DE102021201009A1

DE102021201009A1 - Mehrmaterialgleitfläche

Info

Publication number: DE102021201009A1
Application number: DE102021201009.1A
Authority: DE
Inventors: Mario Esposito; Dennis Witter
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2022-08-04
Also published as: WO2022167128A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gleitfläche (103) für ein Gleitlager. Diese weist einen ersten Bereich (103a) und einen zweiten Bereich (103b) auf, die aneinander angrenzen und aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitfläche nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 8.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Planetenräder mittels Gleitlagern drehbar auf Planetenbolzen zu lagern, die in einem Planetenträger fixiert sind. Weisen die Planetenräder eine Schrägverzahnung auf, wirken in den Verzahnungen Axialkräfte. Die Folge ist eine Verkippung der Planetenräder. Zusammen mit lastbedingten Verformungen der Planetenbolzen führt dies zu lokalen Lastspitzen in den Gleitlagern. Im Bereich der Lastspitzen kann es zu Mischreibung kommen. Das Material der Gleitflächen muss nun so ausgewählt werden, dass es Betriebszustände mit Mischreibung beschädigungsfrei übersteht.
Neben den hoch belasteten Zonen mit lokalen Lastspitzen und Mischreibung gibt es innerhalb der Gleitflächen Zonen geringerer Last. Hier werden andere Anforderungen an die Gleitfläche gestellt. Die Auswahl des Materials stellt daher immer einen Kompromiss zwischen einerseits gutem Lasttragverhalten in den hoch belasteten Zonen und andererseits hoher Duktilität in den weniger belasteten Zonen dar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen verbessertes Gleitlager verfügbar zu machen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Gleitfläche nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 8. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung.
Mit Gleitfläche wird eine Lauffläche eines Gleitlagers bezeichnet.
Ein Gleitlager hat zwei Gleitflächen. Diese sind um eine Drehachse des Gleitlagers relativ zueinander verdrehbar.
Bei einer Gleitfläche handelt es sich um die Oberfläche oder einen Teil der Oberfläche eines Bauteils des Gleitlagers. Dieses Bauteil wird Lagerschale genannt.
Die beiden Gleitflächen eines Gleitlagers bilden einen Lagerspalt. Dieser kann trocken sein oder mindestens teilweise mit Schmierstoff gefüllt. Über den Lagerspalt stützen die Gleitflächen sich gegeneinander ab. Dabei wird eine Kraft von einer Gleitfläche auf die andere Gleitfläche übertragen. Die Übertragung der Kraft erfolgt direkt von der einen auf die andere Gleitfläche oder über den in dem Lagerspalt enthaltenen Schmierstoff.
Die Erfindung sieht eine Gleitfläche für ein Gleitlager vor, die einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist. Bei dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich handelt es sich um Teilflächen der Gleitfläche.
Der erste Bereich und der zweite Bereich grenzen aneinander an. Dies bedeutet, dass der erste Bereich und der zweite Bereich mindestens eine gemeinsame Begrenzungslinie aufweisen. Entlang der Begrenzungslinie berühren sich die beiden Bereiche. Dort verläuft also kein Spalt und kein Zwischenraum zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich.
Der erste Bereich und der zweite Bereich bestehen aus unterschiedlichen Materialien. Dies impliziert, dass eine Lagerschale des Gleitlagers, welche die Gleitfläche ausbildet, zwei aneinander angrenzende Bereiche aufweist, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, und die jeweils einen der beiden Bereiche der Gleitfläche ausbilden.
Durch die Erfindung lassen sich die eingangs beschriebenen Kompromisse bei der Wahl der Materialien von Gleitflächen vermeiden. Es ist möglich, unterschiedliche Materialien für eine einzige Gleitfläche auszuwählen, die für die in den einzelnen Bereichen jeweils herrschenden Lastverhältnisse optimal sind.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die gemeinsame Begrenzungslinie des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs zu der Drehachse des Gleitlagers rotationssymmetrisch. Dies ist von Vorteil, da eine Bewegung der beiden Gleitflächen des Gleitlagers ausschließlich entlang der Begrenzungslinie erfolgt.
Der erste Bereich und der zweite Bereich sind in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung jeweils zylindrisch. Dies bedeutet, dass der erste Bereich und der zweite Bereich jeweils die Form einer äußeren Mantelfläche eines Zylinders oder einer inneren Mantelfläche eines Hohlzylinders haben.
Bevorzugt ist die Gleitfläche darüber hinaus mit einem dritten Bereich weitergebildet. Wie der erste Bereich und der zweite Bereich grenzen der zweite Bereich und der dritte Bereich aneinander an, berühren einander also entlang einer gemeinsamen Begrenzungslinie, und bestehen aus unterschiedlichen Materialien. Insbesondere kann der dritte Bereich aus dem gleichen Material bestehen wie der erste Bereich.
Die Gleitfläche ist bevorzugt als Teil einer Lagerschale für das Gleitlager weitergebildet.
Darüber hinaus bevorzugt wird eine Weiterbildung als Teil einer Planetenstufe, die einen Planetenträger mit mindestens einem Planetenrad aufweist, das mittels eines Gleitlagers drehbar in dem Planetenträger gelagert ist. Insbesondere kann das Planetenrad drehbar auf einem Planetenbolzen gelagert sein, der in dem Planetenträger fixiert ist. Das Gleitlager weist die oben beschriebene Gleitfläche und/oder die Lagerschale auf.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient der Fertigung der oben beschriebenen Gleitfläche. Erfindungsgemäß wird die Gleitfläche additiv, das heißt unter Anwendung eines additiven Fertigungsverfahrens gefertigt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

