DE102011081976A1

DE102011081976A1 - Planetenradgetriebe

Info

Publication number: DE102011081976A1
Application number: DE102011081976A
Authority: DE
Inventors: Harald Martini; Thorsten BIERMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2013-03-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Planetenradgetriebe mit zumindest einem Sonnenrad (1, 2) und zumindest einem koaxial und verdrehbar zu diesem angeordneten Planetenradträger (3), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Sonnenrad (1, 2) und Planetenradträger (3) eine radiale Lagerung vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Gleitring (4) zur Gleitlagerung von relativ zueinander drehbaren Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitring (4) an zumindest einem integrierten Federelement im Durchmesser verformbar ausgebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Planetenradgetriebe mit zumindest einem Sonnenrad und zumindest einem koaxial und verdrehbar zu diesem angeordneten Planetenradträger. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Gleitring zur Gleitlagerung von relativ zueinander drehbaren Bauteilen.
Beispielsweise befasst sich DE 10 2009 032 286 A1 mit einem Planetenradgetriebe. Dieses weist zwei Sonnenräder auf, von denen jedes Sonnenrad mit einem Satz Planetenräder in Eingriff steht, die von einem Planetenradträger getragen werden. Dabei werden die Sonnenräder durch die im Betrieb im Eingriff mit den Planetenrädern wirkenden Zahnkräfte radial zentriert. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung aus, dass die Zentrierung im lastfreien Zustand nicht gewährleistet ist, so dass die Position der Sonnenräder sehr weit aus der radialen Mittelposition geraten kann. Außerdem können im Betrieb trotz der wirkenden Zahnkräfte Ungleichgewichte an den Sonnenrädern auftreten. Zudem sind Fluchtungsfehler zwischen Sonnenrad und Planetenradträger möglich. All dies führt zu einem erhöhten Verschleiß und einer erhöhten Geräuschbildung. Das gilt umso mehr, wenn große Kräfte zwischen Planetenrädern und Sonnenrädern übertragen werden, wie insbesondere bei einem Differenzial.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Planetenradgetriebe und bei einer Gleitlagerung der vorgenannten Art Herstellung und Montage zu vereinfachen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und alternativ durch die Merkmale des Anspruchs 4 gelöst.
Es wird vorgeschlagen, in einem Planetenradgetriebe zwischen Sonnenrad und Planetenradträger eine radiale Lagerung vorzusehen. Auf diese Weise kann das Sonnenrad besonders einfach zentriert werden. Störungen aufgrund von Fluchtungsfehlern und Ungleichgewichten durch die Zahnkräfte können so sicher vermieden werden. Außerdem können die Anforderungen an die Fertigungstoleranzen der Verzahnung verringert und dadurch die Herstellungskosten reduziert werden. Zugleich ist es so möglich, die Achsabstände zwischen Planetenrädern und Sonnenrad zu verringern, wodurch der Bauraum reduziert wird.
Bevorzugt ist die Lagerung bauraum- und kostensparend als Gleitlagerung ausgeführt. Zur Gleitlagerung kann zumindest ein Gleitring radial zwischen Sonnenrad und Planetenradträger angeordnete sein.
Es ist von Vorteil, wenn der Gleitring unter geringfügiger radialer Vorspannung zwischen Sonnenrad und Planetenradträger angeordnet ist. Auf diese Weise kann das Sonnenrad genau zentriert und können die Achsabstände zwischen diesem und den Planetenrädern genau festgelegt werden.
