DE102005031592A1

DE102005031592A1 - Planetenradträger für ein Planetengetriebe

Info

Publication number: DE102005031592A1
Application number: DE102005031592A
Authority: DE
Inventors: Günter Schmitt
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-07-06
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2007-01-11
Also published as: US20070010365A1; FR2888301A1; FR2888301B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Planetenradträger (1) für ein Planetengetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, der einen scheibenförmigen Abschnitt (2) aufweist, über dessen Umfang eine Anzahl Planetenräder (3) gelagert sind, wobei Mittel (4) vorhanden sind, um den Bereich der Planetenräder (3) und/oder deren Lagerung (5) mit Schmierstoff zu versorgen. Um die Versorgung der Planetenräder bzw. der Lagerung mit Schmiermittel zu verbessern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Mittel (4) mindestens einen radial an einer Seite (6) des scheibenförmigen Abschnitts (2) verlaufenden Schmiermittelkanal (7) aufweisen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Planetenradträger für ein Planetengetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, der einen scheibenförmigen Abschnitt aufweist, über dessen Umfang eine Anzahl Planetenräder gelagert sind, wobei Mittel vorhanden sind, um den Bereich der Planetenräder und/oder deren Lagerung mit Schmierstoff zu versorgen.

Hintergrund der Erfindung

Planetengetriebe, wie sie beispielsweise in Automatik-Pkw-Getrieben eingesetzt werden, weisen eine Anzahl Planetenräder auf, die von einem Planetenradträger gehalten werden. Die Planetenräder kämmen mit einem zentral angeordneten Sonnenrad sowie mit einem Hohlrad, das konzentrisch zum Sonnenrad angeordnet ist. Damit die Planetenräder und auch die Lagerungen, mit denen sie auf dem Planetenradträger gehalten werden, hinreichend mit Schmierstoff, insbesondere mit Öl, versorgt werden können, sind im Stand der Technik verschiedene Lösungen bekannt.

Aus der DE 43 02 844 C1 und aus der DE 44 18 693 C1 ist eine Planetenradträger-Anordnung bekannt, die eine Ölstauscheibe aufweist, die an einem Bereich radial außerhalb der Planetenradbolzen an einem Seitenwandbauteil des Planetenradträgers befestigt ist.

Eine Schmiermittelzufuhr bei einem Planetentrieb zum Zuführen des Schmiermittels mittels Fliehkraftwirkung ist aus der DE 199 60 157 A1 bekannt. Um die Schmiermittelzuführung zu verbessern, sind hier Leiteinrichtungen für das Schmiermittel vorgesehen, die auch einen durch eine Wandung führenden Kanal aufweisen.

Weitere Lösungen, mit denen die Schmiermittelzuführung an die zu schmierende Stelle verbessert werden soll, bzw. generelle Ausgestaltungen eines Planetenradträgers sind aus der DE 197 18 030 A1 , aus der US 3,131,582 , aus der US 2,968,190 und aus der EP 0 274 874 B1 bekannt.

Allen vorbekannten Lösungen ist gemein, dass ein Auffangen des Schmieröls durch Scheiben erfolgt. Das Öl sammelt sich an der Scheibe und fließt dann über Längs- und Querbohrungen zu der zu schmierenden Stelle, namentlich zu den Planetenrädern bzw. zu deren Nadelkranzlagerungen.

Nachteilig ist dabei, dass im Falle schräg angeordneter Ölbohrungen nur sehr wenig Öl zu der zu schmierenden Stelle befördert wird. Die ohnehin geringe Menge Öl, die sich an den Ölstauscheiben sammelt, muss gegebenenfalls noch den Ölfluss störende Bauteile überwinden, bevor es an die zu schmierende Stelle gelangt, was zu geringem Ölfluss zur relevanten Stelle führt. Erst wenn sich genügend Öl angesammelt hat, kommt es zu einem Ölfluss zum Planetenrad bzw. zu dessen Lagerung, der meist aus einem Nadelkranz besteht. Mit der Mangelschmierung geht ein relativ hoher Verschleiß im Planetengetriebe einher.

Aufgabe der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Planetenradträger der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die vorstehenden Nachteile vermieden werden. Es soll also zu einem hinreichenden Ölfluss zu den zu schmierenden Stellen im Bereich der Verzahnungen des Planetengetriebes kommen. Insbesondere soll die Ölversorgung der Planetenräder und deren Lagerungen verbessert werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Versorgung mit Schmierstoff, insbesondere mit Schmieröl, mindestens einen radial an einer Seite des scheibenförmigen Abschnitts verlaufenden Schmiermittelkanal aufweisen.

