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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung von Planetenradbolzen eines Planetengetriebes, welche durch Durchgangsbohrungen eines Planetenträgers hindurchgeführt sind und jeweils im Bereich eines axialen Endes eine Befestigungskontur aufweisen, wobei die Befestigungskonturen im montierten Zustand der Planetenradbolzen mit einem gemeinsamen, am Planetenträger vorgesehenen Befestigungselement derart in Wirkverbindung stehen, dass ein axiales Wandern und eine Relativverdrehung der Planetenradbolzen bezüglich des Planetenträgers verhinderbar ist.
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Bei Planetengetrieben müssen die, die Planetenräder tragenden Planetenradbolzen gegenüber dem Planetenträger gegen Verdrehen und axiales Wandern gesichert werden. Im Bereich von Stahlplanetenträgern wird dies häufig über Verstemmungen realisiert, während bei Planetenträgern aus Aluminium, bei welchen Verstemmungen aufgrund der niedrigeren Festigkeit des Materials nicht möglich sind, eine Sicherung über umgebende Bauteile, wie beispielsweise Ölfangstaubleche, bewerkstelligt wird. Verstemmungen bringen die Problematik mit sich, dass die Planetenradbolzen nach erfolgter Montage nicht mehr demontierbar sind. Die Sicherung über umgebende Bauteile führt dagegen dazu, dass diese häufig wesentlich aufwendiger und komplexer zu gestalten sind und zudem bei Relativbewegungen des jeweiligen Planetenradbolzens die Gefahr einer Beschädigung dieser Bauteile besteht. Es kommen daher auch häufig alternative Befestigungsanordnungen zur Anwendung, bei welchen die Sicherung der Planetenradbolzen über hierfür speziell vorgesehene Befestigungselemente realisierbar ist.
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Aus der
EP 0 369 597 B1 ist eine derartige Befestigungsanordnung von Planetenradbolzen bekannt, bei welcher die Bolzen durch Durchgangsbohrungen eines Planetenträgers hindurchgeführt sind und zudem jeweils im Bereich eines axialen Endes über eine Befestigungskontur in Form einer, in Querrichtung verlaufenden Nut verfügen. Am Planetenträger ist eine, ein Befestigungselement ausbildende Sicherungsscheibe vorgesehen, die über eine, der Anzahl an zu sichernden Planetenradbolzen entsprechende Zahl an Fahnen verfügt, die nach radial außen weisen und im montierten Zustand der Planetenradbolzen in die Nut des jeweils zugehörigen Bolzens eingreifen. Dabei wird eine formschlüssige Verbindung zwischen der Sicherungsscheibe und dem jeweiligen Planetenradbolzen ausgebildet, durch welche ein axiales Wandern und eine Relativverdrehung des Planetenradbolzens bezüglich des Planetenträgers verhindert werden. Um die Sicherungsscheibe dabei in der notwendigen Position in Umfangsrichtung zu halten, ist diese über einen Sicherungsstift gegen Verdrehen im Planetenträger fixiert.
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Zur Befestigung der Planetenradbolzen mitsamt der, auf diesen angeordneten Planetenrädern werden die Planetenradbolzen durch die jeweiligen Durchgangsbohrungen im Planetenträger hindurchgeführt und anschließend die Sicherungsscheibe im radialen Innenbereich des Planetenträgers platziert. Diese wird dann im Folgenden in Umfangsrichtung verdreht, so dass die radial ausgerichteten Fahnen in die, in Querrichtung ausgebildeten Nuten der Planetenradbolzen eingreifen und damit den Formschluss herstellen. Abschließend wird dann der Sicherungsstift zwischen Sicherungsscheibe und Planetenträger eingebracht und damit die Befestigungsanordnung gegen ungewolltes Lösen gesichert.