Eine Sonnenradlagerung am Planetenradträger lässt sich auf einfache Weise dadurch erreichen, dass der Gleitring an einem am Sonnenrad axial vorstehenden Abschnitt angeordnet ist und radial außen mit einem zu diesem koaxial angeordneten Abschnitt am Planetenradträger in Gleitkontakt steht. Der Gleitring kann beispielsweise als Gleitbuchse an einem axial vorstehenden Nabenabschnitt des Sonnenrads angeordnet sein und radial außen mit einem koaxial angeordneten Führungsbund am Planetenradträger in Gleitkontakt stehen. Dabei dämpft der Gleitring zudem im Betrieb die Geräuschentwicklung zwischen Sonnenrad und Führungsbund.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Gleitring zur Gleitlagerung von relativ zueinander drehbaren Bauteilen vorgeschlagen, der an zumindest einem integrierten Federelement im Durchmesser verformbar ausgebildet ist. Hierdurch wird insbesondere die Montage bzw. die Befestigung des Gleitrings auf einem Bauteil erleichtert. So kann mittels einer elastischen Durchmessererweiterung oder Durchmesserreduzierung am Gleitring eine durch ein Hindernis im Montagebereich bedingte Durchmesserabweichung zwischen Montage- und Einsatzdurchmesser kompensiert werden. Der Gleitring kann beispielsweise auf ein Bauteil einfach elastisch kraft- und/oder formschlüssig aufgepresst, aufgesteckt oder aufgeschoben werden. Auf diese Weise wird eine besonders montagefreundliche elastische Schnappverbindung zur Fixierung des Gleitrings auf einem Bauteil ermöglicht. Beispielsweise kann der Gleitring zur Montage elastisch über einen Absatz gezogen werden, um ihn zur Fixierung hinter dem Absatz formschlüssig einfach einschnappen zulassen.
Ein solcher Gleitring kann besonders vorteilhaft in einem Planetenradgetriebe zur radialen Lagerung des Sonnerades am Planetenträger eingesetzt werden.
Bevorzugt weist das Federelement zumindest einen durch eine oder mehrere Aussparungen Gleitring gebildeten federnden Steg auf. Hierbei ist die Elastizität des Gleitrings insbesondere durch die Anzahl der integrierten Stege und deren Ausgestaltung, wie Stegbreite und Größe der Aussparungen, variabel einstellbar.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass die Aussparungen die Schmiermittelverteilung und Durchströmung am Gleitring fördern, insbesondere dienen die Aussparungen bei Stillstand des Gleitrings als Schmiermittelreservoir, in dem sich das Schmiermittel sammeln kann, um im Betrieb, insbesondere an der Gleitfläche, wieder verteilt zu werden.
In einer insbesondere hinsichtlich Elastizität, Schmiermittelverteilung und Herstellungsaufwand optimierten Ausgestaltung wird der Steg durch zwei Aussparungen am Gleitring gebildet und weist in Umfangsrichtung die Form eines rechtwinkligen „Z” auf. Die Aussparungen erstrecken sich dabei jeweils ausgehend von den gegenüberliegenden Ringrändern um die Stegbreite versetzt parallel zueinander quer zur Umfangrichtung. Sie enden jeweils eine Stegbreite beabstandet von dem dem jeweiligen Ausgangsrand gegenüberliegenden Ringrand.
Alternativ können auch andere federnd wirkende Stegformen vorgesehen sein.
Bevorzugt ist der Gleitring in Kunststoff ausgeführt.
Vorzugsweise sind mehrere in den Gleitring integrierte federnde Stege vorgesehen. Diese sind bevorzugt gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet, wodurch eine möglichst gleichmäßige elastische Ausbildung des Gleitrings und eine gleichmäßige Schmiermittelverteilung am Gleitring erreicht wird. Dabei begrenzen die Stege eine entsprechende Anzahl von Bogenabschnitten am Gleitring. Vorzugsweise ist an den radialen Innen- oder Außenseiten der Bogenabschnitte jeweils zumindest ein radialer Vorsprung ausgebildet, der zur Befestigung des Gleitrings in eine oder mehrere komplementäre Vertiefungen am Außen- bzw. Innenumfang eines Bauteils eingreifen kann. Zur Befestigung ist der Gleitring an einem Bauteil einfach elastisch aufpress-, aufsteck- oder aufschiebbar bis er in die Vertiefung/en fixiert einschnappt. Der Gleitring kann so mit Befestigung radial innen und Gleitkontakt radial außen oder mit Befestigung radial außen und Gleitkontakt radial innen angeordnet werden. Auf diese Weise wird eine einfache Einschnappfederung erreicht, durch die der Gleitring zur Montage im Durchmesser elastisch erweitert und in montiertem Zustand auf den Einsatzdurchmesser wieder reduziert oder umgekehrt zur Montage im Durchmesser elastisch reduziert und in montiertem Zustand auf den Einsatzdurchmesser wieder erweitert ist.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind in den Gleitring drei gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete federnde Stege integriert. Diese begrenzen am Gleitring drei Bogenabschnitte, an deren radialen Innenseiten jeweils ein sich in Umfangsrichtung erstreckender radialer Vorsprung ausgebildet ist. Eine Fixierung des Gleitrings auf einem Bauteil kann dabei auf einfache Weise dadurch erreicht werden, dass am Außenumfang des Bauteils eine einfach herstellbare Ringnut ausgebildet ist, in die die Vorsprünge am Gleitring eingreifen.
