DE102011076521A1

DE102011076521A1 - Gehäuseseitige Befestigungsanordnung eines Hohlrades

Info

Publication number: DE102011076521A1
Application number: DE102011076521A
Authority: DE
Inventors: Timo WEHLEN; Karl-Hermann Ketteler; Michael Donaubauer; Stephan Scharr; Patrick Kniess
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2012-11-29
Also published as: WO2012159788A1

Abstract

Es wird eine gehäuseseitige Befestigungsanordnung eines Hohlrades (1) eines Planetenradsatzes mit einem Lagerschild (2) zum Lagern einer Abtriebswelle des Planetenradsatzes für einen elektrischen Fahrantrieb vorgeschlagen, wobei zwischen dem Lagerschild (2) und einem das Hohlrad (1) aufnehmenden Hohlradträger (3) ein Verbindungsabschnitt (4) zum Übertragen des Hohlradmomentes vorgesehen ist, und wobei der Verbindungsabschnitt (4) derart gestaltet ist, dass der Verbindungsabschnitt (4) in Bezug auf den Hohlradträger (3) zumindest eine geringere radiale Steifigkeit aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gehäuseseitige Befestigungsanordnung eines Hohlrades einer Planetenradstufe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Beispielsweise aus der Druckschrift EP 0 230 843 B1 ist ein System zur elastischen Befestigung eines Innenkranzes eines Planetengetriebes im Verhältnis zu einer feststehenden Querplatte bekannt. Die Befestigung umfasst eine Platte, an der eine Scheibe befestigt ist, in der axial ausgerichtete Nadeln gehalten sind. Die Nadeln greifen jeweils in Einschnitte an dem äußeren Umfang des Innenzahnkranzes ein. Jeder Einschnitt weist zwei gegenüberliegende Zähne auf, zwischen denen die in den Einschnitt eingreifende Nadel gehalten wird. Da die Nadeln im Boden von Längsschnitten der Scheibe eingelassen sind und die Abschlussränder der Längsschlitze ein Profil aufweisen, wird eine bestimmte Biegung der Nadeln ermöglicht. Somit ergibt sich eine Veränderung der Flexibilität bei den Nadeln. Es hat sich gezeigt, dass die bekannte Befestigung des Innenkranzes aufgrund der Vielzahl der erforderlichen Bauteile konstruktiv aufwändig und kostenintensiv ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gehäuseseitige Befestigungsanordnung eines Hohlrades der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche möglichst konstruktiv einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen und der Zeichnung.
Demnach wird eine gehäuseseitige Befestigungsanordnung eines Hohlrades bzw. eine Hohlradanbindung einer Planetenstufe bzw. eines Planetengetriebes beispielsweise als Zwischengetriebe für einen elektrischen Fahrantrieb vorgeschlagen. Um einerseits eine ausreichende Abstützung des Hohlrades an dem Gehäuse und andererseits eine optimale Schwingungsabkopplung zu realisieren, kann ein eine ausreichende Torsionssteifigkeit zum Aufnehmen des Hohlradmomentes aufweisendes Lagerschild oder dergleichen mit einem Verbindungsabschnitt mit geringer radialer Steifigkeit und folglich hoher radialer Nachgiebigkeit vorgesehen sein, an dem ein Hohlradträger zum Aufnehmen des Hohlrades vorgesehen ist.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Gestaltung der Hohlradanbindung mit dem einerseits steif ausgeführten Lagerschild oder Flanschring, um eine ausreichend hohe Torsionssteifigkeit zum Abstützen der Hohlradmomente zu gewährleisten, und andererseits mit dem zumindest in radialer Richtung weichen Verbindungsabschnitt, werden nur begrenzt Schwingungen aus dem Planetenradsatz auf das Gehäuse übertragen, so dass die Getriebeakustik positiv beeinflusst wird. Zudem ergibt sich aus der geringen radialen Steifigkeit und der damit verbundenen hohen Nachgiebigkeit eine positive Beeinflussung der Bauteillebensdauer insbesondere bei einer möglichen Überbestimmung der Planetenradsatzlagerung oder bei Schiefstellung der Bauteile des Planetengetriebes.
Aufgrund der vorzugsweise einteiligen Bauweise der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung ergeben sich nicht nur geringe Herstellungskosten, sondern auch eine vereinfachte Montage. Die besonders geringe radiale Steifigkeit bei dem Verbindungsabschnitt bewirkt zudem einen zusätzlichen Bewegungsfreiheitsgrad des Hohlrades in radialer Ebene.
Um die elastische bzw. weiche Anbindung über den Verbindungsabschnitt zwischen dem Lagerschild und dem Hohlradträger realisieren zu können, sind gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung mehrere Ausnehmungen oder dergleichen über den Umfang vorgesehen, so dass mehrere möglichst dünnwandige und schmale Stege oder dergleichen als Verbindungsabschnitt zur Schwingungsdämpfung bzw. -entkopplung verbleiben. Auf diese Weise kann der Verbindungsabschnitt mit möglichst wenig Material ausgeführt werden. Zur weiteren Materialreduzierung können Hinterdrehungen oder Hinterschneidungen zum Beispiel im Bereich der durch die Längsnuten oder Langlöcher gebildeten Stege an dem Verbindungsabschnitt vorgesehen werden. Die Nuten bzw. Langlöcher und Hinterdrehungen bzw. Hinterschneidungen sind mit entsprechenden Radien versehen, um Spannungsspitzen zu vermeiden.
