdungseinrichtung und/oder für einen Schleifkontakt eines Radialwellendichtrings auf einer Welle. Die Erfindung betrifft ferner eine Welle mit einer solchen Lauffläche, sowie eine elektrische Maschine, bzw. eine Kraftfahrzeug-Antriebseinheit mit einer solchen Welle.The invention relates to a method for producing a running surface for a sliding contact of a shaft grounding device and/or for a sliding contact of a radial shaft seal on a shaft. The invention also relates to a shaft with such a running surface, and an electrical machine or a motor vehicle drive unit with such a shaft.

Die WO 2008/130851 A1 beschreibt ein Erdungsbürstensystem zur Ableitung von elektrischem Strom von einer rotierenden Welle. Dazu ist eine elektrisch leitfähige Beschichtung vorgesehen, welche entweder auf einer Hülse oder auf der Welle selbst aufgebracht ist. Die Beschichtung kann beispielsweise aus Gold, Silber, Kupfer oder Nickel bestehen. Die drehfest angeordneten Bürsten schleifen über diese Beschichtung, und stellen derart einen elektrisch leitfähigen Kontakt zur Welle her. Eine solche Beschichtung ist besonders widerstandsfähig gegen Korrosion.the WO 2008/130851 A1 describes a grounding brush system for deriving electrical current from a rotating shaft. An electrically conductive coating is provided for this purpose, which is applied either to a sleeve or to the shaft itself. The coating can consist of gold, silver, copper or nickel, for example. The non-rotatably arranged brushes rub against this coating and thus establish an electrically conductive contact with the shaft. Such a coating is particularly resistant to corrosion.

Es ist nun eine erste Aufgabe der Erfindung ein konkretes Verfahren bereitzustellen, mittels dem auf kostengünstige Weise eine korrosionsbeständige Beschichtung auf einer Wellenoberfläche hergestellt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Welle mit einer solchen Beschichtung bereitzustellen.It is now a first object of the invention to provide a specific method by means of which a corrosion-resistant coating can be produced on a shaft surface in a cost-effective manner. A further object of the invention is to provide a shaft with such a coating.

Die erste Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Die weitere Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung, sowie aus den Figuren.The first task is solved by the features of patent claim 1. The other task is solved by the features of patent claim 6. Advantageous refinements result from the dependent patent claims, the description and the figures.

Zur Lösung der ersten Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung einer Lauffläche auf einer Welle für einen Schleifkontakt einer Wellenerdungseinrichtung und/oder für einen Schleifkontakt eines Radialwellendichtrings vorgeschlagen. Dabei wird mittels Laserauftragsschweißen eine metallische Legierung oder Pulvermischung auf eine Oberfläche der Welle aufgebracht, und anschließend spanend bearbeitet.To solve the first task, a method for producing a running surface on a shaft for a sliding contact of a shaft grounding device and/or for a sliding contact of a radial shaft sealing ring is proposed. In this case, a metallic alloy or powder mixture is applied to a surface of the shaft by means of laser build-up welding and then machined.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine galvanische Beschichtung einer Wellenoberfläche einen zu hohen Verschleiß aufweist, um über einen längeren Zeitraum konstante Eigenschaften der Schleifkontakt-Lauffläche gewährleisten zu können. Zudem kann eine galvanische Beschichtung während der Montage der Welle sehr einfach verletzt werden. Mittels Laserauftragsschweißen kann eine im Verhältnis dazu deutlich größere Schichtdicke aufgetragen werden. Durch anschließende spanende Bearbeitung der aufgetragenen Schicht kann eine hohe Oberflächengüte der Lauffläche erzielt werden.The invention is based on the finding that a galvanic coating of a shaft surface shows too much wear to be able to ensure constant properties of the sliding contact running surface over a longer period of time. In addition, a galvanic coating can be damaged very easily during assembly of the shaft. A significantly larger layer thickness can be applied by means of laser deposition welding. A high surface quality of the running surface can be achieved by subsequent machining of the applied layer.

Vorzugsweise besteht die aufgebrachte metallische Legierung oder Pulvermischung zu einem überwiegenden Anteil aus einem rostfreiem Edelstahl. Unter einem rostfreiem Edelstahl wird hierbei ein Edelstahl mit ausreichendem Chrom-Anteil bezeichnet, welcher eine natürliche Passivierung verursacht und somit eine Korrosion verhindert.The metallic alloy or powder mixture applied preferably consists predominantly of stainless steel. Stainless steel is a stainless steel with a sufficient chromium content, which causes natural passivation and thus prevents corrosion.