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Die Befestigungsanordnung der
EP 0 369 597 B1 weist jedoch den Nachteil auf, dass das Befestigungselement in Form der Sicherungsscheibe dabei geometrisch sehr aufwendig gestaltet ist, was den Herstellungsaufwand entsprechend erhöht. Zudem muss zumindest ein zusätzlicher Sicherungsstift eingebracht werden, um ein ungewolltes Lösen der Sicherung der Planetenradbolzen wirksam ausschließen zu können.
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Aus der
DE 102 36 753 A1 ist ein Planetenradsatz bekannt, bei dem alle Planetenradbolzen an einer Seite abgeflacht sind und unmittelbar neben dieser Abflachung am Außendurchmesser eine Umlaufnut aufweisen. Zur Axialsicherung der Planetenradbolzen ist in die Umlaufnut jedes Planetenradbolzens ein eigener Runddrahtring eingelegt. Dabei können sich die Runddrahtringe in Richtung der Planetenräder gegen eine ringförmige Anlageschulter des Planetenradträgers und in entgegengesetzter Richtung gegen ein in den Planetenradträger auf der den Planetenrägern abgewandten Seite des Planetenradträgers eingeclipstes Blech axial abstützen. Auch diese Befestigungsanordnung von Planetenradbolzen ist konstruktiv sehr aufwendig gestaltet.
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Aus der
US 4,998,909 A ist ein weiterer Planetenradsatz bekannt, bei dem alle Planetenradbolzen an einer Seite abgeflacht sind. Als Axialsicherung aller Planetenradbolzen in einer Richtung ist hierbei ein gemeinsamer Sprengring vorgesehen, der in eine Innennut des Planetenradträgers eingelegt ist und im montierten Zustand die Abflachungen der Planetenradbolzen umgreift. Zusätzlich ist axial zwischen dem Sprengring und den Anlageschultern der Abflachungen eine Einstellscheibe vorgesehen, welche die Abflachungen im montierten Zustand umgreift. Um dies zu ermöglichen, müssen die Planetenradbolzen nicht nur in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung gesehen gerichtet verbaut werden. Als Axialsicherung in die andere Richtung - vorliegend in Richtung der Planetenräder - kann an jedem der Planetenradbolzen ein eigener Sprengring vorgesehen sein, der dann in eine unmittelbar neben der Abflachung am Außendurchmesser des Planetenradbolzens angeordnete Umlaufnut eingesetzt ist und sich im montierten Zustand gegen eine ringförmige Anlageschulter des Planetenradträgers axial abstützen kann. Auch diese Befestigungsanordnung von Planetenradbolzen ist konstruktiv sehr aufwendig gestaltet.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Befestigungsanordnung für Planetenradbolzen eines Planetengetriebes zu schaffen, die sich durch einen geringen Herstellungsaufwand auszeichnet. Hierbei sollte zudem eine einfache Montage der Planetenradbolzen möglich, gleichzeitig aber auch deren zuverlässige Sicherung gewährleistet sein.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauffolgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass die Befestigungskonturen jeweils durch eine umlaufende Nut mit zumindest einer Abflachung gebildet sind und das Befestigungselement in Form eines Sprengrings vorliegt, der in radiale Richtung im Planetenträger geführt ist. Zudem ist zwischen der jeweiligen Nut und dem axialen Ende des jeweiligen Planetenradbolzens ein Ausbruch im Durchmesser des jeweiligen Planetenradbolzens vorgesehen, über welchen die jeweilige Nut bei Montage des Planetenradbolzens in eine axiale Überdeckung mit dem Sprengring bringbar ist. Schließlich ist ein Durchmesser der jeweiligen Nut derart gewählt, dass eine Relativverdrehung des jeweiligen Planetenradbolzens im Planetenträger ausgehend von einer Überdeckung der Abflachung oder des Ausbruchs mit dem Sprengring in Umfangsrichtung nur entgegen einer Federkraft des Sprengrings ausführbar ist.
