WO2015048950A1

WO2015048950A1 - Planetenradlageranordnung

Info

Publication number: WO2015048950A1
Application number: PCT/DE2014/200407
Authority: WO
Inventors: Alexander Güttler; Michael Plogmann; Christian Forstner; Sven Claus
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2014-08-20
Publication date: 2015-04-09
Anticipated expiration: 2016-04-02
Also published as: DE102013220063A1

Abstract

Planetenradlageranordnung, umfassend einen Planetenradträger, an dem eine feste Lagerachse vorgesehen ist, auf welcher Lagerachse ein Planetenrad über ein Gleitlager drehgelagert ist, wobei das Gleitlager (9) eine achsseitig vorgesehene erste Gleitschicht und eine radseitig vorgesehene zweite Gleitschicht aufweist, wobei die erste Gleitschicht eine abgeschiedene Hartstoffschicht (8) und die zweite Gleitschicht eine gehärtete Öberflächenschicht (11) ist.

Description

Bezeichnung, der Erfindung

Pia n_.eten radlageranordnu n.g Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Plahetehradlageranordnung, umfassend einen Planeten radträger, an dem eine feste Lagerachse vorgesehen ist, auf welcher Lager- achse ein Pianetenrad über ein Bieitlager drebgelagert ist.

Hintergrund der Erfindung

Eine Pianefenradiageranordnung kommt üblicherweis in einem Planetengeirie- be zur Anwendung. Ein solches Pianetengetriebe besteht üblicherweise aus zumindest einem Sonnenrad_!: einem HohSrad und einem Planetenradträger, auf dem mindestens ein Planetenrad auf einer Lagerächse drehbar gelagert ist. Das Sonnenrad treibt beispielsweise das Planetenrad an, wobei zumeist mehrere, beispielsweise drei Planetenräder äquidisiant verteilt sind, die gemeinsam über das Sonnenrad angetrieben werden. Das oder die Planetenräder kämmen mit dem Hohirad, so dass die entsprechende Übersetzung gegeben ist,

Es ist bekannt, das Pianetenrad über ein ^'Gleitlager auf der Lagerachse drehzu- lagern, Üblicherweise _: kommen Wälzlager zürn Einsatz. Insbesondere bei große RSanetengetrieben sind auch hydrodynamische Gleitlager bekannt, die über ei entsprechendes Schmiermittel, beispielsweise Öl. geschmiert werden. Bei Hohen Lasten und bei niedrigen Relativgeschwindigkeiten bewegen sich die Reibpartner des Gleitlagers im sogenannten Pfschreibtingsbetrieb. Der rotierende eibpart- ner wird hierbei nicht vollständig vom zwischensiegenden Schmierfilnn ( getragen, vielmehr ist eine— zumindest teilweise— Öberfiächenberuhrung zwischen dem rotierenden Reibpartner und den Gegenlaufpartner gegeben. Generell sollte der Reib ärtner, der die Umfangslast trägt, also in der Regel die (drehende) Weile, eine höhere Mikrohärte aufweisen als der Gegenlaufpartner. Aufgrund dieser Ausgestaltung passt sich die öberfSächenkontur des Gegenlauf- partners der öntür des in der Regel als Welle ausgestalteten Reibpartners an. Mach anfänglichem Einiaufverschleiß bewirkt diese Konturanpassung einen re- duzierten Verschleiß durch Verringerung des Mischreibungsanteiis bzw. Verschiebung de MIsGhreibungsgebietes zu kleineren Drehzahlen hin. Die Einlaufphase ist für Gleitlager, wie sie hierbei zum Einsatz kommen, zwingend erforderlich. Im hydrodynamischen Betrieb hingegen wird der eine Reibpartner des Gleitlagers vollständig vom Schmierfilm getragen. Er ist über diesen Sehmierfilm vom Gegenlaufpartner getrennt. Der hydrodynamische Zustand ^'Ist, verglichen mit dem fvlischreibungszusiand, bei höheren Relativgeschwindigkeiten (Pressung konstant) ode geringeren Pressungen (Relattvgeschwindigkest konstant gegeben. Grundsätzlich wäre ein Betrieb im Mischreibungszustand zweckmäßig, da in diesem Bereich üblicherweise das Minimum der Siribeck-Kurve, die den Verlauf der Reibkraft (bzw. des Reäbköefffcäenteh) in Abhängigkeit der Reibgeschwihdigkeit im Falle einer hydrodynamischen Reibung beschreibt, gegeben ist, Ausgehend vom Minimum der Stribeck-Kurve steigt bei höheren Reibgeschwindigkeite die Reibkraft auf Grund der zunehmenden Ausprägung de Flüssigkeitsreibung wieder an.

Üblicherweise ist bei bekannten GleitSageranordnungen ein Reibpaftner der Gleit- lagerwerksioffpaarung mit einer Oberfiäehenschicni aus Weißmetall oder Bronze versehen bzw. besteht hieraus, während der andere Reibpartner der Werkstoff- paarurtg ein Oberfläche aus ungehärteiem oder gehärtetem Stahl bzw. eine hartverchromie Oberfläche aufweist. Bei dieser Materialpaarung führt ein häufiger Betrieb des Gleitlagers im M schreibungsgebiei aufgrund des hohen öberflä- chenverschSeißes am Reibpartoer bestehend aus Weißmetall oder Bronze zu einer frühzeitigen Ausschöpfung des vom System vorgegebenen Verschleißvo- luniens , ggf. auch zur Schädigung und damit zu einem frühzeitigeh Ausfall; des Gleitlagers. Das Gebiet der Mischreibung wird insbesondere mit jedem Anlaufen und Auslaufen des Gleitlagers durchlaufen. Wird also da Planetengetriebe in Anwendungen eingesetzt, wo häufig ein Lageranlauf gegeben ist, wie beispielsweise bei großen Planetengetrieben, wie sie z. B, im Bereich von Windkraftanlagen verwendet werden, so sind entsprechende, starke Lagerbelastungen gegeben, die verschleißfördernd sind. Dies ist insbesondere bei großen Planefeng - trieben problematisch, als sich ein verschlissenes Lagerbauteil nicht ohne weiteres bzw. wenn überhaupt nur mit sehr hohem Aufwand austauschen lässt.