1 einen Planetenbolzen.

Der in 1 dargestellte Planetenbolzen 101 bildet eine Gleitfläche 103 eines Gleitlagers. Mittels des Gleitlagers lässt sich ein Planetenrad drehbar auf dem Planetenbolzen 101 lagern.
Die Gleitfläche 103 ist in drei Bereiche unterteilt. Sie weist einen ersten Bereich 103a, einen zweiten Bereich 103b und einen dritten Bereich 103c auf. Der erste Bereich 103a grenzt an den zweiten Bereich 103b an. Der zweite Bereich 103b wiederum grenzt an den dritten Bereich 103c an. Damit befindet sich der zweite Bereich 103b zwischen dem ersten Bereich 103a und dem dritten Bereich 103c.
Der erste Bereich 103a und der dritte Bereich 103c bestehen aus dem gleichen Material. Das Material des zweiten Bereichs 103b unterscheidet sich davon. Dies ermöglicht es, das Material des ersten Bereichs 103a und des dritten Bereichs 103c so zu wählen, dass es ein hohes Lastaufnahmevermögen besitzt. Für den zweiten Bereich 103b wird hingegen ein Material gewählt, das eine hohe Duktilität aufweist.
Bezugszeichenliste

101: Planetenbolzen
103: Gleitfläche
103a: erster Bereich der Gleitfläche
103b: zweiter Bereich der Gleitfläche
103c: dritter Bereich der Gleitfläche

Claims

Gleitfläche (103) für ein Gleitlager; gekennzeichnet durch einen ersten Bereich (103a) und einen zweiten Bereich (103b), die aneinander angrenzen und aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Gleitfläche (103) nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame Begrenzungslinie des ersten Bereichs (103a) und des zweiten Bereichs (103b) zu einer Drehachse des Gleitlagers rotationssymmetrisch ist.
Gleitfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (103a) und der zweite Bereich (103b) jeweils zylindrisch sind.
Gleitfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche; gekennzeichnet durch einen dritten Bereich (103c); wobei der zweite Bereich (103b) und der dritte Bereich (103c) aneinander angrenzen und aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Lagerschale für ein Gleitlager; gekennzeichnet durch eine Gleitfläche (103) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Planetenstufe mit einem Planetenträger und mindestens einem Planetenrad, das mittels eines Gleitlagers drehbar in dem Planetenträger gelagert ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager eine Gleitfläche (103) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und/oder eine Lagerschale nach Anspruch 5 aufweist.
Planetenstufe nach dem vorhergehenden Anspruch; gekennzeichnet durch mindestens einen Planetenbolzen (101), der in dem Planetenträger fixiert ist, und auf dem das Planetenrad drehbar gelagert ist; wobei der Planetenbolzen (101) und/oder das Planetenrad eine Gleitfläche (103) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausbilden.
Verfahren zur Fertigung einer Gleitfläche (103) nach einem der Ansprüche 1 bis 4; dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche (103) additiv gefertigt wird.