DE102010024597A1

DE102010024597A1 - Schutzdeckel für ein Planetengetriebe sowie Planetengetriebe mit dem Schutzdeckel

Info

Publication number: DE102010024597A1
Application number: DE201010024597
Authority: DE
Inventors: Dr. Smetana Tomas
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2011-12-22

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Abdeckung für ein Planetengetriebe vorzuschlagen, welche ein verbessertes Betriebsverhalten zeigt.
Hierzu wird ein Schutzdeckel 14 ausgebildet für ein Planetengetriebe 1 und ein Planetengetriebe 1 mit dem Schutzdeckel 14 vorgeschlagen, wobei das Planetengetriebe 1 einen Planetenträger 5 umfasst, der um eine zentrale Drehachse rotierbar ist, mit Kopplungsorganen 19, 20, welche eine Kopplung des Schutzdeckels 14 mit dem Planetenträger 1 ermöglichen, mit einem Deckelbereich 15, wobei sich der Deckelbereich flächig in radialer Richtung zu der zentralen Drehachse erstreckt, wobei der Schutzdeckel 14 einen Randbereich 16 aufweist, welcher für ein Umgreifen des Planetenträgers 5 ausgebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Schutzdeckel, ausgebildet für ein Planetengetriebe, wobei das Planetengetriebe einen Planetenträger umfasst, der um eine zentrale Drehachse rotierbar ist, mit Kopplungsorganen, welche eine Kopplung des Schutzdeckels mit dem Planetenträger ermöglichen, und mit einem Deckelbereich, wobei sich der Deckelbereich flächig in radialer Richtung zu der zentralen Drehachse erstreckt. Die Erfindung betrifft auch ein Planetengetriebe mit mindestens einem derartigen Schutzdeckel.
Planetengetriebe, die als Stirnraddifferenziale ausgebildet sind, werden beispielsweise in Automobilen zur Verteilung des Antriebsdrehmoments eingesetzt. Derartige Planetengetriebe umfassen oftmals ein Hohlrad, einen Planetenträger, Planeten und mindestens eine Sonne. Durch die Anordnung als Stirnraddifferenzial wird eine sehr kompakte Bauform erreicht. Allerdings muss bei der kompakten Bauweise sichergestellt werden, dass die Schmierung der Komponenten des Planetengetriebes ausreichend gewährleistet ist.
Dieser Problematik widmet sich zum Beispiel die Offenlegungsschrift DE 197 180 30 A1 , die einen Planetenradträger mit einer ringförmigen Ölstauscheibe betrifft und wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. Die ringförmige Ölstauscheibe ist an einem Korbbauteil des Planetenträgers radial außerhalb der Planetenradbolzen festgelegt und erstreckt sich so weit radial nach innen, dass ihr Innenumfang die in dem Planetenradbolzen vorgesehenen, axialen Schmierölbohrungen nach innen übergreift. Die ringförmige Ölstauscheibe ist als ein sicher am Innenumfang des Korbbauteiles über Rasthaken verrastendes Kunststoff-Formteil ausgebildet. Aus den Figuren ergibt sich, dass die Ölstauscheibe in einer axialen Draufsicht eine Sternform mit sechs Zacken aufweist, wobei jeder Zacken selektiv einen Planetenradbolzen bedeckt.
Gebiet der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Abdeckung für ein Planetengetriebe vorzuschlagen, welche ein verbessertes Betriebsverhalten zeigt. Diese Aufgabe wird durch einen Schutzdeckel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Planetengetriebe mit den Merkmalen des Anspruches 5 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Erfindungsgemäß wird ein Schutzdeckel vorgeschlagen, welcher für ein Planetengetriebe, insbesondere für ein Stirnradplanetengetriebe und im Speziellen für ein Stirnraddifferential für ein Fahrzeug ausgebildet ist. In der Ausbildung des Planetengetriebes als Stirnraddifferenzial dient es z. B. zur Verteilung des Antriebsmoments eines Fahrzeugs im Antriebsstrang. Das Planetengetriebe umfasst unter anderem einen Planetenträger, der um eine zentrale Drehachse rotierbar ist.
Der Schutzdeckel ist bevorzugt als ein Kunststoff-Formteil ausgebildet, bei alternativen Ausführungsformen kann der Schutzdeckel auch als ein Blechteil realisiert sein. Der Schutzdeckel weist Kopplungsorgane auf, welche eine Kopplung des Schutzdeckels mit dem Planetenträger ermöglichen. Besonders bevorzugt sind die Kopplungsorganen für eine formschlüssige, insbesondere verrastende Kopplung des Schutzdeckels mit dem Planetenträger ausgebildet. Beispielsweise können die Kopplungsorgane in den Planetenträger eingesteckt werden.