Bevorzugt steht der Schmiermittelkanal fluidisch mit einem weiteren Kanalabschnitt in Verbindung, der sich über eine vorgegebene Erstreckung in Achsrichtung des Planetenradträgers ausdehnt und dort einen Auslass für Schmiermittel aufweist.

Damit wird eine Leitung für Schmieröl geschaffen, die sich von einem radial innen liegenden Bereich des Planetenradträgers bis zu den radial weiter außen liegenden Planetenrädern erstreckt. Dabei wird das Schmieröl von einer zunächst radial nach außen gerichteten Strömungsrichtung in eine axial verlaufende Richtung umgelenkt und gezielt der zu versorgenden Stelle zugeleitet.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der scheibenförmige Abschnitt und der mindestens eine Schmiermittelkanal separat gefertigt und dann miteinander verbunden sind. Der scheibenförmige Abschnitt besteht vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Blech, während der Schmiermittelkanal aus Kunststoff gefertigt sein kann, wobei er durch Spritzgießen hergestellt sein kann. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der scheibenförmige Abschnitt und der mindestens eine Schmiermittelkanal durch mindestens eine Rast- oder Clipverbindung miteinander verbunden sind. Dies ermöglich es, dass nach der separaten Fertigung von scheibenförmigem Abschnitt und Schmiermittelkanal beide Teile mittels einer Clip-Verbindung in einfacher Weise montiert werden können. Hierfür können an dem Schmiermittelkanal Vorsprünge oder Fortsätze angespritzt sein, die endseitig Haken aufweisen, die in entsprechende Ausnehmungen im scheibenförmigen Abschnitt eingreifen können, um eine feste Verbindung zwischen den beiden Teilen zu schaffen. Um den Schmiermittelkanal günstig in den scheibenförmigen Abschnitt einzugliedern, kann der scheibenförmige Abschnitt mindestens eine der Auflagefläche des Schmiermittelkanals auf dem scheibenförmigen Abschnitt entsprechende Vertiefung aufweisen.

Bevorzugt ist der Schmiermittelkanal als im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmiger Kanal ausgebildet, wobei der weitere Kanalabschnitt als im wesentlichen zylindrischer Kanal ausgebildet sein kann. Der Schmiermittelkanal kann sich dabei radial nach außen leicht konisch verjüngen. Der weitere Kanalabschnitt kann konzentrisch zur Achse eines Planetenrades verlaufen. Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass der Öl-Auslass des weiteren Kanalabschnitts in eine Bohrung, insbesondere in eine Sackbohrung, einer Achse mündet, die über die Lagerung das Planetenrad trägt. Im Falle eines Sackloches ist vorgesehen, dass die Achse mindestens eine Querbohrung aufweist, über die das Öl zur zu schmierenden Stelle abfließen kann. Der mindestens eine Schmiermittelkanal ist dabei bevorzugt an der Seite des scheibenförmigen Abschnitts angeordnet, die der Seite gegenüberliegt, an der die Achse angeordnet ist.

Die Lagerung des Planetenrades ist zumeist als Nadelkranz ausgebildet.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass sich an den scheibenförmigen Abschnitt des Planetenradträgers in dessen radial äußeren Bereich ein sich in Achsrichtung erstreckendes Versteifungselement anschließt. Das Versteifungselement kann als Ringelement ausgebildet sein. Dieses kann über seinen Umfang eine Anzahl Unterbrechungen aufweisen, wobei die Anzahl der Unterbrechungen der Anzahl der vom Planetenradträger getragenen Planetenräder entsprechen kann. Hiernach wird also der Planetenradträger als topfförmiges Bauteil ausgebildet und bevorzugt im Umformverfahren, insbesondere durch Tiefziehen, gefertigt.

Der Planetenradträger wird zumeist von einer Welle getragen, die als Hohlwelle ausgebildet ist und Radialbohrungen zum Durchtritt von Schmiermittel aufweist. Dabei kann eine Radialbohrung dem Öl-Einlass eines Schmiermittelkanals benachbart sein. Ferner ist in diesem Falle bevorzugt vorgesehen, dass zwischen der Radialbohrung und dem Einlass eines Schmiermittelkanals ein Axiallager angeordnet ist, das auf diese Weise mitgeschmiert wird.

Generell kann die Erfindung in allen Planetengetrieben genutzt werden. Bevorzugt kommt sie bei Automatikgetrieben in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Pkw, zum Einsatz.