Um einen möglichst gute VerschSeißschutz zu bieten, ist es insbesondere bei großen Planeiengetrieben bekannt, eine aktive Schmierung vorzusehen, bei- spieSsweise eine Druckschmierung mittels einer geeigneten Pumpe. Hierbei sind entsprechende Vorkehrungen getroffen, um kontinuierlich Schmiermittel in den Gleitlagerbereich zu fordern, diese also aktiv einzubringen, um den Mischrei- bungsbetrieb möglichst weit einzuschränken, so dass d iese r verschleißfördernde Zusiand im Falle eines Lageranlaufs möglichst kurz gegeben ist. Die Vorsehung respektive Integration entsprechender, der aktiven Schmierung dienender Anordnungen ist jedoch aufwändig .

Züsammenfassy ng der Erfindung Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Planetenradlageranord- ntmg anzugeben, die sich durch einen hohen Verseriieißschutz bei gleichzeitiger Tauglichkeit zum tschreibungsbetrieb ohne aktive Schmierung auszeichnet

Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Planetenradlagerähordhung der ein- gangs genannten Art erfind ungsgemäß vorgesehen, dass das Gleitlager eine achsseitlg vorgesehene erste Gieitschicht und eine radseitig vorgesehene zweite Gleitschicht aufweist, wobei die erste Gleitschieht eine abgeschiedene Harisioff- schschi und die zweite Gleitschieht eine gehärtete Öbei iSchenschlcht ist. Die erfindungsgemäße Pianetenradiageranordnüng zeichnet sich durch eine besondere Werksto fpaaruhg im Gleitlager aus. Die erste Gleitsc icht ist mitteis einer abgeschiedenen Baristoffschicht gebildet die beispielsweis mittels PVD* oder PACVD-Verfahren aufgebracht wird. Bei dieser Hartstoffschieht kann es sich beispielsweise um eine diamantähnliche bzw. diamantartige Beschichtung handeln. Insbesondere ist sie als amorphe Kohienstoffschioht, als sogenannte OLC-Schächt, ausgestaltet. Alternativ zur Verwendung amorpher ohlenstof- schichten können auch metaSIdotlerte KöhSenstoffsOhichte Verwendung finden. Die <HartsfeffschiGhi auch durch Karbonitrieren Hergestellt werden, insbesondere geeignet ist eine harte diamantartige Beschichtung mit der Bezeichnung„Trion- :durisf der Anmelderin, Hierunter sind unterschiedliche Schichten wie beispielsweise eine niirsdische Chromschicht, eine wasserstofffreie amorphe Kohlenstoff- schscht oder auch kohlenstoffbasiert Schichtsysteme bekannt, die sich jeweils durch extreme Verschleißwiderstand wie auch eine sehr gute ÖSbenetzung auszeichnen.

Der zweite Werkstoff des erfindungsgemäfö vorgeschlagenen tribologsschen Systems ist eine gehärtete Oberflächensohichf. Diese wird bevorzugt durch entspre- chende thermische Behandlung und gegebenenfalls Einbringung zusätzlicher, schichthärtender Elemente wie beispielsweise Kohlenstoff und Ähnliches in die üblicherweise als Wälzlagerstahl öder Einsatzstahl wie 180ΓΝ|ΜΟ7-6 gebildet ÖberfSächenschicht des jeweiligen Gleitlagerreibpartners erzeugt- Es sind folglich im erfindungsgemäßen tribologsschen System bestehend aus Hartstöffschächt und gehärteter Öberfläehenschjerr z¥/ei extrem harte Reihpariner gegeben. Aufgrund der geringen Ädhäsionsneigung der Hartstoffsehieht im Kontakt mit der gehärteten Oberfläc enschicht, also de gehärteten Stahischicht, is ein sehr geringer Reibbetwert unter Öfschmierung gegeben, in dessen Folge entsteht beim Gleiten eine sehr geringe Reibarbeit Und daraus resultierend eine geringer Wärmeentwicklung im Vergleich zu konventioneilen hydrodynamisch ausgelegten Gleitlagersystemen auf Basis von Bronze- und VVeißmetailvverkstofen, Darübe hinaus zeichnet sich das erfindungsgemaß vorgeschlagene triboSogische System durch einen äußerst hohen Verschieißschutz os, da beide Partner innerhalb der Werkstoffpaarung extrem hart und damit, verschleißfes sind. Hierdurch ergibt sich im Betrieb des Gleitlagers eine sehr hohe Mischreibungstauglichkeit, verbunden mit der Möglichkeit, den Betriebspunkt nahe an das Minimurn der Stri- beck-Kurve zu legen, wo also das optimale Verhältnis aus Rotationsgeschwsndig- keit zur Reibkraft gegeben ist. Selbst höhere Anteile an Festkörperreibung könne ohne Verschleiß aufgrund der Parameter der beteiligten Schichten ertrage werden.

Ein weiterer Vorteil ist, dass aufgrund der hohen Verschleißfestigkeit das klassi- sehe Einlaufen bei dem etfindungsgemäß in der PlanetenRadlagemnordnung integrierten Gleitlager nicht mehr stattfindet. Das tribologische System läuft nicht ein, eine EingläfJung von Rauheitsspiteen findet in wesentlich geringerem Maße statt. Hieraus resultiert eine bessere Führungsgenauigkeit,_; das Betriebsreibmoment steht hier von Beginn ah bereit und verändert sich nicht aniagenwirksam. Unterstützt wird dies durch die bevorzugte Einstellung der Substratoberflächen mit Rauheiten Rz < 1 , was insbesondere für die Hartstoffschicht, vorzugsweise aber auch für die gehärtete öberflächeoschicht gilt.

