WO2022167128A1 - Mehrmaterialgleitfläche - Google Patents

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WO2022167128A1
WO2022167128A1 PCT/EP2021/085117 EP2021085117W WO2022167128A1 WO 2022167128 A1 WO2022167128 A1 WO 2022167128A1 EP 2021085117 W EP2021085117 W EP 2021085117W WO 2022167128 A1 WO2022167128 A1 WO 2022167128A1
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area
bearing
planetary
plain bearing
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Mario Esposito
Dennis Witter
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion
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Definitions

  • the invention relates to a sliding surface according to the preamble of claim 1 and a method according to the preamble of claim 8.
  • the invention is based on the object of making available a slide bearing that is improved compared to the solutions known from the prior art. This object is achieved by a sliding surface according to claim 1 and a method according to claim 8. Preferred developments are contained in the dependent claims and result from the following description.
  • a sliding surface is a running surface of a plain bearing.
  • a plain bearing has two sliding surfaces. These can be rotated relative to one another about an axis of rotation of the plain bearing.
  • a sliding surface is the surface or part of the surface of a component of the plain bearing. This component is called the bearing shell.
  • the two sliding surfaces of a plain bearing form a bearing gap. This can be dry or at least partially filled with lubricant.
  • the sliding surfaces support each other via the bearing gap.
  • a force is transferred from one sliding surface to the other sliding surface. The force is transmitted directly from one sliding surface to the other or via the lubricant contained in the bearing gap.
  • the invention provides a sliding surface for a plain bearing, which has a first area and a second area.
  • the first area and the second area are partial areas of the sliding surface.
  • the first area and the second area adjoin each other. This means that the first area and the second area have at least one common boundary line. The two areas touch along the boundary line. So there is no gap and no intermediate space between the first area and the second area.
  • the first area and the second area consist of different materials. This implies that a bearing shell of the plain bearing, which forms the sliding surface, has two adjoining areas that are made of different materials and that each form one of the two areas of the sliding surface.
  • the invention makes it possible to avoid the compromises described above when choosing the materials for sliding surfaces. It is possible to select different materials for a single sliding surface, which are optimal for the load conditions prevailing in the individual areas.
  • the common boundary line of the first area and the second area is rotationally symmetrical to the axis of rotation of the plain bearing. This is advantageous since the two sliding surfaces of the sliding bearing move exclusively along the boundary line.
  • the first area and the second area are each cylindrical. This means that the first area and the second area each have the shape of an outer lateral surface of a cylinder or an inner lateral surface of a hollow cylinder.
  • the sliding surface is preferably further developed with a third area.
  • the second area and the third area border one another, ie touch one another along a common boundary line, and consist of different materials.
  • the third area can consist of the same material as the first area.
  • the sliding surface is preferably further developed as part of a bearing shell for the plain bearing.
  • a further development as part of a planetary stage which has a planetary carrier with at least one planetary wheel which is rotatably mounted in the planetary carrier by means of a plain bearing.
  • the planetary wheel can be rotatably mounted on a planetary bolt which is fixed in the planetary carrier.
  • the sliding bearing has the sliding surface and/or the bearing shell described above.
  • a method according to the invention serves to manufacture the sliding surface described above.
  • the sliding surface is produced additively, ie using an additive manufacturing process.
  • FIG. 1 A preferred embodiment of the invention is shown in FIG. 1 in detail shows:
  • Fig. 1 a planet bolt.
  • the planetary pin 101 shown in FIG. 1 forms a sliding surface 103 of a plain bearing.
  • a planet wheel can be mounted rotatably on the planet pin 101 by means of the plain bearing.
  • the sliding surface 103 is divided into three areas. It has a first area 103a, a second area 103b and a third area 103c.
  • the first area 103a adjoins the second area 103b.
  • the second area 103b in turn borders on the third area 103c.
  • the second area 103b is thus located between the first area 103a and the third area 103c.
  • the first area 103a and the third area 103c consist of the same material.
  • the material of the second region 103b differs from this. This makes it possible to choose the material of the first area 103a and the third area 103c in such a way that it has a high load-bearing capacity. In contrast, a material that has high ductility is selected for the second region 103b.
  • Reference sign planet pin sliding surface a first area of the sliding surface b second area of the sliding surface c third area of the sliding surface

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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

Mehrmaterialqleitfläche
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 Fig. 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:
Fig. 1 einen Planetenbolzen. Der in Fig. 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.
Bezugszeichen Planetenbolzen Gleitfläche a erster Bereich der Gleitfläche b zweiter Bereich der Gleitfläche c dritter Bereich der Gleitfläche

Claims

Patentansprüche
1 . Gleitfläche (103) für ein Gleitlager; gekennzeichnet durch einen ersten Bereich (103a) und einen zweiten Bereich (103b), die aneinander angrenzen und aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
2. 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.
3. Gleitfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (103a) und der zweite Bereich (103b) jeweils zylindrisch sind.
4. 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.
5. Lagerschale für ein Gleitlager; gekennzeichnet durch eine Gleitfläche (103) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
6. 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.
7. 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.
6
8. Verfahren zur Fertigung einer Gleitfläche (103) nach einem der Ansprüche 1 bis 4; dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche (103) additiv gefertigt wird.
7
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