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Die
Erfindung betrifft die Anordnung eines Planetenrad in einem Planetengetriebe,
insbesondere einem Planetengetriebe eines Kraftfahrzeuges.
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Nutzfahrzeuggetriebe
mit einer hohen Anzahl an Gangstufen weisen häufig ein an das Hauptgetriebe
mit seinen Gangstufen angeschlossenes Bereichsgruppengetriebe auf.
Mit einem Bereichsgruppengetriebe lässt sich die Gesamtübersetzung des
Hauptgetriebes vergrößern, indem
alle Gangstufen des Hauptgetriebes mit jeder Gangstufe des Bereichsgruppengetriebes
zusammen genutzt werden können
und in wenigstens einer Gangstufe des Bereichsgruppengetriebes die Übersetzung
der Gangstufen des Hauptgetriebes untersetzt bzw. übersetzt wird.
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Ein
Bereichsgruppengetriebe für
Kraftfahrzeuge ist beispielsweise aus der
DE 41 21 709 A1 bekannt
geworden. Mit einem derartigen, dem Hauptgetriebe nachgeschalteten
Planetengetriebe besteht die Möglichkeit,
das Kraftfahrzeug im Rahmen seiner Gangstufen des Hauptgetriebes
jeweils in zwei unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen zu betreiben.
In einer ersten ins Langsame übersetzten
Schaltstufe des Bereichsgruppengetriebes ist das Hohlrad des Planetengetriebes über eine Schaltkupplung
an das Getriebegehäuse
gekuppelt, so dass die Abtriebswelle des Bereichsgruppengetriebes
eine geringere Drehzahl als die Ausgangswelle des Hauptgetriebes
aufweist. in einer zweiten Schaltstufe erfolgt ein direkter Durchtrieb
von der Ausgangswelle des Hauptgetriebes auf die Abtriebswelle des
Bereichsgruppengetriebes, wobei über eine
Schaltkupplung die direkte Verbindung zwischen der Ausgangswelle
des Hauptgetriebes und der Ausgangswelle der Bereichsgruppe hergestellt wird.
Die Schalteinrichtung ist sehr aufwendig gestaltet.
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Aus
der
DE 4439976 A1 schließlich ist
ein Planetengetriebe für
ein Kraftfahrzeug bekannt geworden, bei dem Axialkräfte aus
einer Schrägverzahnung
des Planetengetriebes mit Hilfe von Druckkämmen aufgenommen und in sonstige
Bereiche des Getriebes abgeleitet werden. Dabei sind die Druckkämme nur
derart angeordnet, dass sie lediglich die im Zugbetrieb des Fahrzeugs
auftretenden Kräfte
aufnehmen können.
Die Planetenbolzen sind mit dem Planetenträger fest verbunden und sind
an einer relativen Drehung zum Planetenträger gehindert. Diese Verbindung
ist üblicherweise
eine formschlüssige Verbindung.
Eine Presspassung des Bolzens im Planetenträger kann diese Verbindung noch
unterstützen
bzw. ersetzen. Die auf die Planetenbolzen einwirkenden Belastungen
in den Zug- und Schubphasen des Fahrzeugs belasten immer die gleichen
Bereiche des Planetenbolzens, was noch verstärkt wird, wenn, wie in der
DE 4439976 A1 gezeigt,
die Belastungen aus dem Schubbetrieb nicht mit Hilfe von Druckkämmen aufgenommen
wird und statt dessen vom Planetenbolzen zu übernehmen ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ausgehend
vom vorgenannten Stand der Technik Belastungsschäden für Planetenbolzen eines Planetengetriebes
zu verringern.
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Die
Aufgabe wird gelöst
mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen. Ausgestaltungen sind
Gegenstand eines Unteranspruchs.
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Erfindungsgemäß wird in
einem Planetengetriebe der vorher beschriebenen Art die Lagerung und
Befestigung der Planetenbolzen im Planetenträger eines Planetengetriebes
verbessert, insbesondere eines Planetengetriebes eines Kraftfahrzeuges und
dabei insbesondere eines Planetengetriebes, das als ein Bereichsgruppengetriebe
einem Hauptgetriebe in Einvorgelegewellen-Bauweise oder Zweivorgelegewellen-Bauweise
mit Drehmomentverteilung nachgeordnet ist. Dazu werden die Planetenbolzen
im Planetenträger
zur Bildung einer zumindest partiellen Verdrehungsmöglichkeit
der Planetenbolzen im Planetenträger
in seiner Umfangsrichtung unfixiert und bewusst spielbehaftet sowie
drehlagerungsfrei angeordnet. Unter drehlagerungsfrei ist hier zu
verstehen, dass keine Drehlagerung für den Planetenbolzen in Form
eines speziellen Drehlagers vorgesehen ist. Der Planetenbolzen ist
in seiner axialen Richtung fixiert angeordnet zur Vermeidung eines
spielbedingten axialen Wanderns des Planetenbolzens.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bildet das Planetengetriebe
ein einem Hauptgetriebe eines Nutzfahrzeugs in der Drehmomentübertragung
nachgeordnetes Bereichsgruppengetriebe.