Ein weiterer nennenswerter und sich aus den sehr geringen Reibungsverlusten ergebender Vorteil äst wie beschrieben die deutlich geringere Wärmeentwicklung, die folglich einen wesentlich geringeren Kühlaufwand erfordert. Das Schmiermittel, also das Öl, im Reibkontaki wird nur noch zur Benetzung benötigt, nicht aber zum Kühlen, infoigedessen sind die benötigten Schmiermittelmengen deutlich geringer, eine aktive Schmiermittelversorgung durch Druckschmierung oder Ähn- Hohes ist folglich nicht mehr erforderlich. Eine Schmierung der Gleitkoniakte aliein durch Tauchen der Piahefenlagerachse mit dem Gleitlager und dem Pianetenrad in das Tauchbad des Getriebes ist bereits ausreichend, hierbei ist ein hinreichender Zulauf gegeben. Mit Wegfall der aktiven SchmiermiiteiversorguRg sinkt des Weiteren auch die Störanfälligkeit im^' Planetengetriefoe, die Betriebssicherheit und Änlagenverfügbarkei! steigt. Aufgrund der Verwendung von Stählen und vorzugsweis mittels PVD und/oder PÄCVD-Verfahre aufgebrachten Hartstoff- sehiehten ist auch eine hohe zulässige Betriebstemperaturgrenze von > 200° C gegeben, das heißt dass das tribologische Systeme thermisch sehr robust ist un keine technisch relevanten Entfestig ungen innerhalb der Werkstoffe, wie: dies im Stand der Technik bei Verwendung: von Weißmetallen und Bronzen mitunter der Fall ist, auftreten. Da eine Ermüdung de Werkstoffe ausgeschlossen ist, bietet sich ferner die Möglichkeit zum Downsizing sowie zur Erhöhung der Leistungsdichte,

Die Hartstoffschicht sollte ein Härte von wenigstens 800 HV, insbesondere von mindestens 1000 HV bis zu 4000 HV, vorzugsweise von 1100 HV bis 3000 HV, aufweisen, während die gehärtete Oberflächenschicht eine Härte von wenigstens 45 MRG, insbesondere mindestens 53 HRC und vorzugsweise von 55 HRC bis zu 85 HRC aufweisen soSSte,

Die Hartstoffschicht Ist bevorzugt auf der Achse direkt abgeschieden, das heißt, die Lägerachse selbst wird unmiiteibar im PVD- oder PAGVD-Verfahren mit der Hartsioffschichi belegt, Alternativ ist es denkbar, die Hartstoff schiebt auf einer Hülse, die auf der Lagerachse befestigt ist, abzuscheiden, Unab ängig davon, ob der Hartstoffschichtaufträg nun direkt auf der LageräcHse oder einer Hülse erfolgt, findet sieb folglich die Hartstoffschicht achsseitig. Die gehärtete Öberflächenschicht demgegenüber kan entweder direkt an der Innenseite einer LagerbOhrung des PSanetenrades erzeugt sein, oder an der Innenseite einer Hülse, die in der Lagerbohrung des Planetenrads: angeordnet ist. Durch die Auslegung des iribobgischen Systems in dieser beschriebenen Art, bei der das„verschleißende" Element, nämlich das Planetenrad oder die darin ein- gesetzte Hülse als Partner des Gleitlagers die Umfangsiast trägt, während das vor Verschleißen„geschützte" Element, nämlich die Lagerachse mit der Hart- stoffbesebichtung, Punk iast -aufweist,_, ergibt sich der Effekt, dass das erfin- dungsgemäß integrierte Gleitlager selbst im Falle geringen Verschleißes einen in Umfangsrichtung gleichmäßigen Verschleiß, aufweist. Hieraus ergibt sich eine deutlich bessere Führungsgenauigkeit und ein■- wenn überhaupt - nur sehr gering wachsendes Betriebsspiel, Er indungsgemäß ist im vorliegenden Fall also am Kontaktpartner, der die Punktlasi trägt, nämlich die Lagerachse, die extrem harte und verglichen mit der gehärteten Obertiichenschicht, härtere Hartstoff- Schicht vorgesehen, während der demgegenüber „weichere" Kontaktpartner, nämlich die gehärtete öberftächensohicht, am Umfangsiast-tragenden Reibpartner vorgesehen ist, anders als im Stand der Technik, wo dies genau umgekehrt ist,

Wie beschrieben kann bei der erfindungsgemäße Planetenradlageranordnung auf eine aktive Schmierung aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Gleitlagers verzichtet werden, da es grundsätzlich ausreichend ist, wenn das Gleitlager während einer vollständigen 360°-Bewegung relativ zum Hohtad durch das Ölbad läuft. Dennoch ist nat rlich stets eine kontinuierliche Schmiermittelversorgung zweckmäßig, was erftndungsgemäß dadurch erfolgen kann, dass wenigstens ein dem Planetenrad zugeordnetes, beispielsweise mit dem Planeteh- rad rotierendes Rückhalteelement zum Rückhalten und/oder Führen eines Schmiermittels im Bereich des Gleitlagers vorgesehen ist. Dieses Rückhälteele- ment dient einzig und allein dazu, Schmiermittel im Gieitlagerbereich zumindest zum Teil während! der Zeit, während welcher das Gleitlager nicht im Ölbad eintaucht, vorrätig zu■halten, so dass es i den Gieitlagerbereich fließen kann. Dieses etwaigen Zufließen geschieht jedoch in keinem Fall aktiv» vielmehr steht das Schmiermittel letztlich am öntaktbereich an und wird auf Grund der sich aus dem Zusammenspiei der Geometrien der am Tribosystem beteiligten Elemente ergebenden eilspaitgeometrien mehr oder weniger nach Bedarf in den Kontaktbereich gezogen. Das Rückhalteelenient kan mit dem Planetenrad mitdrehen, das heißt, dass die Rotation des Planetenrades zwangsläufig zur Rotation des Rückhaitee lerne nts führt. Denkbar ist es aber auch, wenn das Rückhalteelement nur mit dem PSanetenträger umläuft.