Kurze Beschreibung der Figuren
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 in perspektivischer Ansicht drei Planetenräder eines Planetengetriebes, die mit einem Sonnenrad kämmen,
2 in perspektivischer Ansicht das Grundteil eines Planetenradträgers mit scheibenförmigem Abschnitt und Versteifungselementen aus einer Blickrichtung von oben,
3 die zu 2 korrespondierende Darstellung, jedoch aus einer Blickrichtung von unten,
4 in perspektivischer Ansicht Mittel zur Versorgung mit Schmierstoff im noch nicht an den Planetenradträger angebauten Zustand,
5 in perspektivischer Ansicht das Grundteil des Planetenradträgers gemäß 2 mit angebauten Mitteln zur Versorgung mit Schmierstoff aus einer Blickrichtung von oben,
6 die zu 5 korrespondierende Darstellung, jedoch aus einer Blickrichtung von unten,
7 die Darstellung gemäß 6, jedoch mit jetzt eingebauten Planetenrädern, kämmend mit dem Sonnenrad,
8 einen Radialschnitt durch den Planetenradträger samt Planetenrädern und Sonnenrad,
9 die zu 8 korrespondierende Darstellung mit eingetragenem Ölfluss und
10 in perspektivischer Ansicht einen Ausschnitt des Schmiermittelkanals mit einem teilweise durchbrochen dargestelltem Planetenrad.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In 1 ist schematisch angedeutet, welche Zahnräder mit der vorliegenden Erfindung gelagert und geschmiert werden sollen. Dargestellt sind drei Planetenräder 3, die als schrägverzahnte Stirnräder ausgebildet sind und mit einem zentral angeordneten Sonnenrad 23 kämmen. Das Sonnenrad 23 dreht sich um die zentrale Achse, deren Richtung mit A angegeben ist. Nicht dargestellt ist hier das Hohlrad, mit dem die Planetenräder 3 kämmen und das für die Funktion des Planetengetriebes unentbehrlich ist.
Zur Lagerung und Führung der Planetenräder 3 dient der Planetenradträger 1, der in den 2 und 3 zu sehen ist. Er ist als topfförmiges Bauteil ausgebildet, das aus Blech besteht und durch Umformen (Tiefziehen) gefertigt ist. Der Planetenradträger 1 weist einen scheibenförmigen Abschnitt 2 auf, an dessen radial äußerem Rand sich ein Versteifungselement 17 in axiale Richtung erstreckt. Der Träger 1 weist weiterhin eingeprägte bzw. tiefgezogene Vertiefungen 12 auf, die von der Form her später noch näher beschriebenen Schmiermittelkanälen 7 entsprechen. Dabei sind auch drei ausgestanzte Bohrungen 24 vorgesehen, durch die – wie später noch gesehen werden wird – ein weiterer Kanalabschnitt 8 der Mittel 4 zum Versorgen mit Schmierstoff hindurchtreten können.
Der umlaufende Rand, d. h. das Versteifungselement 17, weist drei Unterbrechungen 18 auf, die den Freiraum für die spätere Montage der Planetenräder 3 schaffen. Vorliegend sind drei Planetenräder 3 vorgesehen, die äquidistant um den Umfang des Planetenradträgers 1 herum angeordnet werden. Genauso ist auch eine höhere Anzahl Planetenräder möglich.
Hinzuweisen ist auch noch auf schlitzförmige Ausnehmungen 11, die Bestandteil einer Rast- bzw. Clipverbindung sind, mit denen der Schmiermittelkanal 7 am scheibenförmigen Abschnitt 2 festgelegt werden kann.
Der aus Kunststoff bestehende und spritzgegossene Schmiermittelkanal 7 ist in 4 zu sehen. Er hat einen Einlass 21, über den Öl zufließen kann, das dann im Inneren des Schmiermittelkanals 7 fließen kann. Der Querschnitt durch den Schmiermittelkanal 7 ist rechteckförmig ausgebildet. Vom Einlass 21 beabstandet ist ein weiterer Kanalabschnitt 8, der als Hohlzylinder ausgeführt ist und mit einem Auslass 9 für das Öl endet. Zwischen dem Einlass 21 und dem Auslass 9 besteht eine fluidische Verbindung, d. h. das in den Einlass 21 eintretende Öl tritt am Auslass 9 wieder aus.