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Durch
die bewusst spielbehaftete Anordnung des Planetenbolzens ist es
dem Planetenbolzen ermöglicht,
sich undefiniert zu drehen und damit seine Position in Umfangsrichtung
relativ zum Planetenträger
undefiniert zu ändern.
Unter undefiniert ist hier zu verstehen, dass der Grad der Verdrehung
nicht bestimmt ist. Auf diese Weise verteilt sich die auf den Bolzen
einwirkende Kraft während
der Lebensdauer des Planetenbolzens undefiniert aber gleichmäßig auf
seinem Umfang. Die sich auf dem Planetenbolzen einstellende Lastzone
wandert auf diese Weise nach und nach über den gesamten Planetenbolzen. Ein
Ermüdungsbeginn
des Bauteils Planetenbolzen wird damit erst deutlich später eintreten.
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Der
Anordnung des Bolzens im Planetenträger wird bewusst keine Lagereigenschaft
verliehen, die mit der Notwendigkeit einer entsprechenden Bearbeitung
und Schmierung der Kontaktflächen
verbunden wäre.
Vielmehr soll der Planetenbolzen eine beliebige und nicht definierte
Drehbewegung vollführen
dürfen,
wozu auf eine form- oder reibschlüssige Verbindung, wie für derartige
Bauteile im Stand der Technik bisher üblich, verzichtet wird.
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Die
Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Anordnung des Planetengetriebes und
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2 das
Planetengetriebe mit Schalteinrichtung.
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Ein
Schaltgetriebe 2 für
ein Fahrzeug weist in einem Getriebegehäuse 4 ein Hauptgetriebe 6 und ein
an das Hauptgetriebe 6 anschließendes Bereichsgruppengetriebe
in Form eines Planetengetriebes 8 auf. Das Planetengetriebe 8 umfasst
einen Planetenträger 10,
der mit der Abtriebswelle 12 des Schaltgetriebes 2 als
ein gemeinsames Bauteil ausgeführt
ist. An der Abtriebswelle 12 ist ein Abtriebsflansch 14 befestigt
und die Abtriebswelle 12 ist im Getriebegehäuse 4 in
einer Lagerung 16 gelagert. Der Planetenträger 10 weist
mehrere auf seinem Umfang verteilte Planetenbolzen 18 auf,
von denen hier ein Planetenbolzen gezeigt ist. Auf dem Planetenbolzen 18 ist
das Planetenrad 20 in einer Rollenlagerung 22 gelagert
(2). Üblicherweise
sind auf dem Umfang des Planetenträgers 10 drei bis fünf Planetenräder 20 verteilt
angeordnet. Das Planetenrad 20 ist außen von einem Hohlrad 24 umgeben,
das eine Verzahnung 26 aufweist, die in eine Verzahnung 28 am Getriebegehäuse 4 eingreifen
kann. Zwischen dem Sonnenrad 52 und der Abtriebswelle 12 bzw.
dem Planetenträger 10 ist
eine Hülse 50 angeordnet,
die der Ölführung zwischen
den Wellen dient. Ebenfalls der Ölführung dient
eine Hülse 54,
die zwischen der Hauptwelle 44 und dem Sonnenrad 52 vorgesehen ist.
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Der
Planetenträger 10 weist
auf der der Abtriebswelle 12 gegenüber liegenden Seite des Planetengetriebes 8 einen
Fortsatz 36 auf, an dem der Planetenträger 10 durch ein Rollenlager 38 im
Getriebegehäuse 4 gelagert
ist. Eine Vorgelegewelle 30 des Hauptgetriebes 6 ist
durch eine Lagerung 32 und eine Vorgelegewelle 40 des
Hauptgetriebes 6 ist durch eine Lagerung 42 im
Getriebegehäuse 4 gelagert.
Die Hauptwelle 44 des Hauptgetriebes 6 trägt an ihrem
Ende ein Zahnrad 46 der Rückwärtsgangübersetzung. Das Zahnrad 46 ist
auf der Hauptwelle 44 mit leichtem radialen Spiel angeordnet,
was für
ein Schaltgetriebe mit einer Leistungsverzweigung auf zwei Vorgelegewellen
typisch ist. Am Ende der Hauptwelle 44 nach der 1 ist
ein Zapfen 45 vorgesehen. Das Sonnenrad 52 ist
auf dem Zapfen 45 der Hauptwelle 44 angeordnet,
wobei sich nach der 1 die Hauptwelle 44 im
Sonnenrad 52 abstützt.