Ein solches Rüekhaiteelemeni kann erfindungsgemäß scheibenförmig ausgeführt und derart ausgebildet sein, dass es beim Eintauchen in einen Schmiermittelsumpf das Schmiermittel aufnimmt und bei weiterer Bewegung des Planetenra- des das Schmiermittel in den Bereich des Gleitlagers^■fließt Das heißt, das das Rückhaiteeiemen quasi Schmiermittel, also Öl,^■■schöpft, und bei weiterer Rotation das ^'Schmiermittel vom Rüekhaiteelemeni zum Gleitlager fließt. Dabei kann ein ^'solches^' scheibenförmiges Element beispielsweise mehrere symmetrisch um den Umfang verteilt angeordnete, axial vorspringende und gebogene Stege aufweisen, die also flügelartig konzipiert sind und als Schöpfsiege dienen. Alternativ kann das scheibenförmige Element einen mit einem Radial- bunö hlnierscbnittenen Axialflansch aufweisen, so dass sich eine Ringscheibe ergibt, die ebenfalls Schmiermittel schöpfen und bevorraten kann. Eine weitere Alternative sieht vor, dass das scheibenförmige Element eine axiale Ausbiegung_» die in einer Durchbrechung mündet, aufweist. Auch dieses schetb nförm ige Element schöpft beim Durchlauf durch den Ölsumpf Schmiermittel und führt dieses quasi hinter die Scheibe in einen Spalt, der bei dieser Ausgestaltung zwischen der Ebene des Pianetenrades und dem schreäbenförmigen Element gegeben ist.

Vor allem bei groß auszulegenden Planeiengetrieben ist es zweckmäßig, wenn das oder jedes Planetenrad auch axial gelagert ist. Zu diesem Zweck äst bei der Planetenradlageranordnung erfindungsgemäß wenigstens ein Äxialgleitlager vwgesehen, über das das Planetenrad gegen den Planeten radträger gelagert ist, wobei das Axialfager mindestens eine Axialscheibe umfasst, die eine Gleitschicht in Form einer abgeschiedenen Hartstoffschicht aufweist, wobei die Axiaischeibe entweder mit dem Planetenrad verbunden ist und auf einer am Planetenradträger ausgebildeten Gteitsehicht in Form einer gehärteten Oberflächenschicht lau , oder wobei die Axiaischeibe mit dem Pianetenradträger verbunden ist und auf einer am Planetenrad ausgebildeten GleiischieHt in Form einer gehärteten Ober- flächenschicht läuft. Auch hier kommt zur Axiallagerung; das erfindungsgemäß vorgesehene iriboiogische System aus Hartstoffschicht und gehärteter Oberfiä- chensehicht zum Einsatz. Die Hartsioffschieht ist in jedem Fall a einer Axiaischeibe, die Teil des Äxialgleitiagers ist, ausgebildet. Diese Axialscheibe kann entweder am Planetenrad angeordnet sein und mit diesem rotieren, die gehärtete öberflächenschicht ist i diesem Fall am Planetenradträger ausgebildet, der - wie natürlich das Planetenrad auch - auf einfache Weise gehärtet werden kann. Diese Axiaischeibe kann beispielsweise in eine entsprechende eingetiefte Aufnahme am Planete rad eingesetzt werden. Alternativ kann die Axiaischeibe auch am Planetenradträger angeordnet sein, die gehärtete Öberflächenschichi ist am Planetenrad ausgebildet* wobei das PSanetenrad als solches in der Regel ohnehin gehärtet wird.

Auch im Bereich dieser Axialiagerung ist folglich ein extrem hohe Verschteiß- schütz gegeben, resultierend aus dem verwendeten tribologischen System. Wiederum ist keine spezielle Schmierung vorgesehen, das Durchlaufen des Qlsump- fes reicht zur Schmierung völlig aus. Selbstverständlich sind, sofern zwei scheibenförmige separate Planetenradträgerhäiften vorgesehen sind, zwischen denen die Lagerachse -verbindend angeordnet ist, an beiden Seiten entsprechende Äxi- allager vorgesehen.

Die Hartstöffschicfit selbst ist bevorzugt eine Kohlenstoffseh seht oder eine Keramikschicht oder eine iVletaSIcarbid- oder etaJinitridschicht, oder ein fvlisch- Schicht aus den genannten Schichten, wobei wi bereits ausgeführt besonders bevorzugt eine unter dem Handelsnamen „Triondur®" bekannte Hartstoff Schicht aufgebracht wird. Denkbar ist es, zusätzlich eine Nanolagendeckschicht aus Si aufeubringen respektive schichiseitig zu integrieren. Dies bewirkt, dass im Betrie anopartikei aus Si ausgerieben werden, die wiederum der Funktion der Reibungsreduzierung im Kontakt nachkommen.