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Dadurch, dass eine Sicherung der Planetenradbolzen über einen einfachen, am Planetenträger vorgesehenen Sprengring bewerkstelligt werden kann, ist der Herstellungsaufwand zum Ausbilden der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung deutlich vermindert. Des Weiteren zeichnet sich die Befestigungsanordnung durch eine leichte Montierbarkeit aus. Denn zur Montage der Planetenradbolzen müssen diese lediglich mit dem Ausbruch in Richtung des Sprengrings weisend durch die Durchgangsbohrung hindurchgeführt werden, so dass die jeweilige Nut in axiale Richtung mit dem Sprengring überdeckt. Anschließend wird der jeweilige Planetenradbolzen gegenüber dem Planetenträger verdreht, wobei sich der Sprengring hierbei elastisch in radialer Richtung aufbiegt und ab einer Überdeckung mit der Abflachung der jeweiligen Nut wieder zurückschnappt. In dieser Position fasst der Sprengring vollständig in die Nut ein, so dass eine axiale Bewegung des jeweiligen Planetenradbolzens bezüglich des Planetenträgers wirksam unterbunden wird. Zudem wird einer Relativverdrehung des Bolzens durch die Federkraft des Sprengrings, die zum radialen Aufweiten nötig ist, ein entsprechend hoher Widerstand entgegengesetzt. Insgesamt lässt sich also eine zuverlässige Fixierung der Planetenradbolzen im Planetenträger mit niedrigem Aufwand erreichen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Ausbruch im Durchmesser des jeweiligen Planetenradbolzens in axialer Richtung bis in die jeweilige Nut hineingezogen. Dadurch kann die, zum Durchführen des jeweiligen Planetenradbolzens durch die Durchgangsbohrung und zum in Überdeckung bringen der Nut mit dem Sprengring benötigte Kontur mit niedrigem Herstellungsaufwand ausgebildet werden.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die jeweilige Nut exzentrisch am jeweiligen Planetenradbolzen ausgebildet, wobei die Abflachung in der Nut am radial äußersten Bereich der Exzentrizität angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass bei der Verdrehung des Planetenradbolzens ausgehend von dem Ausbruch bis zur Abflachung der Nut ein homogener Kraftanstieg erreicht werden kann. Hierbei ist insgesamt eine geringere Kraft erforderlich, da der Sprengring beim Verdrehen keilähnlich aufgespannt wird.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, dass der Ausbruch am Durchmesser des Planetenradbolzens in radialer Richtung gebogen ausgeführt ist. Vorteilhafterweise kann hierdurch ein größerer Freigang zum Sprengring beim Hindurchführen des jeweiligen Planetenradbolzens durch die Durchgangsbohrung im Planetenträger erreicht werden.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist an einem, dem Sprengring abgewandten Ende des jeweiligen Planetenradbolzens eine Angriffskontur für ein Werkzeug vorgesehen. Dadurch wird in diesem Bereich eine Ansatzmöglichkeit für ein Werkzeug geschaffen, über welches der jeweilige Planetenradbolzen dann bei der Montage gegenüber dem Planetenträger verdreht werden kann. Diese Angriffskontur kann hierbei beispielsweise in Form eines Innensechskants, Torx, Schlitz oder einer anderen formschlüssigen Außenkontur vorliegen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist eine Führung des Sprengrings im Planetenträger durch eine, über den Umfang Unterbrechungen aufweisende Aufnahme bewerkstelligt, wobei die Unterbrechungen im Bereich der Durchgangsbohrungen für die Planetenradbolzen vorgesehen sind. Durch diese Maßnahme kann eine gute Führung des Sprengrings im Planetenträger erreicht werden, während gleichzeitig die, bei der Montage der Planetenradbolzen nötige radiale Aufweitung des Sprengrings im Bereich der Durchgangsbohrungen ermöglicht wird.