Die aufgebrachte metallische Legierung oder Pulvermischung kann einen Anteil aus Nickel, Silber oder Kupfer aufweisen. Derartige Bestandteile verbessern die elektrische Leitfähigkeit der Lauffläche, sodass eine solche Lauffläche besonders für den Schleifkontakt einer Wellenerdungseinrichtung geeignet ist.The metallic alloy or powder mixture applied can contain a proportion of nickel, silver or copper. Such components improve the electrical conductivity of the running surface, so that such a running surface is particularly suitable for the sliding contact of a shaft grounding device.

Vorzugsweise beträgt eine Schichtdicke der aufgebrachten Legierung oder Pulvermischung anschließend an die spanende Bearbeitung zwischen zwei und vier Zehntel-Millimeter. Durch eine derartige Schichtdicke kann eine konstante Eigenschaft der Lauffläche gewährleistet werden, auch dann wenn die Lauffläche durch den Schleifkontakt der Wellenerdungseinrichtung und/oder des Radialwellendichtrings einen Verschleiß aufweist.A layer thickness of the applied alloy or powder mixture after the machining is preferably between two and four tenths of a millimeter. Such a layer thickness can ensure a constant property of the running surface, even if the running surface shows wear due to the sliding contact of the shaft grounding device and/or the radial shaft sealing ring.

Die Welle, auf welche die metallische Legierung oder Pulvermischung mittels Laserauftragsschweißen aufgetragen wird, besteht vorzugsweise aus unlegiertem Stahl.The shaft to which the metallic alloy or powder mixture is applied by means of laser build-up welding is preferably made of unalloyed steel.

Zur Lösung der weiteren Aufgabe wird eine Welle mit einer Lauffläche für einen Schleifkontakt einer Wellenerdungseinrichtung und/oder für einen Schleifkontakt eines Radialwellendichtrings vorgeschlagen. Die Lauffläche ist dabei durch eine mittels Laserauftragsschweißen auf eine Oberfläche der Welle aufgebrachte und anschließend spanend bearbeitete metallische Legierung oder Pulvermischung gebildet. Zu den vorteilhaften Ausgestaltungen der Welle wird auf die Ausführungen zum Herstellverfahren verwiesen.To achieve the further object, a shaft with a running surface for a sliding contact of a shaft grounding device and/or for a sliding contact of a radial shaft sealing ring is proposed. The running surface is formed by a metal alloy or powder mixture that is applied to a surface of the shaft by means of laser build-up welding and then machined. With regard to the advantageous configurations of the shaft, reference is made to the explanations relating to the manufacturing process.

Die Welle kann Bestandteil einer elektrischen Maschine sein, wobei der Rotor der elektrischen Maschine mit einer solchen Welle gekoppelt ist. Bei elektrischen Maschinen können Störströme in den Rotor und in die mit dem Rotor verbundene Welle eingekoppelt werden. Ohne Potentialausgleich zwischen einem Gehäuse der elektrischen Maschine und der Welle kann dabei eine hohe Potentialdifferenz aufgebaut werden. Überschreitet die Potentialdifferenz den elektrischen Widerstand der Wellenlagerung, so fließt über die Wellenlagerung ein Strom. Dabei kann die Wellenlagerung beschädigt werden. Als Abhilfe werden Wellenerdungseinrichtungen verwendet, welche einen elektrisch leitfähigen Kontakt zwischen Rotor und Gehäuse ermöglichen. Durch die Welle mit der vorgeschlagenen Lauffläche wird ein zuverlässiger elektrisch leitfähiger Schleifkontakt der Wellenerdungseinrichtung erreicht.The shaft can be part of an electrical machine, with the rotor of the electrical machine being coupled to such a shaft. In electrical machines, interference currents can be coupled into the rotor and into the shaft connected to the rotor. Without potential equalization between a housing of the electrical machine and the shaft, a high potential difference can be built up. If the potential difference exceeds the electrical resistance of the shaft bearing, a current flows through the shaft bearing. This can damage the shaft bearing. As a remedy, shaft grounding devices are used, which have an electrically conductive contact allow between rotor and housing. A reliable electrically conductive sliding contact of the shaft grounding device is achieved by the shaft with the proposed running surface.

