DE102004030623B4

DE102004030623B4 - Planetenradträger

Info

Publication number: DE102004030623B4
Application number: DE102004030623.0A
Authority: DE
Inventors: Karl-Hermann KATZORECK; Dipl.-Ing. Müller Josef; Dipl.-Ing. Günes Nihat; Dipl.-Ing. Rieberer Christopher
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2018-03-29
Anticipated expiration: 2024-06-25
Also published as: DE102004030623A1

Abstract

Planetenradträger (11) für ein Planetenradgetriebe bestehend aus einer ersten und einer zweiten Grundplatte (1, 2), welche sich gegenüberliegen und durch Verbindungselemente (4) miteinander verbunden sind, wobei zwischen beiden Grundplatten (1, 2) Planeten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke von mindestens einer der beiden Grundplatten (1, 2) auf der zur jeweils anderen Grundplatte (2, 1) hin gerichteten Oberfläche (7, 8) im Bereich einer Übergangsfläche (9) zwischen den Verbindungselementen (4) und der zumindest einen Grundplatte (1, 2) radial außen derart verringert ist, dass eine einen vergrößerten Radius bzw. eine vergrößerte Kantenlänge aufweisende Übergangsfläche (9) zwischen den Verbindungselementen (4) und der Oberfläche (7, 8) der zumindest einen Grundplatte (1, 2) entsteht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Planetenradträger für ein Planetenradgetriebe, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Planetenradträger sind allgemein bekannt und besitzen entweder eine oder zwei Grundplatten. Ausführungen mit einer Grundplatte entsprechen einer fliegenden Lagerung. Bei Ausführungen mit zwei Grundplatten sind beide Grundplatten über Verbindungselemente oder Stege miteinander verbunden. Meist steht dabei eine Grundplatten mit einer Welle fest in Verbindung.
Die DE 100 43 564 A1 zeigt ein Planetenradgetriebe mit einem einteiligen Planetenradträger. Dabei sind die beiden Grundplatten über Stege miteinander verbunden. Die erste Grundplatte ist weiterhin mit einer Welle fest verbunden, über welche Drehmoment in die erste Grundplatten ein- oder abgeleitet wird. Die beiden Grundplatten haben auf ihren Innenseiten, welche auf die jeweils gegenüberliegende Grundplatte ausgerichtet sind, eine im Wesentlichen ebene Oberfläche. Auf ihren jeweiligen Außenseiten besitzen die Grundplatten im Bereich ihrer Stege Abschrägungen. Mit Hilfe diese Schrägen soll der Gießprozess des einteiligen Planetenradträgers optimiert werden.
Die DE 26 05 227 A1 zeigt ein Planetenradgetriebe mit einem zweiteiligen Planetenradträger. Die beiden Grundplatten sind über Stege miteinander verschweißt. Eine der beiden Grundplatten ist weiterhin einteilig mit einer Welle gefertigt. Die Grundplatten besitzen auch hier auf ihren Innenseiten eine größtenteils ebene Oberfläche. An den Bohrungen, welche zur Aufnahme der Achsen der Planetenräder dienen, sind allerdings Schultern ausgebildet. Ein über die Welle eingeleitetes Drehmoment kann von der ersten Grundplatte über Stege an die zweite Grundplatte geleitet werden. Von den Grundplatten ist das Drehmoment über nicht weiter dargestellte Achsen auf Planetenräder leitbar, welche wiederum in einem Sonnen- und einem Hohlrad kämmen können.
Da die Anforderungen an Planetenradgetriebe immer weiter steigen muss das übertragbare Moment bei möglichst gleichem Bauraumbedarf weiter erhöht werden. Dafür muss das Planetenradgetriebe also weiter optimiert werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das übertragbare Moment von Planetenradträgern zu erhöhen, ohne den Bauraumbedarf des Planetenradträgers zu steigern. Dies wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung entsprechend des Hauptanspruches erreicht.
Bei bekannten Planetenradträgern liegt die maximale Spannungskonzentration auf Grund der eingeleiteten Kräfte im Bereich der Übergänge von den Grundplatten zu den Stegen. Der Übergang beschreibt dabei die Fläche zwischen den Stegen und der Oberfläche der Grundplatte. In den Grundplatten tritt die maximale Spannungskonzentration üblicherweise in den Übergängen radial aussen auf. Der Verlauf dieser Übergänge ist normalerweise in der Form von Kreisradien gefertigt. Die Betriebsfestigkeit bzw. die Lebensdauer von Planetenradträgern hängt nun unter anderem von diesem Radius ab. Je größer nämlich der Radius ist, umso geringer wird dort die maximale Spannungskonzentration. Ausserdem ist die maximale Spannungskonzentration abhängig von der Länge der Stege. Je länger die Stege, desto geringer werden die Einspannmomente.
Bei den bekannten Planetenradträgern verhindern vor Allem geometrische Randbedingungen, dass die Übergänge weiter optimiert werden können. Erfindungsgemäß wird deswegen vorgeschlagen, mindestens eine der Grundplatten auf der zur jeweils anderen Grundplatte hin ausgerichteten Oberfläche anzupassen. Dafür soll die Dicke mindestens einer der Grundplatten radial außen, dort also, wo üblicherweise die größte Spannungskonzentration auftritt, verringert werden. Damit kann dort der Radius des Verlaufes der Übergangsfläche zwischen den Stegen und der Oberfläche der Grundplatten vergrößert werden. Zudem vergrößert sich auch die Länge der Stege und die dort auftretenden Einspannmomente werden verringert, ohne dass der Bauraumbedarf erhöht wird. Dadurch wird der Kraftfluss von den hochbeanspruchten Aussenbereichen der Grundplatten auf die geringer beanspruchten Innenbereiche verlagert. Radial aussen werden die maximalen Spannungskonzentrationen der Grundplatten in den Übergängen also durch die Länge der Stege verringert. Dieser positive Effekt wird dadurch verstärkt, dass im Außenbereich jetzt größere Übergangsradien realisiert werden können. Grundsätzlich können die Grundplatten auch auf den voneinander abgewandten Grundflächen in ihrer Dicke variiert werden, wobei dann aber weder der Verlauf der Übergangsfläche optimiert noch die Länge der Stege vergrößert werden kann.