Die Hartstoffschicht sollte eine Gbetflächenrauigkeit Rz von weniger als 2, vo zugsweise von weniger als i aufweisen. Auch die Oberflächenrauigkeit der zugeordneten gehärteten Öberfäächenschieht liegt vorzugsweise unter Rz - 2. vorzugsweise unter Rz - 1. Die Sebiebtdäcke de Hartsioffsehicht sollte vor- zugsweise kleiner als 20 pm sein, bevorzugt liegt sie im Bereich von 1 - 10 μιτκ Die Dicke der gehärteten öberfiächenschicht sollte ~ nachdem diese etwa weicher ist als die HartstoffscHicht und folglich etwas stärker beansprucht wird - mindestens ebenso dick, wenn nicht sogar dicker sein. Neben der Planetenradiageranordhung selbst betrifft die Erfindung fe ner ein Planetengetriebe, umfassend eine Planetenrad lageranordnung der beschriebenen Art. Sofern lane engetriebeseitig: mehrere Planetenräder vorgesehen sind, so sind diese selbstverständlich i entsprechender Anordnung an^■einem^' gemeinsamen Planefenradiräger oder - sofern zwei scheibenförmige Planeten- radirager vorgesehen sind - an diesen über entsprechende Lagerachsen vorgesehen, Jede dieser Lageranordnunge ist in der erfindungsgernäß.en Weise konzipiert respektive triböiogisch aufgebaut. Gleiches giit für die jeweiligen se~ paraten Äxlallagerüngen der einzelnen Ptanetenräder.

Kurze Beschreibung der Zetcftriifng

Ein Äusführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 Prinzipdarsteilung eines erfindungsgemäßen Ptaneiengetrie-

Figur 2 ein Planetenrad nebst Lagerachse in einer ersten erfind

mäßen Äusfü hru ngsf o rm ,

Figur 3 eine Schnittansicht durch die Lageranordnung nach Figur 2, Figur 4 eine vergrößerte Detailansicht aus Figur 3 im Bereich IV,

Figur 5 ein Schnittansicht durch eine Planeienradlageranord ung einer zweiten Ausführungsform^■ Figur 6 eine Perspektävansicht einer auf der Lagerachse zu befestigenden

Hülse,

Figur 7 eine Schnittansichi durch eine P!anetenrad!ageranDrdnung einer dritten Äusführungsform,

Figur 8 eine Schnittansicht durch eine Planeienradiageranordnung einer vierte n Ausfü h ru n g sf o rm , Figur 9 eine Schnittans chi durch eine Plänetenradlageranorönung einer fünften Ausfuhrungsform,

Figur 10 eine Schnittansicht durch eine Pianetenradiageranordnung einer sechsten Au sf ü hru ngsferm ,

Figur 11 eine Perspektivansicht eines Rückhalteelements einer weiteren

Ausführungsform, Figur 12 eine Aufsicht auf ein Rückhalteelement einer weiteren Ausfüh- rungsform, und

Figur 3 eine Teilschnitiaosicht des Rückhalteelements aus Figur 12. Ausführliche. B sGhreifeunej der Zeichnung

Figur 1 zeigt ein erfsndungsgemäßes Planetehradgetriebe 1 , umfassend ei Hohlrad 3 mit einer Innenverzahnung sowie einen Planetenradträger 4 mit im gezeigten Beispiel drei daran drehgelagerten Planetenrädern 5, die mit ihren Äußenverzahnungen i bekannter Weise mit dem Hohirad 3 kämmen. Jedes Planetenrad 5 ist an einer fest mit dem Planetenradträger 4 verbundenen Lagerachse 6 in der erfindusigsgemäßen Weise gelagert. Angetrieben wird das PSanetengeir ebe über ein nicht näher gezeigtes, mit den Planetenrädern 5 kämmendes Sönnenrad.

Die Figuren 2 - 4 zeigen eine erste Ausführungsform einer Plar enradiage- rung. Figur 2 zeigt das Planetenrad 5 sowie die Lagerächse 8, die in a sieh bekannter Weise am aus Figur 1 bekannten Planetönradträger 4 befestigt ist. Auf der Lagerachse 8 ist eine Hülse 7 befestigt. Die Hülse 7 weist an ährer Äu- fSenseite eine erste Gleitschicht in Form einer darauf abgeschiedenen Hart- stöffschichf 8, beispielsweise eine unter dem Namen „Triondur" bekannte Schicht der Änrnelderin auf. Diese Schicht, die beispielsweise mittels PVD oder PACVD-Verfahren abgeschieden wird, weist eine Härte von wenigstens 8Q0 HV, nsbesondere von mindestens 1 ÖÖ0 HV bis zu 4Ö0Ö HV, vorzugsweise von 11 ÖÖ H bis 3ÖÖ0 HV, auf, Sie gilt als der eine■ .Reibpartner eines Gleitlagers 9, Der andere Reäbpartner ist die an der innenfläche der Bohrung 10 des Plane- tenrads 5 erzeugte zweite GSeitsch^'icht in Form einer gehärteten Oberflächen- schichf 1 , die durch an sich bekannte Härteverfahren hergestellt wird. Die gehärtete Oberfläehenschicht weist eine Härte von wenigstens 45 HRC auf, vorzugsweise von mindestens 53 HRC, insbesondere von mindestens 55 HRC bis zu 65 HRC auf. Das Gleitlager 9 wi d hier also über die Hülse 7 mit ihrer ersten Gieitschicht in Form der Hartstoffschic t 8 sowie das Planetenrad 5 mit seine zweite Gieitschicht in Form der gehärteten Oberflächenschicht 11 gebildet. Da beide Reibpartner respektive GJeitschichten extrem hart sind, kommt es zu vernachlässigbarem Verschleiß, vergliche mit bisher bekannten Gleitlagersystemen im Bereich der Planeten radlagerung. Das Planetenrad 5 selbst ist z.B. aus Wälzlagerstahl, der sich in bekannter Weise extrem gut härten lässt, Die Hülse 7 kann ebenfalls z.B. aus Wälzfagerstahl sein, wesentlich jedoch ist hier wie Pesch ri ebe n die auf geb rächte H artstoffsch icht