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Auf
dem Sonnenrad 52 sind in der hier gezeigten Ausführungsform
zwei Druckkämme 56 und 58 angeordnet
(2), die eine axiale Bewegung des Planetenrades 20 relativ
zum Sonnenrad 52 verhindern, aber eine Anlage des Planetenrades 20 an die
Druckkämme
erlauben, um eine axial gerichtete Kraft aufzunehmen, die aus einer
Schrägverzahnung des
Planetengetriebes 8 resultiert. Zwei weitere Druckkämme 60 und 62 sind
radial innerhalb des Hohlrades 24 angeordnet und erlauben
ebenfalls eine Anlage des Planetenrades 20. Die beiden Druckkämme 60 und 62 verhindern
eine axiale Bewegung des Planetenrades 20 relativ zum Hohlrad 24.
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Eine
Schiebemuffe 66 weist eine erste Innenverzahnung als Schaltverzahnung 68 auf,
die in eine Schaltverzahnung 70 auf dem Sonnenrad 52 eingreift
und eine drehfeste Verbindung zwischen der Schiebemuffe 66 und
dem Sonnenrad 52 herstellt (2). Zur
Bildung einer drehfesten Verbindung zwischen der Schiebemuffe 66 und
der Hauptwelle 44 weist die Schiebemuffe 66 eine
zweite Innenverzahnung 72 auf, die in eine Außenverzahnung 74 an der
Hauptwelle 44 eingreift.
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Zur
Herstellung einer wahlweise drehfesten Verbindung der Hauptwelle 44 mit
dem Planetenträger 10 zur
Bildung einer direkten Verbindung des Hauptgetriebes 6 mit
der Abtriebswelle 12 bei gleich bleibender Drehzahl weist
die Schiebemuffe 66 eine Schaltverzahnung 76 auf,
die in eine Schaltverzahnung 78 am Fortsatz 36 des
Planetenträgers 10 eingreifen
kann.
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In 2 wird
in der oberen Hälfte
des Planetengetriebes 8 die Schaltstellung der Schiebemuffe 66 dargestellt,
die über
die Schaltverzahnungen 68 und 70 eine drehfeste
Verbindung zwischen der Hauptwelle 44 und dem Sonnenrad 52 ermöglicht.
In der unteren Hälfte
ist die Schaltstellung der Schiebemuffe 66 dargestellt,
die über
die Schaltverzahnungen 76 und 78 eine direkte
Verbindung der Hauptwelle 44 mit dem Planetenträger 10 zeigt.
In dieser Schaltstellung läuft
das Planetengetriebe 8 lastfrei, weil das gesamte Drehmoment über den
Planetenträger 10 übertragen
wird. Zwischen den beiden Schaltstellungen ist eine Neutralstellung
möglich.
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In
der 2 ist das Planetenrad 20 auf dem Planetenbolzen 18 in
der Rollenlagerung 22 gelagert. Anstatt mehrerer Zylinderrollenlager
als Rollenlagerung 22 kommt auch ein mehrreihiges Lager
in Betracht, beispielsweise ein zweireihiges Nadellager. Der Planetenbolzen 18 ist
im Planetenträger
derart angeordnet, dass er undefinierte Drehbewegungen ausführen kann.
Unter undefiniert ist hier zu verstehen, dass der Grad der Verdrehung
nicht bestimmt ist. Hierdurch ist der Planetenbolzen potentiell
auch axial verschiebbar, so dass er axial festgelegt werden muss.
Dies geschieht einerseits durch eine Kante 84 am Fortsatz 36 und
andererseits durch einen topfförmigen
Ring 86, der hier zwischen dem Planetenbolzen 18 und
der Lagerung 16 im Getriebegehäuse 4 eingespannt
ist. Prinzipiell kann der Planetenbolzen 18 auch durch
Sicherungsringe axial gehalten werden.
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- 2
- Schaltgetriebe
- 4
- Getriebegehäuse
- 6
- Hauptgetriebe
- 8
- Planetengetriebe
- 10
- Planetenträger
- 12
- Abtriebswelle
- 14
- Abtriebsflansch
- 16
- Lagerung
- 18
- Planetenbolzen
- 20
- Planetenrad
- 22
- Rollenlagerung
- 24
- Hohlrad
- 26
- Verzahnung
- 28
- Verzahnung
- 30
- Vorgelegewelle
- 32
- Lagerung
- 34
- Innenverzahnung
- 36
- Fortsatz
- 38
- Rollenlager
- 40
- Vorgelegewelle
- 42
- Lagerung
- 44
- Hauptwelle
- 45
- Zapfen
- 46
- Zahnrad
- 48
- Hülse
- 50
- Hülse
- 52
- Sonnenrad
- 54
- Hülse
- 56
- Druckkamm
- 58
- Druckkamm
- 60
- Druckkamm
- 62
- Druckkamm
- 64
- Laufverzahnung
- 66
- Schiebemuffe
- 68
- Schaltverzahnung
- 70
- Schaltverzahnung
- 72
- Innenverzahnung
- 74
- Außenverzahnung
- 76
- Schaltverzahnung
- 78
- Schaltverzahnung
- 84
- Kante
- 86
- Ring