Die Welle kann Bestandteil einer Antriebsstrangeinheit für ein Kraftfahrzeug sein, beispielsweise für ein Getriebe oder einen elektrischen Achsantrieb. Derartige Antriebsstrangeinheiten weisen in der Regel ein Gehäuse auf, wobei ein Innenraum des Gehäuses gegenüber der Umgebung abgedichtet ist. Aus der Antriebsstrangeinheit hervorragende Wellenenden werden üblicherweise durch einen Radialwellendichtring abgedichtet, um einen Austritt von beispielsweise Schmieröl aus dem Gehäuse-Innenraum zu vermeiden. Durch die Welle mit der vorgeschlagenen Lauffläche wird eine zuverlässige Funktion des Radialwellendichtrings erreicht, da die Lauffläche eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist.The shaft can be part of a drive train unit for a motor vehicle, for example for a transmission or an electric axle drive. Such drive train units generally have a housing, with an interior space of the housing being sealed off from the environment. Shaft ends protruding from the drive train unit are usually sealed by a radial shaft sealing ring in order to prevent, for example, lubricating oil from escaping from the interior of the housing. A reliable function of the radial shaft seal is achieved by the shaft with the proposed running surface, since the running surface has a high resistance to corrosion.

Durch die Elektrifizierung des Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs weisen moderne Antriebsstrangeinheiten häufig eine oder mehrere elektrische Maschinen auf. Durch hochfrequente Ansteuerung dieser elektrischen Maschinen können Störströme in rotierende Elemente der Antriebsstrangeinheit eingekoppelt werden. Können die Störströme nicht auf einfachem Weg zur elektrischen Masse abfließen, so kann die Rückkopplung durch Abstrahlung erfolgen. Dadurch können elektronische Komponenten des Kraftfahrzeugs gestört werden. Als Abhilfe werden Wellenerdungseinrichtungen verwendet, welche einen elektrisch leitfähigen Kontakt zwischen einer Welle der Antriebsstrangeinheit und dem Gehäuse ermöglichen. Durch die Welle mit der vorgeschlagenen Lauffläche wird ein zuverlässiger elektrisch leitfähiger Schleifkontakt der Wellenerdungseinrichtung erreicht.Due to the electrification of the motor vehicle drive train, modern drive train units often have one or more electric machines. High-frequency activation of these electrical machines can cause interference currents to be coupled into rotating elements of the drive train unit. If the interference currents cannot simply flow to the electrical ground, the feedback can take place through radiation. As a result, electronic components of the motor vehicle can be disrupted. As a remedy, shaft grounding devices are used, which enable an electrically conductive contact between a shaft of the drive train unit and the housing. A reliable electrically conductive sliding contact of the shaft grounding device is achieved by the shaft with the proposed running surface.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand den Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:

1 und 2 je einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs;
3 eine elektrische Maschine;
4 eine Detail-Schnittansicht einer aus einem Gehäuse hervorragenden Welle; sowie
5a und 5b ein Herstellverfahren zum Aufbringen einer Lauffläche auf eine Welle.

Exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the figures. Show it:

1 and 2 one drive train each of a motor vehicle;
3 an electric machine;
4 a detailed sectional view of a shaft protruding from a housing; such as
5a and 5b a manufacturing process for applying a tread to a shaft.