Infolge des verwendeten Schichtsystems ist keine aktive Schmierung des Gleitlagers, also des Gleitbereichs erforderlich. Vielmehr ist de Qlzufluss ausrei- chend, der gegeben ist, wenn das Planetenrad 5 samt Lagerachse bei eine Drehung des Planetenradträgers 4 durch einen Öisumpf läuft, hierüber wird hinreichend Schmiermittel geschöpft, das der Gteitschmierung dient. Um die Schöpfwirkung und damit die Schmiermittelversorgung zu verbessern, ist i gezeigten Beispiel ei Rückhalteelement 12 vorgesehen, das hier als auf die Lagerachse 6 aufgesetztes scheibenförmiges Element 13 ausgeführt ist. Dieses Weist an einer Seite mehrere Eintiefungen 14 und dazwischen befindiiche Siege 15 auf, die auch gebogen ausgeführt sein können und quasi eine Art Schöpfwirkung liefern. Das während der Getriebebewegung einerseits selbst rotierende Pianetenra 5 und andererseits über d n Planetenradträger 4 be- wegte Pianetenrad 5 taucht In de Öisumpf ein« Dabei sammelt sich Öl in den Taschen 14 an. Dieses kann nun einerseits über hier nicht näher gezeigte, kleine Äusnehmungen im Bereich des Innenumfangs des scheibenförmigen Elements 13, mit welchem es auf de Lagerachse 6 aufsitzt, hinter dieses schei- benförmige Element in den Bereich des Gleitlagers S fließen, Auf der anderen Seite kann das Öl auch, fliehkraftbedingt, nach außen fließen und auf diese Weise hinter das scheibenförmige Element 13 gelangen. Dieses ist, radial gesehen, mit etwas abnehmender Dicke ausgeführt, so dass steh ein etwas ver- breiternder Radialspait 16 zwischen dem schesb nförmigen Element 13 und dem Planetenrad 5 ergibt, siehe Figur 4. In diesen kann das Öl eintreten und in den Bereich des Gleitlagers 9 gelangen.

Ersichtlich ist auf beiden Selten des Planetenrads 5 ein solches Rückhalfeele- irsent 12 vorgesehen, so dass beidseits eine Schmiermi telZufuhr gegebe Ist.

Des Weiteren besteht die Möglichkeit über di zentrale Bohrung 17 der Lagerachse 6 Schmiermittel zuzuführen: Über eine Radialbohrung 18 kommuniziert dies Bohrun 17 mit einer Bohrurig 19 in der Hülse 7, welche Bohrung 19 in den Bereich des Gleitlagers 9 führt. Wie Figu 3 zeigt, können in dem der Bohrung 19 vor- und nachgeschalten Bereich verbreiterte Reservoirbereiche 20 vorgesehen sein, die einen Ölsammelraurn bilden. Da sich auch im Bereich der Bohrung 17 Schmiermittel ansammeln kann, kann auch hierüber eine entsprechende Zufuhr zum Gleitlager 9 erfolgen, wenngleich dies nicht zwingend ist,

Figur 5 zeigt eine weitere Äusführungsform einer entsprechenden Planetenrad- lageranordnung, wobei für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Auch hier ist auf die Lagerachse 8 eine Hülse 7 fest aufgesetzt, wobei die Hülse 7 wiederum ein Gleitschicht in Form einer Hartstoffschicht 8 auf- weist. Die Fläche der Bohrung 10 des Planetenrads 5 weist di zweite Gleitschicht auf, wiederum eine gehärtete Oberflächenschächt 1 so dass auch hie über die entsprechende Werkstoff- respektive Schichipaarung das Gleitlager 9 gebildet ist Sei dieser Äusführungsform Ist kein Rückhalteelement 12 vorgesehen, vielmehr erfolgt hier die Öizufuhr direkt In den Bereich des Gleitlagers 9 von den Stirnseiten her.

Zusätzlich zur Ausgestaltung gemäß Figur 3 im Bereich der Schmiermiitelzu- führ über die Lageraehsbohrung 1:7 ist hier eine Längsnut 21 an der Lagerach» se 8 vorgesehen, in der die Radiafböhrung 18 mündet. In dieser Längishut 21 mündet auch die hülsenseitige Bohrung 19. Die Längsnut 21 bildet ein großes Aufnahmereservoir für Schmiermittel, das über die Bohrung 19 In den Bereich des Gleitlagers 9 gelangen kann.

Bei dieser Erfindungsausgestaltun ist des Weiteren beidseits des Planetenrads 5 jeweils eine Äxialscheibe 22 gezeigt, die in einer entsprechenden umlaufenden Nut 23 des Planetenrads 5 aufgenommen Ist. Uber diese Axlalscheibe 22 stützt sich das Planetenrad 5 beispielsweise am jeweiligen Planetenradtra- ger 4, der jeweils an einer Radseite vorgesehen ist, ab, wobei die beiden Pianetenradträger 4 über die Lagerachse 6 verbunden sind. Es ist also ein axial abstützendes Äxialgieitlager realisiert. Auch an diesem Äxialgieitlager kann das gleiche ©leitscbiehtsystern wie im Bereich des Gleitlagers 9 realisiert sein. Bevorzugt weist die Axialscheibe 22 eine entsprechende Hartstoffschicht auf, wo- bei hier der gleiche Hartstoff wie zur Bildung der Hartstoffschicht 8 verwendet werden kann. Die entsprechende GegenSagerftäehe am Flanetenradträger 4 ist ebenfalls eine gehärtete Oberfiächenschicht, der Plänetenradträger 4 kann ebenfalls z.B. aus Wälzlagerstahl oder dergleichen bestehen, so dass seine großflächige Härtung ebenfalls ohne weiteres möglich ist. Das heißt, dass sich auch im Bereich dieser-.Ajciallagerung . entsprechende- GleitveAältnisse. einstellen, die einer sehr geringen Schmierung bedürfen. Wiederum ist hier de reine Durchlauf durch das Ölbad ausreichend, die Schmiermitielversorgung sicherzustellen, Figur 0 zeigt eine Perspektivansicht einer Hülse 7, die an Ihrer Außenseite eine Längsnut 24 aufweist, in welcher die Radialbohrung 19 mündet. Wird eine solche Hülse 7 bei der Ausgestaltung nach Figur 5 verwendet, so kann dort auf die Längsnut 21 einer Lagerachse 6 verzichtet werden. Denn diese Längsnut 24 ersetzt die Längsnut 21. Sofern natürlich auch eine Längsnut 21 vorgesehen ist, ist quasi beidseits der Hülse 7 ein entsprechendes Schmiermlttelreservoir gegeben. Figur 7 zeigt eine weitere; Äusführungsform einer PianeienracSIagerung, eben- falls umfassend ein Planetenrad 5 sowie eine LageraGhse 6 und eine Hülse 7, die hier jedoch fest In der Bohrung 10 des Planetenrads 5 aufgenommen ist. Die Hülse trägt hier nicht die Hartsfoffschichi, sondern ist innenseitig mit de gehärteten Oberflächenschicht 11 versehen. Die Hartstoff Schicht 8 ist unmittelbar auf der LageraGhse 6 außenseitig aufgebracht, Wiederum ist das erfindungsgemäße Gieitsystem zur Bildung des Gleitlagers realisiert, das hier jedoch über die innenmante fläche der Hülse 7 mit der gehärteten Oberfää- chenschicht 11 sowie die Außenmantelfiäche der Lagerachse 6 mit der Härt- Stoffsc icht 8 gebildet ist.