Ferner umfasst der Schutzdeckel einen Deckelbereich, welcher sich flächig in radialer Richtung zu der zentralen Drehachse erstreckt. Vorzugsweise umfasst die radiale Richtung eine Abweichung von weniger als ±20 Grad, insbesondere weniger als ±10 Grad zu einer Radialebene der zentralen Drehachse. Der Deckelbereich ist bevorzugt durchgängig und/oder geschlossen ausgebildet.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Schutzdeckel einen Randbereich aufweist, welcher den Planetenträger vorzugsweise umlaufend umgreift bzw. entsprechend ausgebildet ist. Bei der Erfindung wird somit Wert darauf legt, dass der Schutzdeckel den Planetenträger nicht nur stirnseitig bedeckt, sondern randseitig bevorzugt umlaufend umgreift. Besonders bevorzugt ist der Randbereich kreisförmig ausgebildet, so dass sich in einer axialen Draufsicht auf den Schutzdeckel eine kreisförmige Außenkontur ergibt.
Durch den vorzugsweise umlaufenden Randbereich wird ein im Betrieb des Planetengetriebes durch den Planetenträger und/oder den Schutzdeckel entstehender Strömungswiderstand auf ein geringes Maß reduziert. Insbesondere werden Planschverluste dieser zwei Komponenten verkleinert. Letztendlich resultiert der verbesserte Schutzdeckel in einer Erhöhung des Wirkungsgrades des Planetengetriebes und damit – insbesondere bei dem Einsatz in einem Fahrzeug – in einer Kraftstoff- und CO2-Reduzierung beim Betrieb des Planetengetriebes.
Durch die Erfindung ist sowohl der Schutzdeckel als solcher verbessert, als auch die Abdeckung des Planetenträgers verbessert, welcher – wie später noch beschrieben wird – konstruktionsbedingt eine Konturierung auf der Stirnseite aufweisen kann.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Randbereich einen durchgängig umlaufenden Randsteg auf. Dieser Randsteg ist vorzugsweise in einer geraden Hohlzylinderfläche koaxial und konzentrisch zu der zentralen Drehachse angeordnet. Der Randsteg erhöht die mechanische Stabilität des Schutzdeckels und kann zudem als eine Führungskontur bei der Montage des Schutzdeckels auf dem Planetenträger wirken. Bevorzugt ist der Randsteg in einem Längsschnitt durch die zentrale Drehachse L-förmig an den Deckelbereich angeformt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind in dem Randbereich umlaufend Öffnungen ausgebildet, die einen Öldurchtritt ermöglichen. Diese Öffnungen werden vorteilhaft eingesetzt, um eine ausreichende Schmierung des Planetengetriebes zu gewährleisten. Beispielsweise sind die umlaufenden Öffnungen als aneinandergereihte Fenster ausgebildet. Es ist insbesondere möglich, dass die Öffnungen in einem gewinkelten Übergangsbereich zwischen dem Deckelbereich und dem Randbereich angeordnet sind.
Bei einer möglichen konstruktiven Realisierung der Erfindung sind die Kopplungsorganen als parallel zu der zentralen Drehachse ausgerichtete Bolzen mit Formschlussenden ausgebildet. Beispielsweise können die Kopplungsorgane auch als Rasthaken realisiert sein. Die Kopplungsorgane greifen in Aufnahmeöffnungen ein, welche in den Planetenträger eingebracht sind. Alternativ ist auch eine Umkehrung möglich, so dass der Planetenträger Rasthaken oder Bolzen oder andere Kopplungsorgane aufweist, welche in Öffnungen oder Aufnahmen in dem Schutzdeckel eingreifen, die dann als Kopplungsorgane wirken. Besonders bevorzugt sind die Kopplungsorgane randseitig, insbesondere radial außerhalb zu den Bolzen des Planetengetriebes angeordnet.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Planetengetriebe, insbesondere ein Stirnradplanetengetriebe und im Speziellen ein Stirnraddifferenzial für ein Auto, welches einen Planetenträger und ein Hohlrad umfasst, wobei der Planetenträger innerhalb des Hohlrades angeordnet ist und zumindest der Planetenträger um eine zentrale Drehachse rotierbar ist. Optional sind Planetenträger und Hohlrad miteinander drehfest gekoppelt und rotieren im Betrieb gemeinsam um die zentrale Drehachse.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Planetengetriebe mindestens einen der Schutzdeckel nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist. Besonders bevorzugt weist das Planetengetriebe beidseitig einen derartigen Schutzdeckel auf, so dass der Planetenträger strömungstechnisch beidseitig verbessert ist.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst der Planetenträger mindestens ein konturiertes Umformteil, wobei die Bolzen für Planeten des Planetenträgers in dem Umformteil festgelegt sind. Eine derartige Konturierung könnte ohne entsprechende Schutzdeckel zu Strömungswiderständen und Planschverlusten führen. Auf der anderen Seite ist die Konturierung vorteilhaft, da diese zu einer Formstabilität bzw. Steifigkeit des Umformteils führt. Durch den erfindungsgemäßen Schutzdeckel, welcher die Konturierung des Umformteils stirnseitig abdeckt, werden diese Planschverluste bzw. Strömungswiderstände vermieden oder wenigstens vermindert.
In einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist das Umformteil in axialer Draufsicht eine sternförmige Form mit mindestens oder genau drei radial verlaufenden Erhöhungsbereichen auf, wobei zwischen den Erhöhungsbereichen Vertiefungen angeordnet sind, so dass die Konturierung gebildet wird. Gerade in dieser konstruktiven Gestaltung ist der Schutzdeckel besonders vorteilhaft, da dieser die sternförmige Form abdeckt.
In einem möglichen konkreten Ausgestaltung umgreift der Schutzdeckel, insbesondere die Randbereiche des Schutzdeckels die freien Ende der Erhöhungsbereiche, wobei diese einen Führungsdurchmesser für den Schutzdeckel bilden und den Schutzdeckel über die Randbereiche, insbesondere den Randsteg führen.
Eine weitere, mögliche Verbesserung sieht vor, dass der Schutzdeckel in einem radial inneren Randbereich flächig auf dem Planetenträger, insbesondere auf dem Umformteil aufliegt. Auf diese Weise ist auch der radial innere Randbereich strömungstechnisch abgeschlossen oder zumindest geschützt.
In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Randbereich des Schutzdeckels in radialer Richtung überlappend mit dem Hohlrad angeordnet ist. Durch diese konstruktive Ausgestaltung wird der Strömungswiderstand des Schutzdeckels weiter reduziert, da die Störungen, die aus dem Übergang zwischen Planetenträger und Hohlrad entstehen können, verkleinert sind. Es ist noch darauf hinzuweisen, dass der Randbereich, insbesondere der Randsteg, bevorzugt zwischen dem Planetenträger und dem Hohlrad angeordnet ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
1 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines Stirnraddifferenzials als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 ebenfalls in einer schematische dreidimensionale Darstellung eine Ansicht einer abgewandte Seite des Stirnraddifferenzials in der 1;
3 einen Schutzdeckel für das Stirnraddifferenzial gemäß der vorhergehenden Figuren;
4 das Stirnraddifferential der vorhergehenden Figuren in analoger Darstellung zu der 2 mit aufgesetztem Schutzdeckel;
5 eine schematische Längsschnittdarstellung durch eine zentrale Drehachse des Stirnraddifferenzials.
Die 1 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung ein Stirnraddifferenzial 1, welches zur Übertragung, Verteilung oder Zusammenführung von Drehmomenten in dem Antriebsstrang in einem Fahrzeug eingesetzt werden kann. Das Stirnraddifferenzial 1 umfasst ein Hohlrad 2 mit einer außen liegenden Stirnverzahnung, eine Mehrzahl von Planeten 3 – auch Planetenräder genannt, welche über Bolzen 4 in einem Planetenträger 5 drehbar gelagert sind. Ferner umfasst das Stirnraddifferenzial 1 zwei Sonnen 6, welche mit den Planeten 3 kämmen. Zentral ist eine Aufnahme 7 für eine Welle vorgesehen. Das Stirnraddifferenzial 1 weist bei den Sonnen 6, Planeten 3 sowie dem Hohlrad 2 ausschließlich Stirnradverzahnungen auf und kann daher sehr kompakt gebaut werden. Insbesondere sind die Komponenten Planeten 3, Planetenträger 5, Sonnen 6 und die Aufnahme 7 innerhalb, insbesondere in radialer Richtung überlappend mit dem Hohlrad 2 angeordnet. Die Bolzen 4 sind stirnseitig insbesondere öldicht abgeschlossen, so dass die Ölversorgung der Planeten 3 über andere Wege erfolgt.