1 zeigt schematisch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug. Der Antriebsstrang weist einen Verbrennungsmotor VM auf, dessen Ausgang mit einer Eingangswelle GW1 eines Getriebes G verbunden ist. Eine Abtriebswelle GW2 des Getriebes G ist mit einem Differentialgetriebe AG verbunden. Das Differentialgetriebe AG ist dazu eingerichtet, die an der Abtriebswelle GW2 anliegende Leistung auf Antriebsräder DW des Kraftfahrzeugs zu verteilen. Das Getriebe G weist einen Radsatz RS auf, welcher zusammen mit in 1 nicht dargestellten Schaltelementen dazu eingerichtet ist verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswelle GW1 und der Abtriebswelle GW2 bereitzustellen. Der Radsatz RS ist von einem Gehäuse GG umschlossen, welches auch eine mit der Eingangswelle GW1 verbundene elektrische Maschine EM beherbergt. Die elektrische Maschine EM ist dazu eingerichtet die Eingangswelle GW1 anzutreiben. Am Gehäuse GG ist ein Umrichter INV befestigt. Der Umrichter INV ist einerseits mit der elektrischen Maschine EM und andererseits mit einer Batterie BAT verbunden. Der Umrichter INV dient zur Wandlung des Gleichstroms der Batterie BAT in einen zum Betrieb der elektrischen Maschine EM geeigneten Wechselstrom, und weist dazu mehrere Leistungshalbleiter auf. Die Wandlung zwischen Gleichstrom und Wechselstrom erfolgt durch einen gesteuerten pulsartigen Betrieb der Leistungshalbleiter. 1 shows schematically a drive train for a motor vehicle. The drive train has an internal combustion engine VM whose output is connected to an input shaft of a transmission G GW1. An output shaft GW2 of the gear G is connected to a differential gear AG. The differential gear AG is set up to distribute the power present at the output shaft GW2 to the drive wheels DW of the motor vehicle. The transmission G has a wheel set RS, which together with in 1 Switching elements not shown is set up to provide different transmission ratios between the input shaft GW1 and the output shaft GW2. The wheelset RS is enclosed by a housing GG, which also accommodates an electrical machine EM connected to the input shaft GW1. The electric machine EM is set up to drive the input shaft GW1. An inverter INV is attached to the housing GG. The converter INV is connected on the one hand to the electrical machine EM and on the other hand to a battery BAT. The converter INV is used to convert the direct current from the battery BAT into an alternating current that is suitable for operating the electrical machine EM and has a number of power semiconductors for this purpose. The conversion between direct current and alternating current takes place through controlled pulsed operation of the power semiconductors.

2 zeigt schematisch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, welcher im Gegensatz zur in 1 dargestellten Ausführung ein rein elektrischer Antriebsstrang ist. Der Antriebsstrang weist einen elektrischen Achsantrieb EA auf. Der elektrische Achsantrieb EA umfasst eine elektrische Maschine EM, deren Leistung über ein Getriebe G auf Antriebsräder DW eines Kraftfahrzeugs übertragen werden. Das Getriebe G umfasst einen Reduktionsradsatz RS2 und ein Differentialgetriebe AG. Ausgangswellen DS1, DS2 des Differentialgetriebes AG sind mit den Antriebsrädern DW verbunden. Das Getriebe G des elektrischen Achsantriebs EA ist von einem Gehäuse GG umschlossen. Am Gehäuse GG ist ein Umrichter INV befestigt. Der Umrichter INV ist einerseits mit der elektrischen Maschine EM und andererseits mit einer Batterie BAT verbunden. Der Umrichter INV dient zur Wandlung des Gleichstroms der Batterie BAT in einen zum Betrieb der elektrischen Maschine EM geeigneten Wechselstrom, und weist dazu mehrere Leistungshalbleiter auf. Die Wandlung zwischen Gleichstrom und Wechselstrom erfolgt durch einen gesteuerten pulsartigen Betrieb der Leistungshalbleiter. 2 shows schematically a drive train for a motor vehicle, which, in contrast to in 1 illustrated embodiment is a purely electric drive train. The drive train has an electric axle drive EA. The electric axle drive EA includes an electric machine EM, the power of which is transmitted via a transmission G to drive wheels DW of a motor vehicle. The transmission G includes a reduction gear set RS2 and a differential gear AG. Output shafts DS1, DS2 of the differential gear AG are connected to the drive wheels DW. The gear G of the electric final drive EA is enclosed by a housing GG. An inverter INV is attached to the housing GG. The converter INV is connected on the one hand to the electrical machine EM and on the other hand to a battery BAT. The converter INV is used to convert the direct current from the battery BAT into an alternating current that is suitable for operating the electrical machine EM and has a number of power semiconductors for this purpose. The conversion between direct current and alternating current takes place through controlled pulsed operation of the power semiconductors.

Die in 1 und 2 dargestellten Antriebsstränge sind nur beispielhaft anzusehen. Das Getriebe G und der elektrische Achsantrieb EA bilden Antriebsstrangeinheiten.In the 1 and 2 illustrated drive trains are only to be regarded as examples. The transmission G and the electric final drive EA form drive train units.