Da hier die Hülse 7 mit dem Planetenrad 5 umläuft, ist hülse nsestig keine Schmiermiitelversorgungsbohrung vorzusehen, vielmehr ist es ausreichend, einerseits über einen stirnseitigen Zufiuss die Schmierung zu realisieren, ande- rerseits übe die Bohrung 17 in Verbindung mit der adiaSbohrung 18, die wiederum irr eine Längsnut 21 der Lagerachse 6 mündet, Das heißt, die Längsnut 21 befindet sich unmittelbar im Gieitiagerbeteich, Da sie sich über ahezu die gesamte axiale Läng des Gleitlagers 9 erstreckt, ist eine großflächige Schmierung gegeben. Auch hier können selbstverständlich entsprechende Axäalschei- ben 22 vorgesehe sein, wenngleich hier nicht dargestellt.

Eine weitere Aosführungsform einer Planetenradiageranordnüng ist in Figur 8 gezeigt. Diese Ausgestaltung entspricht im Wesentlichen der Ausführung gemäß Figur 3, weshalb auf die dortig Beschreibung verwiesen wird. Jedoch sind hier keine RückhaSteeiemente 12 vorgesehen, vielmehr erfolgt hier der Ölzuftuss direkt stirnseitig in den Bereich des Gleitlagers 9,

Figur 9 zeigt eine Pfaneienradlageranordnung, bei der auf der Lagerachse 8 wiederum eine Hülse 7 mit einer Hartstoffschieht 8 a der Außenseite festsit- zend angeordnet ist. Am Planetenrad 5 ist in seiner Bohrung 10 eine weiter Hülse 25 ei gepresst die bei dieser Ausgestaltung die gehärtete OberfSächen- schicht 11 als zweite GteitscNchi trägt Wiederum ist ein Gleitlager 9 realisiert, hier jedoch z¥/isG:hen den beiden Hülsen 7 und 25, jedoch wiederum über das gleiche SchicMsystem, nämlich Härtstöffschtchi und gehärtete Oberfiäc en- sehieht.

Wie gezeigt kann auch hier einerseits die Ölzufuhr direkt stirnseitig axial erfol- gen, nachdem keine Rückhalteelemente vorgesehen sind, die jedoch - dies giit für alle Ausgestaltungen - natürlich vorgesehen werden können. Gezeigt ist eine Schmiermiiteizuftjhr auch durch die Lagerachse 6 selbst über die Bohrung 17, die Radiaiböhrung 18 und die an der Hülse 7 vorgesehene Bohrung 19, Diese Möglichkeit kann gegeben sein, muss jedoch nicht. Selbstverständlich bestünde auch die SVloglichkeit, noch entsprechende Längsnuteh an der Lagerachse 6 und/oder der Hülse vorzusehen, wie zu den vorherigen Ausführungsformen beschrieben,

Figur 10 zeigt eine Ausgestaltung einer Planetenradlageranordnüng, bei der in die Bohrung 10 des Planeten ads 5 eine Hülse 7 eingesetzt ist, die hier die gehärtete Qberflächenschicht 11 innenseitig aufweist, während an der Lagerachse 6 die Hartstoffsehicht 8 aufgebracht ist. Bei dieser Ausgestaltung weist die Hülse 7 am Innenumfang zwe umlaufende Nuten 26 auf, die als Schmier- mitteireservoir für den Bereich des Gleitlagers 9, hier realisiert zwischen der Lagerachse 8 und der Hülse 7, dienen ,

Figur 11 eine zweit Ausführungsform eines RDekhalteelements 12, das hier als Scheibe mit einem Axialflansch 27 und einem nach innen gerichteten Radialflansch 28 ausgeführt ist, so dass sich ein Schmiermittelreservoir ergibt, Die- ses scheibenförmige Elemen 13 schöpft eim: Durchlauf durch den Qlsumpf Öl, das sich i dieser Ringnut ansammeit und bei weiterer Rotation respektive Urnlauf zum Gleitlager lauft. Um einen Durchtritt hierzu zu eimöglichen, sind am Snnenumfang der mittigen Bohrung entsprechende Ausnehmungen 29 vorgesehen, durch di das Öl hinter dieses scheibenförrnig Element Strehlen kann«

Figur 12 zeigt schließlich eine weitere Äusführungsforrn eines Rückhalteele- ments 12 in Form eines scheibenförmigen Elements 13, das eine im gezeigten Beispie! quasi halbmondförmige; Durchbrechung 30 aufweist, realisiert über eine^■Ausbietung. 31. Durch diese kann beim Durchiauf durch den Ölsumpf Öl geschöpft werden, es gelangt über die Durchbrechung 30 hinter das scheibenförmige Element 13, Ist dieses nun, ähnlich wie in Figur 4 gezeigt über einen sich leicht nach außen öffnenden Radialspalt vom Planetenrad 5 beabstandet, so kann das Öl ohne weiteres in den Bereich des Gleitlagers gelangen.