Der Hohlradträger kann vorzugsweise derart ausgebildet sein, dass dieser im Inneren das als steifes Bauteil ausgeführte Hohlrad aufnehmen kann. Um die drehfeste Verbindung zwischen dem Hohlradträger und dem Hohlrad mit einem gewissen Spiel in Drehrichtung auszugestalten, kann beispielsweise eine formschlüssige Verbindung in Form von Stiften oder einer Verzahnung zwischen dem Hohlrad und dem Hohlradträger vorgesehen werden, wobei das Hohlrad über die Verzahnung oder die Stifte in den Hohlradträger eingehängt und zusätzlich axial bzw. durch einen Sprengring axial gesichert wird. Es ist auch denkbar, dass das Hohlrad in den Hohlradträger eingeklebt wird.
Die vorliegende Erfindung beansprucht somit die separat vorgeschlagene Befestigungsanordnung des Hohlrades an einem Gehäuse. Ferner wird auch die Befestigungsanordnung im Zusammenhang mit einem elektrischen Fahrantrieb beansprucht, der beispielsweise als Achsantrieb oder auch als Einzelradantrieb ausgebildet sein kann. Dazu kann eine Welle der elektrischen Maschine zum Beispiel über das Sonnenrad mit dem als Zwischengetriebe fungierenden Planetenradsatz gekoppelt sein, wobei der Planetenradträger zum Beispiel einen koaxialen Abtrieb realisiert. Es ist auch möglich, dass der Planetenradträger mit einer Zwischenwelle verbunden ist, die wiederum über eine Stirnradstufe mit einem achsversetzten bzw. achsparallelen Abtrieb gekoppelt ist.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung weiter erläutert. Die einzige Figur der Erfindung zeigt eine mögliche Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen gehäuseseitigen Befestigungsanordnung eines Hohlrades 1 einem als Zwischengetriebe ausgebildeten Planetenradsatz für einen nicht weiter dargestellten elektrischen Fahrantrieb eines Fahrzeuges.
Die vorgeschlagene Befestigungsanordnung bzw. Hohlradanbindung ist bevorzugt als einteiliges Bauteil ausgeführt. Dazu umfasst die Befestigungsanordnung ein besonders steif ausgeführtes Lagerschild 2, welches zum Lagern der Abtriebswelle bzw. der Stegwelle des Planetenradsatzes vorgesehen ist, und ein Hohlradträger 3 zur Aufnahme des Hohlrades 1 sowie einen das Lagerschild 2 mit dem Hohlradträger 3 verbindenden Verbindungsabschnitt 4 zur Übertragung des Hohlradmomentes. Als Werkstoff für die Befestigungsanordnung kann vorzugsweise eine Aluminiumlegierung oder dergleichen verwendet werden, während das Hohlrad 1 aus einem gehärteten Stahl oder dergleichen hergestellt ist.
Bei der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung ist der Verbindungsabschnitt 4 derart gestaltet, dass dieser in Bezug auf den Hohlradträger 3 zumindest eine geringere radiale Steifigkeit aufweist. Dadurch wird eine Befestigungsanordnung vorgeschlagen, bei der das Lagerschild 2 eine sehr hohe Steifigkeit für die Lagerung der Abtriebswelle des Planetenradsatzes aufweist und bei der der Verbindungsabschnitt 4 eine ausreichende Torsionssteifigkeit zum Aufnehmen bzw. Übertragen des Hohlradmomentes und zugleich eine geringe radiale Steifigkeit aufweist. Folglich realisiert der Verbindungsabschnitt 4 eine hohe radiale Nachgiebigkeit, so dass der nachgiebig gestaltete Verbindungsabschnitt einen Steifigkeitssprung zum Hohlradträger bzw. zum sehr steif gestalteten Lagerschild 2 realisiert. Somit wird das Geräuschübertragungsverhalten der vorgeschlagene Befestigungsanordnung optimiert.
Die Befestigungsanordnung ist zumindest abschnittsweise ringförmig oder hülsenförmig ausgeführt, wobei das Lagerschild 2 einen radial äußeren Abschnitt als Flansch aufweist, mit dem über eine Verschraubung 5 die gehäuseseitige Befestigung erfolgt. Ein radial innerer Abschnitt des Lagerschildes 2 dient zur Aufnahme eines Lagers 6, insbesondere eines Wälzlagers, um eine nicht weiter dargestellte Welle zum Beispiel die Abtriebswelle oder dergleichen in dem Lagerschild 2 aufnehmen zu können.
Der sich in axialer Richtung an das Lagerschild 2 anschließende Verbindungsabschnitt 4 weist eine Hinterdrehung bzw. Hinterschneidung 7 mit vorbestimmtem Radius R2 auf. Ferner sind über den Umfang des etwa ringförmigen bzw. hülsenförmigen Verbindungsabschnittes 4 mehrere Langlöcher 8 vorgesehen, so dass lediglich dünnwandige schmale Stege 9 zwischen den vorgesehenen Langlöchern 8 verbleiben. Auf diese Weise wird die Steifigkeit in radialer Richtung an dem Verbindungsabschnitt 4 reduziert, so dass das Hohlrad 1 durch den Verbindungsabschnitt 4 akustisch vorteilhaft nachgiebig angebunden ist. Dadurch ergibt sich eine vorteilhafte akustische Schwingungsentkopplung zwischen Hohlrad 1 und Gehäuse trotz ausreichend hoher Steifigkeit des Lagerschildes 2 und des Hohlradträgers 3 zur Abstützung des Hohlrades 1 am Gehäuse. Um Spannungsspitzen an dem Verbindungsabschnitt 4 zu vermeiden, weisen auch die Langlöcher 8 an ihren Endbereichen einen entsprechenden Radius R1 auf.
Der sich in axialer Richtung an den Verbindungsabschnitt 4 anschließende Hohlradträger 3 ist ebenfalls etwa ringförmig bzw. hülsenförmig ausgeführt. Der Hohlradträger 3 weist an seinem Innendurchmesser das drehfest mit dem Hohlradträger 3 verbundene Hohlrad 1 auf.
Bezugszeichenliste