Mit der erfindungsgemäßen Ausführung können durch die verringerte maximale Spannungskonzentrationen bei wiederholter Belastung höhere Drehmomente übertragen werden, ohne, dass die Lebensdauer verringert wird. Dadurch wird die Betriebsfestigkeit gesteigert. Umgekehrt kann natürlich auch die Lebensdauer eines Planetenradträgers entsprechend erhöht werden, sofern bei einer erfindungsgemäßen Ausführung ein gleich großes Moment eingeleitet wird.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung sowie der Ausführungsformen ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt.
In dieser zeigen:
1 Ansicht eines Planetenradträgers;
2 Draufsicht auf eine Grundplatte;
3 Schnitt durch eine Grundplatte.
1 zeigt einen Planetenradträger 11 mit einer ersten und einer zweiten Grundplatte 1, 2. Die erste Grundplatte 1 ist mit einer Welle 3 fest verbunden. Die beiden Grundplatten 1, 2 sind über Verbindungselemente 4 verbunden. Die Grundplatten 1, 2 besitzen Ausnehmungen oder Bohrungen 5, welche zur Aufnahme von Achsen für Planetenräder vorgesehen sind. An den Bohrungen 5 sind über den gesamten Umfang Schultern 6 ausgebildet. Die Schultern 6 können als Anlaufflächen für die Planetenräder dienen. Ausserdem wird durch die Schultern 6 die Spannungskonzentration an den Bohrungen 5 reduziert. Die beiden Grundplatten 1, 2 besitzen die im Wesentlichen gegenüberliegende Oberflächen 7, 8.
2 zeigt die Teilansicht der zweiten Grundplatte 2. Zu erkennen ist die Übergangsfläche 9 zwischen einem der Stege 4 und der Oberfläche 8. Die Übergangsfläche 9 ist hier in Form einer Freiformfläche dargestellt. Die Übergangsfläche 9 kann natürlich auch durch eine Regelfläche mit konstanter Krümmung ausgeführt werden. Bei einer Ausführung mit einer Freiformfläche wird das Spannungsniveau in der Übergangsfläche 9 verringert und bekommt einen homogenen Verlauf. Das Wesentliche ist, dass durch die erfindungsgemäße Ausführung der Grundplatte 2 ein größerer Radius oder eben eine größere Kantenlänge der Übergangsfläche 9 möglich ist. Um eine Freiformfläche besser anzupassen kann beispielsweise ihre Schmiegung verändert werden. Die Kantenlänge L_1 der Übergangsfläche 9 radial außen ist dabei größer als die radial weiter innen liegende Kantenlänge L_2. Es ist auch zu erkennen, dass die Abnahme der Dicke der Grundplatte 2 in radialer Richtung bei Radius R_1 beginnt, welcher radial innerhalb des Radius R_2 des Beginns der Übergangsfläche 9 liegt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Kantenlänge der Übergangsfläche 9 schon am Beginn des Steges 4 länger ausführbar ist als bei Planetenradträgern mit Grundplatten, welche keine Abnahme der Dicke aufweisen. Allerdings ist es nicht zwingend notwendig, dass sich die Kantenlänge der Übergangsfläche 9 ändert. Es sind auch Ausführungen der Übergangsfläche 9 möglich, bei welchen die Kantenlänge der Übergangsfläche 9 konstant bleibt. Für gewisse Auslegungen kann es sogar von Vorteil sein, die Kantenlänge der Übergangsfläche 9 radial aussen geringer als radial innen auszuführen. Zu sehen ist auch eine Grundfläche 10 einer der Stege 4. Die Form der Grundfläche 10 entspricht im Wesentlichen einem Trapez oder einem Kreisringausschnitt, kann aber auch kreisförmig ausgeführt sein. Ausserdem können die Stege 4 unterschiedliche Grundflächen 10 besitzen. An der Grundplatte 2 sind auch die Bohrungen 5 zur Aufnahme der hier nicht dargestellten Achsen der Planetenräder zu sehen. Die Bohrungen 5 besitzen die Schultern 6.
3 zeigt einen Schnitt durch die zweite Grundplatte 2. Die minimale Dicke T_1 der Grundplatte 2 ist radial außen zu finden. In radialer Richtung nach innen steigt die Dicke der Grundplatte 2 bis auf eine Dicke T_2. Dadurch kann erfindungsgemäß die Kantenlänge der Übergangsfläche 9 zwischen der Oberfläche 8 der Grundplatte 2 und einem Steg 4 sowie die Länge des Stegs 4 vergrößert werden. Die Änderung der Dicke der Grundplatte 2 ist hier durch eine linear steigende Funktion dargestellt, wobei auch weitere Verläufe, z. B. in Form einer Parabel oder anderer Formen möglich sind. Auch hier können wiederum Freiformflächen für den Verlauf der Übergangsfläche 9 definiert werden. Die Dicke der Grundplatte 2 erreicht ihr Maximum bei einem Radius R_1, welcher geringer ist als der Radius R_2 des Beginns der Übergangsfläche 9. Es ist ebenso möglich, dass der Radius R_2 größer oder gleich dem Radius R_1 ausgeführt ist. Die Höhe T_3 der Schulter 6 ist größer als die Dicke T_2 der Grundplatte 2.