Das PSanetenrad 5 kann aus Wäizlagerstahl oder Einsatzstahl, z.B. 18CrNi o7-6 bestehen. Die jeweilige Hülse, die das Substrat für die Hartstoff- schicht bildet, oder die gehärtet wird, kann ebenfalls aus Wäizlagerstahl oder thermochemisch behandeltem Einsaizstahi (z.B. 181VlnCr5} bestehen, aber auch Vergütungsstähl (z.B, 420ΓΜΟ4), durchhärtehder Stahi (z.B. 10QCr6) oder Nttrierstahl können verwendet werden. Die Lagerachs kann aus beliebigem, hinreichend gehärtetem Stahl bestehen, wie auch der plan tön radträger, der aber auch aus Susswerkstoffen wie GG7Ö, GS50 oder GG4Ö gefertigt sein kann.

Sezugszahlenliste

1 Flanetenradgetriebe

2 - 3 Hohlrad

4 Planetenradträger

5 Planetenfad

6 Lagerachse

7 Hülse

8 Außenseite

9 Gleitlager

10 Bohrung

11 Gleitschicht

12 Rückhalteelement

13 scheibenförhiiges Element

14 Einlief ung

15 Steg

16 Radialspalt

17 Bohrung

18 Radialbohrung

19 Bohrung

20 Reservoirbereicft

21 Längsnuf

22 Äxialscheib

23 Nut

24 Längsnut

25 Hülse

26 Nut

27 Äxialfiansch

28 Rädlalfiansc

29 Äusnehmung

30 haibmondförrriige Durchbrechung

31 Ausbietung

Claims

Patentansprüche

Planeten radlageranordnung, umfassend einen Planeienradträger, andern eine feste Lageraehse vorgesehen ist, auf welcher Lageracrise ein Planetenrad über ein Gleitlager drehgelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (9) eine achsseitig vorgesehene erste Gleitschicht und eine radseitig vorgesehene zweite Gleitschicht aufweist, wobei die erste Gleitschicht eine abgeschiedene Hartstoffschicht (8) und die zweite Gleitschicht eine gehärtete Gberfllcherischicht (11) ist,

Pianetenradlageranördnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffschächt (8) eine Härte von wenigstens 800 HV, insbesondere von mindestens 1Ö00 HV bis zu 4000 HV und die gehärtete ÖberfSächenschieht (11) ein Härte von wenigstens 45 HRC, insbesondere mindestens 53 HRC bis zu 85 HRG aufweist.

Plänetenradlageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffschicht (8) direkt auf der Lagerachse (6) abgeschieden ist, oder dass die Härtstoffschicht (8) auf einer Hülse (7), die auf der Lagerachse (6) befestigt ist, abgeschieden ist,

Planetenrad!ageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gehärtete Öberflächenschicht (11) direkt an der Innenseite einer Lagerbohrung (10) des Planetenrades (5) erzeugt ist, oder dass die gehärtete Überftächenschicht (11) an der Innenseite e ner Hülse, di in der Lagerbohrung (10) des Planetenrads (5) angeordnet ist, erzeugt ist, , P[a:rt^'eienradlag f9nor^nu.nö^';naQh einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein dem Pianetenrad (5) zugeordnetes, vorzugsweis mit dem Piaheienrad rotierendes Rückhalte- eiement (12) zum Rückhalten und/oder Führe eines Schmiermittels im Bereich des Gleitlagers (9) vorgesehen ist, , Planetenradlageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückhalteelement (12) ein scheibenförmiges Element {13} ist und derart ausgebildet ist, dass es beim Eintauchen In einen Schmier- mittelsumpf das Schmiermittel aufnimmt weiterer Bewegung des

Planetenrads (5) das Schmiermittel in den Bereich des Gleitlagers (9) fließt. , Planetenradlageranordnung nach Anspruc 6, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenförmige Element (13) mehrer symmetrisch um den

Urnfan verteilt angeordnete, axial vorspringende und gebogene Stege (15) aufweist, oder dass das scheibenförmige Element {13) einen mit einem Radiaäbund hintersermittenen Äxialffansch aufweist, oder dass das scheibenförmige Element (13) eine axiale Ausbiegung {31}, die i einer Du rchbreeh u ng {30) m ü ndet, aufweist. , Planetenradlageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Axialg!eit!ager vorgesehen ist, über das das Pianetenrad (5) gegen den Planetertradträger (4) gelagert äst, wobei das Axiaiiager mindestens eine Axialscheibe {22} urn- fasst, die eine Gleitschicht in Form einer abgeschiedene Hartstoffschicht aufweist, wobei di Axialscheibe (22). entweder mit dem Pianetenrad {§) verbunden ist und auf einer am Planeten radträger (4) ausgebildeten Gteifschicht in Form einer gehärteten Oberfiäcrienschichi läuft, oder wobei die Axiaischeibe (22) mit dem Pla eten radträge (4) verbunden ist und auf einer am Planetenrad (5) ausgebildeten Gleitschicht in Form einer gehärteten Oberliacheoschicht laut. Planetenradlageranordnung nach: einem der vorangehenden Änsprüehe, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffschicht (8) eine Kohlenstoff- Schicht oder eine Kerah ikschicht oder eine Metallcarbid- oder Meiallnii- ridschicht, oder eine Misehschichtaus den genannten Schichten ist.

Pianetengetriebe, umfassend ein Planetenradlageranordnung nach einem der vorangehenden Änsprüehe.