1: Hohlrad
2: Lagerschild
3: Hohlradträger
4: Verbindungsabschnitt
5: Verschraubung
6: Lager
7: Hinterdrehung bzw. Hinterschneidung
8: Langloch
9: Steg
R1: Radius am Langloch
R2: Radius an der Hinterdrehung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0230843 B1 [0002]

Claims

Gehäuseseitige Befestigungsanordnung eines Hohlrades (1) eines Planetenradsatzes mit einem Lagerschild (2) zum Lagern einer Abtriebswelle des Planetenradsatzes für einen elektrischen Fahrantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lagerschild (2) und einem das Hohlrad (1) aufnehmenden Hohlradträger (3) ein Verbindungsabschnitt (4) zum Übertragen des Hohlradmomentes vorgesehen ist, wobei der Verbindungsabschnitt (4) derart gestaltet ist, dass der Verbindungsabschnitt (4) in Bezug auf den Hohlradträger (3) zumindest eine geringere radiale Steifigkeit aufweist.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerschild (2), der Verbindungsabschnitt (4) und der Hohlradträger (3) einteilig ausgebildet sind.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das etwa ringförmige Lagerschild (2) an einem radial äußeren Abschnitt einen Flansch zum Befestigen an einem Gehäuse und an einem radial inneren Abschnitt ein Lager (6) zum Aufnehmen einer Welle aufweist, wobei sich in axialer Richtung der Verbindungsabschnitt (4) anschließt, an dem der etwa ringförmige Hohlradträger (3) vorgesehen ist.
Befestigungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (4) zumindest eine Ausnehmung zum Reduzieren der radialen Steifigkeit aufweist.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausnehmung mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Langlöcher (8) mit vorbestimmtem Radius (R1) vorgesehen sind, zwischen denen dünnwandige Stege (9) gebildet sind.
Befestigungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (4) zum Verringern seiner radialen Dicke eine Hinterdrehung (7) mit vorbestimmtem Radius (R2) aufweist.
Befestigungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlradträger (3) an seinem Innendurchmesser formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindungen zum Befestigen des Hohlrades (1) aufweist.