Durch den pulsartigen Betrieb der Leistungshalbleiter können elektromagnetische Störsignale entstehen, die beispielsweise im Antriebsstrang gemäß 1 in die Abtriebswelle GW2 oder im Antriebsstrang gemäß 2 in die Ausgangswellen DS1, DS2 eingekoppelt werden. Durch die in 1 und 2 nicht dargestellte Lagerung der Abtriebswelle GW2, bzw. der Ausgangswellen DS1, DS2 sind diese jedoch gegenüber dem Gehäuse GG elektrisch isoliert, da das Schmieröl im Inneren des Gehäuses GG elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist. Somit können in die Abtriebswelle GW2, bzw. in die Ausgangswellen DS1, DS2 eingekoppelte Störsignale nicht auf kurzem Weg in das Gehäuse GG fließen, welches mit einer elektrischen Masse des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Stattdessen gelangen die Störsignale durch elektromagnetische Abstrahlung zurück zur elektrischen Masse, wodurch andere elektronische Komponenten des Kraftfahrzeugs gestört werden können. Die aus dem Gehäuse GG hervortretende Abtriebswelle GW2, bzw. Ausgangswelle DS1, DS2 können dabei eine Antenne bilden, welche die elektromagnetische Abstrahlung der Störsignale begünstigt.Due to the pulsed operation of the power semiconductors, electromagnetic interference signals can arise, for example in the drive train according to 1 in the output shaft GW2 or in the drive train 2 be coupled into the output shafts DS1, DS2. through the in 1 and 2 Not shown storage of the output shaft GW2, or the output shafts DS1, DS2, these are electrically isolated from the housing GG, since the lubricating oil inside the housing GG has electrically insulating properties. Thus, interference signals coupled into the output shaft GW2 or into the output shafts DS1, DS2 cannot flow directly into the housing GG, which is connected to an electrical ground of the motor vehicle. Instead, the interference signals get back to the electrical ground through electromagnetic radiation, as a result of which other electronic components of the motor vehicle can be disturbed. The output shaft GW2, or output shaft DS1, DS2, protruding from the housing GG can form an antenna, which promotes the electromagnetic radiation of the interference signals.

3 zeigt eine schematische Ansicht einer elektrischen Maschine EM2. Die elektrische Maschine EM2 weist ein Gehäuse GE auf, welches einen Stator S und einen Rotor R aufnimmt. Der Stator S ist drehfest im Gehäuse GE fixiert. Der Rotor R ist mit einer Rotorwelle RW gekoppelt, wobei die Rotorwelle RW über zwei Wälzlager WL1, WL2 drehbar gelagert ist. Ein Ende der Rotorwelle RW ragt aus dem Gehäuse GE hervor. An einem freiliegenden Abschnitt der Rotorwelle RW ist eine Wellenerdungseinrichtung E vorgesehen. Die Wellenerdungseinrichtung E stellt einen elektrisch leitfähigen Kontakt zwischen dem Gehäuse GE und der Rotorwelle RW her. Die Wellenerdungseinrichtung E weist dazu Bürsten oder andere elektrisch leitfähige Kontaktelemente auf, welche auf einer Oberfläche der Rotorwelle W schleifen. 3 shows a schematic view of an electrical machine EM2. The electrical machine EM2 has a housing GE, which accommodates a stator S and a rotor R. The stator S is rotatably fixed in the housing GE. The rotor R is coupled to a rotor shaft RW, with the rotor shaft RW being rotatably mounted via two roller bearings WL1, WL2. One end of the rotor shaft RW protrudes from the housing GE. A shaft grounding device E is provided at an exposed portion of the rotor shaft RW. The shaft grounding device E establishes an electrically conductive contact between the housing GE and the rotor shaft RW. For this purpose, the shaft grounding device E has brushes or other electrically conductive contact elements which rub against a surface of the rotor shaft W.