Der Planetenträger 5, ausgebildet als ein Differentialkorb, umfasst ein vorderes Korbteil 8 und ein hinteres Korbteil 9, welche gemeinsamen den Planetenträger bilden. Beide Korbteile 8, 9 sind als ein Umformteil hergestellt, welche so konturiert sind, dass sich im montierten Zustand zwischen den Korbteilen 8, 9 Aufnahmeräume 10 für die Planeten 3 bilden. Zudem sind die Bolzen 4 in den Korbteilen 8, 9 festgelegt. In der Draufsicht zeigen die Korbteile 8, 9 ein sternförmiges Aussehen, wobei die Strahlen durch Erhöhungsbereiche 11 gebildet werden, zwischen denen Vertiefungen 12 angeordnet sind. Die Konturierungen der Korbteile 8, 9 dienen insbesondere dazu, diese Umformteile hinsichtlich der Steifigkeit zu optimieren. Im Bereich der Vertiefungen 12 sind die beiden Korbteile 8, 9 an radial nach innen ragende Laschen 13 des Hohlrades 2 mit diesem drehfest verbunden.
Die 2 zeigt das Stirnraddifferenzial 1 von der anderen Seite, wobei das hintere Korbteil 9 deutlicher zu erkennen ist.
Obwohl die Konturierungen der Korbteile 8, 9 vorteilhaft hinsichtlich der Steifigkeit sind, können die Vertiefungen 12 bei höheren Drehzahlen zu Planschverlusten und somit zu Wirkungsgradverlusten führen. Um derartige Verluste zu verringern und gleichzeitig die steifigkeitsoptimierte Form der Korbteile 8, 9 zu erhalten, wird ein Schutzdeckel 14, welcher in der 3 in einer schematischen dreidimensionale Darstellung gezeigt ist, sowohl auf das vordere Korbteile 8 als auch auf das hintere Korbteil 9 aufgesetzt.
Der Schutzdeckel 14 ist aus Kunststoff gefertigt und kann ausgehend von der Mitte in einen Deckelbereich 15 und einen Randbereich 16 unterteilt werden. Der Deckelbereich 15 erstreckt sich – wie es am besten in der 4 zu erkennen ist, die das Stirnraddifferenzial 1 mit aufgesetztem Schutzdeckel 14 auf dem hinteren Korbteile 9 in einer schematischen Darstellung zeigt – parallel zu den Erhöhungsbereichen 11 und deckt diese in Form einer Ringscheibe vollständig ab. Im Randbereich 16 ist ein umlaufender, senkrecht zum Deckelbereich 15 auskragender Randsteg 17 angebracht, welcher im montierten Zustand zwischen den radialen Stirnflächen 18 (1 und 2) der Erhöhungsbereiche 11 und dem Hohlrad 2 eingeführt wird. Die radialen Stirnflächen 18 erstrecken sich entlang eines Außendurchmessers des Korbteils 8, 9 bzw. des Planetenträgers 5 und bilden einen Führungsdurchmesser für den Randsteg 17 und damit für den Schutzdeckel 14.
Für eine mechanische Verrastung des Schutzdeckels 14 weist dieser drei axial ausgerichtete Bolzen 19 auf, welche einen pilzförmigen Fortsatz 20 tragen und die in Umlaufrichtung um 120 Grad versetzt angeordnet sind. Zur Aufnahme der durch die Bolzen 19 und Fortsatz 20 gebildeten Rasthaken weist das vordere bzw. das hintere Korbteil 9 jeweils Aufnahmeöffnungen 21 (1, schematisiert und 2) auf, die in den Erhöhungsbereichen 11 eingebracht sind. Die Aufnahmeöffnungen 21 sind radial außerhalb zu den Bolzen 4 angeordnet.
Die Schutzdeckel 14 weisen zusätzlich in Umlaufrichtung verteilte Öffnungen 22 auf, die einen Öldurchtritt ermöglichen, um das Stirnraddifferenzial 1 schmieren zu können. Die Öffnungen 22 sind in dem Randbereich 16 eingebracht und zwar derart, dass die Öffnungen 22 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung geöffnet sind. Somit wird durch die Öffnungen 22 ein Eckbereich in dem Schutzdeckel 14 ausgespart.