Auf der Oberfläche des Schmiermittelkanals 7 sind zwei hakenförmige Elemente 10 angespritzt, die Bestandteil einer Rast- oder Clipverbindung sind. Die Form der hakenförmigen Elemente 10 korrespondiert zu derjenigen der schlitzförmigen Ausnehmungen 11 im scheibenförmigen Abschnitt 2, so dass nach dem Eindrücken der Elemente 10 in die schlitzförmige Ausnehmung 11 ein Verrasten erfolgt, womit der Schmiermittelkanal 7 mit dem scheibenförmigen Abschnitt 2 verbunden werden kann. Dabei ragt dann der hohlzylindrisch ausgebildete weitere Kanalabschnitt 8 durch die Bohrungen 24 (s. 2 und 3) im scheibenförmigen Abschnitt 2.
Der Planetenradträger 1 mit angebrachten Schmiermittelkanälen 7 ist in 5 von oben und in 6 von unten zu sehen. In 7 ist zu sehen, wie der Planetenradträger 1 nach der Bestückung mit den Planetenrädern 3 sowie beim Kämmen der Planetenräder 3 mit dem Sonnenrad 23 aussieht.
Aus 8 gehen weitere konstruktive Details der vorgeschlagenen Lösung hervor, die jedoch keinesfalls zwingend sind.
Der Planetenradträger 1 ist konzentrisch zu einer Hohlwelle 19 angeordnet, durch deren Inneres Schmieröl geleitet werden kann. Das Schmieröl tritt radial durch Radialbohrungen 20 (drei hiervon sind äquidistant um den Umfang der Welle 19 herum angeordnet) in der Hohlwelle 19 nach außen. Die Austrittsstelle des Öls aus den Radialbohrungen 20 liegt benachbart zu den Einlässen 21 (s. 4) der Schmiermittelkanäle 7.
Zwischen den radial außen liegenden Enden der Radialbohrungen 20 und den Einlässen 21 der Schmiermittelkanäle 7 ist vorliegend ein Axiallager 22 angeordnet, das in 8 nur sehr schematisch angedeutet sind. In diesem Bereich ist auch eine Winkelscheibe 25 angeordnet, die an den benötigten Stellen Durchbrüche zwecks Passierenlassen des Öls aufweist.
Das über die Hohlwellen 19 zugeführte Öl fließt im Betrieb des Planetengetriebes über das Axiallager 22 in den Schmiermittelkanälen 7 radial nach außen und wird in den weiteren Kanalabschnitt 8 umgeleitet, wo es an dem Auslass 9 austritt. Hier ist eine Achse 14 angeordnet, die ein Planetenrad 3 trägt. Die Achse 14 ist mit einer Sackbohrung 13 ausgestattet, die wiederum von einer Querbohrung 15 durchsetzt wird. So gelangt das Öl zu der Lagerung 5, mit der das Planetenrad 3 auf der Achse 14 gelagert ist; vorliegend ist die Lagerung 5 als Nadelkranz ausgebildet, wie es bei dem in Rede stehenden Anwendungsfall typisch ist.
Wie zu erkennen ist, ist der Schmiermittelkanal 7 an der einen Seite 6 des scheibenförmigen Abschnitts 2 angeordnet, während der Ölaustritt aus dem Auslass 9 des weiteren Kanalabschnitts 8 auf der anderen Seite 16 des scheibenförmigen Abschnitts 2 liegt, wie auch die einzelnen Planetenräder 3.
In 9 ist der sich ergebende Ölfluss nochmals illustriert und mit Pfeilen angedeutet.
In 10 ist zu sehen, wie das Innere des Schmiermittelkanals 7 aussieht sowie sein Übergang zu dem weiteren Kanalabschnitt 8. Dort ist ferner zu sehen, wie das Planetenrad 3 mittels der Lagerung 5 auf der nicht näher dargestellten Achse gelagert ist.
Vorliegend ist der Planetenradträger 1 als aus Blech gezogener Topf-Träger ausgeführt, wobei die dargestellte Kontur mittels Stanzen, Pressen bzw. Tiefziehen hergestellt wird. Genauso ist aber auch die Realisierung als Scheiben-Planetenradträger möglich. Die eingeprägten Vertiefungen 12 dienen nicht nur der verbesserten Aufnahme des Schmiermittelkanals 7 und der Vermeidung von störenden Kanten, sondern auch der Versteifung des Bauteils.
Der Ölaustritt im Bereich der Planetenräder 3 – nach der Schmierung der Lagerung 5 bzw. der Planetenräder 3 – kann durch axial angeordnete Anlaufscheiben, sog. Bärenscheiben, beeinflusst werden.