4 zeigt eine Detail-Schnittansicht einer aus einem Gehäuse GG, GE hervorragenden Welle W. Die in 4 dargestellte Welle W könnte beispielsweise die Abtriebswelle GW2 gemäß 1, oder eine der Ausgangswellen DS1, DS2 gemäß 2, oder die Rotorwelle RW gemäß 3 sein. Die Welle W ist mehrteilig aufgebaut, und ist über ein Kugellager WL am Gehäuse GG gelagert. Das Kugellager WL befindet sich in einem Ölraum NR. Zur Abdichtung des Ölraums NR gegenüber einer Umgebung ist ein Radialwellendichtring DR mit einer Dichtlippe vorgesehen, welche einen Schleifkontakt K2 zur Welle W bildet. An der Umgebungsseite des Radialwellendichtrings DR ist eine Wellenerdungseinrichtung E vorgesehen. Die Wellenerdungseinrichtung E ist mit dem Gehäuse GG, GE mechanisch und elektrisch leitfähig verbunden. Dazu sind in 4 nicht dargestellte Kontakt- und Befestigungsfortsätze vorgesehen, über welche die Wellenerdungseinrichtung E mechanisch und elektrisch mit dem Gehäuse GG, GE verbunden ist. Kontaktelemente EK der Wellenerdungseinrichtung E bilden einen elektrisch leitfähigen Schleifkontakt K1 zu einer Umfangsfläche der Welle W. Die Kontaktelemente EK können beispielsweise Bürsten oder elektrisch leitfähige PTFE-Elemente sein. 4 shows a detailed sectional view of a shaft W protruding from a housing GG, GE. The in 4 represented shaft W could, for example, the output shaft GW2 according to 1 , or one of the output shafts DS1, DS2 according to 2 , or the rotor shaft RW according to 3 be. The shaft W is made up of several parts and is mounted on the housing GG via a ball bearing WL. The ball bearing WL is located in an oil chamber NR. A radial shaft sealing ring DR with a sealing lip, which forms a sliding contact K2 with the shaft W, is provided to seal off the oil chamber NR from the environment. A shaft grounding device E is provided on the side surrounding the radial shaft seal DR. The shaft grounding device E is mechanically and electrically conductively connected to the housing GG, GE. are in 4 contact and attachment extensions, not shown, are provided, via which the shaft grounding device E is mechanically and electrically connected to the housing GG, GE. Contact elements EK of the shaft grounding device E form an electrically conductive sliding contact K1 with a peripheral surface of the shaft W. The contact elements EK can be brushes or electrically conductive PTFE elements, for example.

Als Schnittstelle der Schleifkontakte K1, K2 zur Welle W ist eine Lauffläche LB vorgesehen, welche auf die Welle W aufgebracht ist. Die Lauffläche LB ist durch LaserAuftragsschweißen auf die Welle W aufgebracht, sodass die Welle W im Bereich der Lauffläche LB einen lokal vergrößerten Durchmesser aufweist.A running surface LB, which is applied to the shaft W, is provided as the interface between the sliding contacts K1, K2 and the shaft W. The running surface LB is applied to the shaft W by laser build-up welding, so that the shaft W has a locally enlarged diameter in the region of the running surface LB.

5a und 5b zeigen schematisch das Herstellverfahren der Lauffläche LB auf die Welle W. in 5a und 5b sind die Welle W und ihre Drehachse WX dargestellt. Über ein Werkzeug Z1 wird auf eine Umfangsfläche der Welle W mittels Laserauftragsschweißen eine metallische Legierung X oder eine Pulvermischung Y aufgebracht. Die Legierung X oder die Pulvermischung Y besteht zu einem überwiegenden Anteil aus einem rostfreien Edelstahl. In 5b wird die zuvor durch Laserauftragsschweißen aufgetragene Schicht mittels eines Werkzeugs Z2 spanend bearbeitet, um die Lauffläche LB zu bilden. Die Schichtdicke des aufgetragenen Materials nach der spanenden Bearbeitung durch das Werkzeug Z2 beträgt zwischen zwei und vier Zehntel-Millimeter. 5a and 5b show schematically the manufacturing process of the running surface LB on the shaft W. in 5a and 5b the shaft W and its axis of rotation WX are shown. A metal alloy X or a powder mixture Y is applied to a peripheral surface of the shaft W by means of laser build-up welding via a tool Z1. The alloy X or the powder mixture Y consists predominantly of stainless steel. In 5b the layer previously applied by laser deposition welding is machined using a tool Z2 in order to form the running surface LB. The layer thickness of the applied material after machining by tool Z2 is between two and four tenths of a millimeter.