Claims

Planetenradträger (11) für ein Planetenradgetriebe bestehend aus einer ersten und einer zweiten Grundplatte (1, 2), welche sich gegenüberliegen und durch Verbindungselemente (4) miteinander verbunden sind, wobei zwischen beiden Grundplatten (1, 2) Planeten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke von mindestens einer der beiden Grundplatten (1, 2) auf der zur jeweils anderen Grundplatte (2, 1) hin gerichteten Oberfläche (7, 8) im Bereich einer Übergangsfläche (9) zwischen den Verbindungselementen (4) und der zumindest einen Grundplatte (1, 2) radial außen derart verringert ist, dass eine einen vergrößerten Radius bzw. eine vergrößerte Kantenlänge aufweisende Übergangsfläche (9) zwischen den Verbindungselementen (4) und der Oberfläche (7, 8) der zumindest einen Grundplatte (1, 2) entsteht.
Planetenradträger (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke von mindestens der einen Grundplatte (1, 2) in radialer Richtung von außen nach innen zunimmt und die Zunahme der Dicke einen linearen, parabel- oder teilweise kreisförmigen Verlauf besitzt.
Planetenradträger (11) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Übergangsfläche (9) zwischen mindestens einem der als Stege ausgebildeten Verbindungselemente (4) und der jeweiligen Grundplatte (1, 2) durch Kreisradien oder Freiformkurven darstellbar ist.
Planetenradträger (11) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kantenlänge der Übergangsfläche (9) von radial außen nach radial innen abnimmt.
Planetenradträger (11) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (4) Stege sind, wobei die Grundflächen (10) der Stege (4) im Wesentlichen der Form von Kreisringausschnitten oder Trapezen entsprechen.
Planetenradträger (11) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatten (1, 2) Ausnehmungen (5) besitzen, welche zur Aufnahme von Achsen der Planetenräder vorgesehen sind.
Planetenradträger (11) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (5) Bohrungen sind, welche über den gesamten Umfang eine Schulter (6) besitzen, wobei die Höhe (T_3) der Schulter (6) größer als die Dicke der jeweiligen Grundplatte (1, 2) ist.
Planetenradträger (11) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Grundplatten (1, 2) auf den einander zugewandten Seiten eine gleichgeformte Oberfläche (7, 8) besitzen.