1: Planetenradträger
2: scheibenförmiger Abschnitt
3: Planetenrad
4: Mittel zur Versorgung mit Schmierstoff
5: Lagerung der Planetenräder
6: Seite des scheibenförmigen Abschnitts
7: Schmiermittelkanal
8: weiterer Kanalabschnitt
9: Auslass
10: Rast- oder Clipverbindung
11: Rast- oder Clipverbindung
12: Vertiefung
13: Bohrung (Sackbohrung)
14: Achse
15: Querbohrung
16: Seite des scheibenförmigen Abschnitts
17: Versteifungselement
18: Unterbrechung
19: Welle
20: Radialbohrung
21: Einlass des Schmiermittelkanals
22: Axiallager
23: Sonnenrad
24: Bohrung
25: Winkelscheibe
A: Achsrichtung

Claims

Planetenradträger (1) für ein Planetengetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, der einen scheibenförmigen Abschnitt (2) aufweist, über dessen Umfang eine Anzahl Planetenräder (3) gelagert sind, wobei Mittel (4) vorhanden sind, um den Bereich der Planetenräder (3) und/oder deren Lagerung (5) mit Schmierstoff zu versorgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (4) mindestens einen radial an einer Seite (6) des scheibenförmigen Abschnitts (2) verlaufenden Schmiermittelkanal (7) aufweisen.
Planetenradträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (7) fluidisch mit einem weiteren Kanalabschnitt (8) in Verbindung steht, der sich über eine vorgegebene Erstreckung in Achsrichtung (A) des Planetenradträgers (1) ausdehnt und dort einen Auslass (9) für Schmiermittel aufweist.
Planetenradträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige Abschnitt (2) und der mindestens eine Schmiermittelkanal (7) separat gefertigt und dann miteinander verbunden sind.
Planetenradträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige Abschnitt (2) aus Metall, insbesondere aus Blech, besteht und der Schmiermittelkanal (7) aus Kunststoff besteht.
Planetenradträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige Abschnitt (2) und der mindestens eine Schmiermittelkanal (7) durch eine Rast- oder Clipverbindung (10, 11) miteinander verbunden sind.
Planetenradträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige Abschnitt (2) mindestens eine der Auflagefläche des Schmiermittelkanals (7) auf dem scheibenförmigen Abschnitt (2) entsprechende Vertiefung (12) aufweist.
Planetenradträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (7) als im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmiger Kanal ausgebildet ist und dass der weitere Kanalabschnitt (8) als im wesentlichen zylindrischer Kanal ausgebildet ist.
Planetenradträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Kanalabschnitt (8) konzentrisch zur Achse eines Planetenrades (3) verläuft.
Planetenradträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (9) des weiteren Kanalabschnitts (8) in eine Bohrung (13), insbesondere in eine Sackbohrung, einer Achse (14) mündet, die über die Lagerung (5) das Planetenrad (3) trägt.
Planetenradträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (14) eine Querbohrung (15) aufweist.
Planetenradträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schmiermittelkanal (7) an der Seite (6) des scheibenför migen Abschnitts (2) angeordnet ist, die der Seite (16) gegenüberliegt, an der die Achse (14) angeordnet ist.
Planetenradträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (5) als Nadelkranz ausgebildet ist.
Planetenradträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den scheibenförmigen Abschnitt (2) des Planetenradträgers (1) in dessen radial äußeren Bereich ein sich in Achsrichtung (A) erstreckendes Versteifungselement (17) anschließt.
Planetenradträger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (17) als Ringelement ausgebildet ist.
Planetenradträger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (17) über seinen Umfang eine Anzahl Unterbrechungen (18) aufweist.
Planetenradträger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Unterbrechungen (18) der Anzahl der vom Planetenradträger (1) getragenen Planetenräder (2) entspricht.
Planetenradträger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige Abschnitt (2) samt Versteifungselement (17) als Blechumformteil ausgebildet ist.
Planetenradträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er von einer Welle (19) getragen wird, die als Hohlwelle ausgebildet ist und Radialbohrungen (20) zum Durchtritt von Schmiermittel aufweist.
Planetenradträger nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Radialbohrung (20) dem Einlass (21) eines Schmiermittelkanals (7) benachbart ist.
Planetenradträger nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Radialbohrung (20) und dem Einlass (21) eines Schmiermittelkanals (7) ein Axiallager (22) angeordnet ist.
Planetenradträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang des scheibenförmigen Abschnitts (2) drei Planetenräder (3) angeordnet sind.