BezugszeichenlisteReference List

VMVM: Verbrennungsmotorcombustion engine
EAEA: Elektrischer AchsantriebElectric axle drive
GG: Getriebetransmission
GW1GW1: Eingangswelleinput shaft
GW2GW2: Abtriebswelleoutput shaft
RSRS: Radsatzwheelset
RS2RS2: Reduktionsradsatzreduction gear set
EMEM: Elektrische Maschineelectrical machine
INVINV: Umrichterconverter
BATBAT: Batteriebattery
AGInc: Differentialgetriebedifferential gear
DS1DS1: Ausgangswelleoutput shaft
DS2DS2: Ausgangswelleoutput shaft
DWDW: Antriebsraddrive wheel
GGGG: GehäuseHousing
EM2EM2: Elektrische Maschineelectrical machine
SS: Statorstator
RR: Rotorrotor
RWRW: Rotorwellerotor shaft
WL1WL1: Lagerwarehouse
WL2WL2: Lagerwarehouse
GEGE: GehäuseHousing
WW: Lagerwarehouse
WZWZ: Drehachseaxis of rotation
WLWL: Lagerwarehouse
DRDR: RadialwellendichtringRadial shaft seal
NRNO: Ölraumoil room
EE: Wellenerdungseinrichtungshaft grounding device
EKEK: Kontaktelementecontact elements
K1K1: Schleifkontaktsliding contact
K2K2: Schleifkontaktsliding contact
LBLB: Laufflächetread
XX: Legierungalloy
YY: Pulvermischungpowder mix
Z1Z1: WerkzeugTool
Z2Z2: WerkzeugTool

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

WO 2008/130851 A1 [0002]

Claims

Method for producing a running surface (LB) for a sliding contact (K1) of a shaft grounding device (E) and/or for a sliding contact (K2) of a radial shaft sealing ring (DR) on a shaft (W), characterized by the following steps: - applying a metallic alloy (X) or powder mixture (Y) onto a surface of the shaft (W) by means of laser deposition welding, and - machining the applied alloy (X) or powder mixture (Y) to produce the running surface (LB).

procedure after claim 1 , characterized in that the metallic alloy (X) or powder mixture (Y) applied consists predominantly of stainless steel.

procedure after claim 1 or claim 2 , characterized in that the applied metallic alloy (X) or powder mixture (Y) has a proportion of nickel, silver or copper.

Procedure according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that a layer thickness of the tread (LB) is between two and four tenths of a millimeter.

Procedure according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the shaft (W) consists of unalloyed steel.

Shaft (W) with a running surface (LB) for a sliding contact (K1) of a shaft grounding device (E) and/or for a sliding contact (K2) of a radial shaft sealing ring (DR), characterized in that the running surface (LB) is formed by laser deposition welding metal alloy (X) or powder mixture (Y) applied to a surface of the shaft (W) and then machined.

wave (W) after claim 6 , characterized in that the applied alloy (X) or powder mixture (Y) consists predominantly of stainless steel.

wave (W) after claim 6 or claim 7 , characterized in that the applied metallic alloy (X) or powder mixture (Y) has a proportion of nickel, silver or copper.

Wave (W) after one of Claims 6 until 8th , characterized in that a layer thickness of the tread (LB) is between two and four tenths of a millimeter.

Wave (W) after one of Claims 6 until 9 , characterized in that the shaft (W) consists of unalloyed steel.

Electrical machine (EM2) with a non-rotatable stator (S) and a rotatable rotor (R), characterized in that the rotor (R) with a shaft (W, RW) according to one of Claims 6 until 10 is coupled.

Electric machine (EM2) after claim 11 , characterized in that the electrical machine (EM2) has a housing (EG) and a shaft grounding device (E) for producing an electrically conductive connection between the shaft (W, RW) and the housing (EG), with a sliding contact (K1) the shaft grounding device (E) is formed on the shaft side by the running surface (LB) of the shaft (W, RW).

Drive train unit (G, EA) for a motor vehicle, characterized in that the drive unit (G, EA) has a shaft (W, GW2, DS1, DS2) according to one of Claims 6 until 10 having.

Drive train unit (G, EA) after Claim 13 , characterized in that the drive unit (G, EA) has a housing (GG) and a shaft grounding device (E) for establishing an electrically conductive connection between the shaft (W, GW2, DS1, DS2) and the housing (EG) and/or has a radial shaft seal (DR) for sealing an interior of the housing (GG) from the environment, with a sliding contact (K1) of the shaft grounding device (E) and/or a sliding contact (K2) of the radial shaft seal (DR) on the shaft side through the running surface (LB) of the shaft (W) is formed.