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Es ist eine weitere, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, dass ein, durch die Federkraft des Sprengrings im montierten Zustand des jeweiligen Planetenradbolzens hervorgerufenes Sicherungsmoment höher ist als ein, während des Betriebes des Planetengetriebes auftretendes und auf den jeweiligen Planetenradbolzen einwirkendes Verdrehmoment. Dies hat den Vorteil, dass die Federsteifigkeit des Sprengrings somit gezielt an die jeweilige Belastung angepasst und damit stets eine zuverlässige Fixierung der Planetenradbolzen garantiert ist.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
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Es zeigt:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Planetenträgers, bei welchem die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform Anwendung findet;
- 2 eine Schnittansicht der Befestigungsanordnung aus 1, geschnitten entlang einer Längsmittelachse eines Planetenradbolzens;
- 3A-3B perspektivische Ansichten des Planetenradbolzens aus 1 und 2; und
- 4 einen Querschnitt eines Planetenradbolzens, welcher gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gesichert werden kann, geschnitten im Bereich einer umlaufenden Nut.
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In 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eine Planetenträgers 1 im Bereich eines Planetenradbolzens 2 zu sehen, welcher über die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform gegen axiales Wandern, sowie eine Relativverdrehung bezüglich des Planetenträgers 1 gesichert ist. Der Planetenradbolzen 2 ist dabei durch eine Durchgangsbohrung 1.1 des Planetenträgers 1 hindurchgeführt und trägt üblicherweise auf seinem Außendurchmesser und im Bereich einer Tasche 1.2 des Planetenträgers 1 ein - hier nicht dargestelltes - Planetenrad, welches dabei bezüglich des Planetenradbolzens 2 eine Rotation ausführen kann. Um nun axiales Wandern, sowie die Relativverdrehung des Planetenradbolzens 2 zu unterbinden, steht dieser an einem axialen Ende 2.1 mit einem Sprengring 3 in Wirkverbindung, der in einer Aufnahme 1.3 des Planetenträgers 1 geführt ist. Diese Aufnahme 1.3 ist dabei über den Umfang des Planetenträgers 1 und im Bereich der jeweiligen Durchgangsbohrung 1.1 unterbrochen, so dass der Sprengring 3 an diesen Stellen eine radiale Aufweitung ausführen kann.
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Wie des Weiteren aus 2, einer Schnittansicht entlang der Längsmittelachse des Planetenradbolzens 2, ersichtlich ist, verfügt der Planetenradbolzen 2 im Bereich des axialen Endes 2.1 über eine umlaufende Nut 2.2, in welche der Sprengring 3 einfasst. An einem gegenüberliegenden, zweiten Ende 2.3 weist der Planetenradbolzen 2 zudem eine Angriffskontur 2.4 in Form eines Innensechskants auf. Über diese Angriffskontur 2.4 ist es möglich, mit Hilfe eines entsprechenden Werkzeuges den Planetenradbolzen 2 bei der Montage relativ zum Planetenträger 1 zu verdrehen.
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Zum besseren Verständnis des Zusammenwirkens der umlaufenden Nut 2.2 mit dem Sprengring 3 sind in den 3A und 3B zwei perspektivische Ansichten des Planetenradbolzens 2 im Bereich des ersten, axialen Endes 2.1 dargestellt. Wie aus 3A ersichtlich ist, ist im Bereich des axialen Endes 2.1 ein Ausbruch 2.5 im Durchmesser des Planetenradbolzens 2 vorgesehen, welcher in axialer Richtung bis in die Nut 2.2 hineingezogen und dabei in radialer Richtung gebogen ausgeführt ist. 3B zeigt den Planetenradbolzen 2 in einer, um 180° weiter gedrehten Lage. Wie dabei zu erkennen ist, verfügt die Nut 2.2 - quasi im gegenüberliegenden Bereich zum Ausbruch 2.5 - über eine Abflachung 2.6. Der Durchmesser der Nut 2.2 ist nun derartig groß gewählt, dass, außer in den, im Durchmesser reduzierten Bereichen des Ausbruchs 2.5 und der Abflachung 2.6, bei Verdrehung in der Durchgangsbohrung 1.1 eine Aufweitung des Sprengrings 3 hervorgerufen wird.