Die 5 zeigt in einem schematischen Längsschnitt das Stirnraddifferenzial 1 mit beidseitig aufgesetztem Schutzdeckel 14. Aus der Darstellung ist nochmals zu entnehmen, dass die Schutzdeckel 14 sehr eng bzw. flach an dem vorderen bzw. hinteren Korbteile 8, 9 anliegen. Radial außenseitig ragt der Randsteg 17 so weit unter das Hohlrad 2, dass dieses in radialer Richtung zumindest auf der linken Seite mit dem Hohlrad überlappt. Nachdem der Planetenträger 5 und das Hohlrad 2 miteinander drehfest gekoppelt sind, liegt der Randsteg 17 in einer umlaufenden Ausnehmung des Hohlrads 2.
Durch die Abdeckung der Erhöhungsbereiche 11 und insbesondere der Vertiefungsbereiche 12 wird erreicht, dass bei einer Rotation des Planetenträgers 5 der Strömungswiderstand und somit die Planschverluste gering gehalten werden, da auf das Ölbad nur die glatte Außenseite des Schutzdeckels 14, nicht jedoch die starke Konturierung der Korbteile 8, 9 wirkt.
Radial innseitig zeigt der Schutzdeckel 14 einen abgesetzten Anlagekragen 23, der flächig kontaktierend auf dem Korbteil 8 bzw. 9 anliegt. Der Anlagekragen 23 dichtet den Schutzdeckel radial innenseitig ab, so dass auch hier die Strömungsstörungen verkleinert sind.
Bezugszeichenliste

1: Stirnraddifferential
2: Hohlrad
3: Planeten
4: Bolzen
5: Planetenträger
6: Sonnen
7: Aufnahme
8: vorderes Korbteil
9: hinteres Korbteil
10: Aufnahmeräume
11: Erhöhungsbereiche
12: Vertiefungen
13: Laschen
14: Schutzdeckel
15: Deckelbereich
16: Randbereich
17: Randsteg
18: radiale Stirnflächen
19: Bolzen
20: Fortsatz
21: Aufnahmeöffnungen
22: Öffnungen
23: Anlagekragen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19718030 A1 [0003]

Claims

Schutzdeckel (14) ausgebildet für ein Planetengetriebe (1), wobei das Planetengetriebe (1) einen Planetenträger (5) umfasst, der um eine zentrale Drehachse rotierbar ist, mit Kopplungsorganen (19, 20), welche eine Kopplung des Schutzdeckels (14) mit dem Planetenträger (1) ermöglichen, mit einem Deckelbereich (15), wobei sich der Deckelbereich flächig in radialer Richtung zu der zentralen Drehachse erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzdeckel (14) einen Randbereich (16) aufweist, welcher für ein Umgreifen des Planetenträgers (5) ausgebildet ist.
Schutzdeckel (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (16) einen durchgängig umlaufenden Randsteg (17) aufweist.
Schutzdeckel (14) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Randbereich umlaufend Öffnungen (22) ausgebildet sind, die einen Öldurchtritt ermöglichen.
Schutzdeckel (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsorgane (19, 20) als axial zu der zentralen Drehachse ausgerichtete Bolzen (19) mit Formschlussenden (20) ausgebildet sind.
Planetengetriebe (1), insbesondere Stirnradplanetengetriebe und im speziellen ein Stirnraddifferential, mit einem Planetenträger (5) und mit einem Hohlrad (2), wobei der Planetenträger (5) innerhalb des Hohlrads (2) angeordnet ist und um eine zentrale Drehachse rotierbar ist, gekennzeichnet durch mindestens einen der Schutzdeckel (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Planetengetriebe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (5) als ein konturiertes Umformteil (8, 9) ausgebildet ist bzw. dieses umfasst, wobei die Bolzen (4) für Planeten (3) des Planetenträgers (5) in dem Umformteil (8, 9) festgelegt sind.
Planetengetriebe (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformteil (8, 9) eine sternförmige Form mit mindestens oder genau drei radial verlaufende Erhöhungsbereiche (11) aufweist, wobei der Schutzdeckel (14) die sternförmige Form abdeckt.
Planetengetriebe (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzdeckel (14), insbesondere der Randbereich (16), die freien Enden der Erhöhungsbereiche (11) umgreift.
Planetengetriebe (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzdeckel (14) in einem radial inneren Randbereich, insbesondere Anlagekragen (23), flächig auf dem Planetenträger (5) anliegt.
Planetengetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (16) in radialer Richtung überlappend mit dem Hohlrad (2) angeordnet ist.