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Zur Montage wird der Planetenradbolzen 2 mit dem ersten, axialen Ende 2.1 voran durch die Durchgangsbohrung 1.1 hindurchgeführt, wobei dabei der Ausbruch 2.5 dem Sprengring 3 zugewendet ist, so dass die Nut 2.2 in eine axiale Überdeckung mit dem Sprengring 3 gebracht werden kann. Wird der Planetenradbolzen 2 nun aus dieser Position über ein Werkzeug und mittels der Angriffskontur 2.4 bezüglich des Planetenträgers 1 verdreht, so tritt die Nut 2.2 mit den nicht im Durchmesser reduzierten Bereichen mit dem Sprengring 3 in Kontakt. Dabei wird dessen elastische Aufweitung hervorgerufen, bis schließlich Abflachung 2.6 dem Sprengring zugewendet ist. In diesem Moment schnappt der Sprengring 3 zurück, so dass die in 2 dargestellte Endlage erreicht ist. Eine axiale Bewegung des Planetenradbolzens 2 wird dabei durch den eingreifenden Sprengring 3 in beide Richtungen verhindert, während eine Relativverdrehung zum Planetenträger 1 durch die Federkraft von Sprengring 3 unterbunden wird, da dieser bei in Kontakt treten mit den nicht im Durchmesser reduzierten Bereichen der Nut 2.2 erneut radial aufgeweitet werden muss. Hierbei wird durch die Federkraft des Sprengringes 3 ein derartig großes Sicherungsmoment hervorgerufen, dass auf den Planetenradbolzen 2 einwirkende Verdrehmomente, beispielsweise hervorgerufen durch das Schleppmoment oder sonstige äußere Einflüsse, keine Verdrehung des Planetenradbolzens 2 hervorrufen können.
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In 4 ist ein Querschnitt eines Planetenradbolzens 2' dargestellt, welcher mittels der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform gegen axiales Wandern und Verdrehen gesichert werden kann. Der Schnitt ist hierbei im Bereich einer Nut 2.2' und senkrecht zu einer Längsmittelachse des Planetenradbolzens 2' vollzogen, wobei die Blickrichtung in Richtung eines Ausbruchs 2.5' orientiert ist. Im Unterschied zu der im Vorfeld beschriebenen Variante, ist die Nut 2.2' in diesem Fall exzentrisch am Planetenradbolzen 2' ausgebildet, wobei eine Abflachung 2.6' in diesem Fall am radial äußersten Bereich der Exzentrizität platziert ist. Auf Seiten des Ausbruchs 2.5' weist die Nut 2.2' keine weitere Abflachung auf, sondern geht tangential in den Ausbruch 2.5' über.
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Bei einer Montage des Planetenradbolzens 2' und bei der damit einhergehenden Verdrehung kann dementsprechend ausgehend vom Ausbruch 2.5' ein homogener Kraftverlauf erreicht werden, bis schließlich die Abflachung 2.6' mit dem Sprengring 3 in Überdeckung kommt. Dabei kann diese Montage mit einer geringeren Kraft vollzogen werden.
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Mittels der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung kann folglich eine Sicherung von Planetenradbolzen 2 oder 2' im Planetenträger 1 mit niedrigem Aufwand und mit Hilfe einer schnell durchführbaren Montage erfolgen. Dabei ist insbesondere die Bauteilanzahl zum Durchführen dieser Sicherung stark begrenzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenträger
- 1.1
- Durchgangsbohrung
- 1.2
- Tasche
- 1.3
- Aufnahme
- 2, 2'
- Planetenradbolzen
- 2.1
- erstes axiales Ende
- 2.2, 2.2'
- Nut
- 2.3
- zweites axiales Ende
- 2.4
- Angriffskontur
- 2.5, 2.5'
- Ausbruch
- 2.6, 2.6'
- Abflachung
- 3
- Sprengring