In einem Planetenradgetriebe kann so zur radialen Sonneradlagerung der Gleitring in einer Ringnut am Außenumfang des vorstehenden Nabenabschnitts des Sonnenrads einfach fixiert werden. Ein, insbesondere temperaturbedingtes, Lösen des Gleitrings am Nabenabschnitt wird auf diese Weise sicher vermieden.
Die beschriebene Erfindung kann vorzugsweise in Fahrzeugen eingesetzt werden, ist aber nicht auf diese beschränkt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Planetenradgetriebe als ein Stirnraddifferenzial in Planetenbauweise ausgebildet. Bei dieser Ausgestaltung weist der Planetenradträger zwei Sätze Planetenräder auf, die jeweils mit einem Sonnenrad in Eingriff stehen. Dabei kämmt ein Planetenrad des einen Satzes jeweils mit einem Planetenrad des anderen Satzes. Vorzugsweise ist am Planetenradträger ein Antriebsrad vorgesehen, über das eine Leistung in das Stirnraddifferenzial übertragbar ist. Jedes der Sonnenräder ist jeweils am Planetenradträger radial gelagert und zugleich mit einer Achswelle verbunden, über die jeweils ein Rad eines Fahrzeugs antreibbar ist. Der Planetenradträger ist bevorzugt in Leichtbauweise in Blech ausgeführt und besteht aus zwei Gehäuseteilen, die alternativ auch einteilig ausgeführt werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Planetenradgetriebes,
2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1,
3 eine perspektivische Einzelansicht eines erfindungsgemäßen Gleitrings.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Planetenradgetriebe dargestellt, das beispielhaft als ein Stirnraddifferenzial in Planetenbauweise ausgeführt ist. Das Stirnraddifferenzial weist zwei Abtriebs-Sonnenräder 1, 2 auf, die jeweils an einer Nabe über eine Keilverzahnung mit einer nicht dargestellten Steckwelle drehfest verbunden sind, über die jeweils ein Rad eines Fahrzeugs antreibbar ist. Jedes der Sonnenräder 1, 2 steht jeweils mit einem Satz Planetenräder 8, 9 in Eingriff. Hierbei kämmt ein Planetenrad 8 des einen Satzes jeweils mit einem Planetenrad 9 des anderen Satzes. Die beiden Planetenradsätze werden von einem gemeinsamen Planetenradträger 3 getragen, der zugleich das Differenzialgehäuse bildet und radial außen ein Antriebsrad 10 (2) aufnimmt, über das eine Antriebsleistung in das Differenzial übertragbar ist. Sonnenräder 1, 2 und Planetenradträger 3 sind verdrehbar zueinander und koaxial zu einer Zentralachse 11 angeordnet. Der Planetenradträger 3 besteht aus zwei Gehäuseteilen, die jeweils in Leichtbauweise als Blechscheiben ausgeführt sind.
Die Sonnenräder 1, 2 weisen jeweils an ihren voneinander abgewandten Seiten einen als Steckhals ausgebildeten axial vorstehenden Nabenabschnitt auf, in den jeweils zur Übertragung von Drehmomenten eine Steckwelle aufgenommen ist und der zugleich der Führung dient. Radial außen sind die Nabenabschnitte jeweils von einem vorstehenden hohlzylindrischen Führungsbund an den Außenseiten der Gehäuseteile des Planetenradträgers 3 koaxial umschlossen. Dabei sind die Sonnenräder 1, 2 jeweils am Führungsbund des Planetenradträgers 3, mithin am Differenzialgehäuse, radial gelagert. Hierzu ist radial zwischen den Nabenabschnitten der Sonnenräder 1, 2 und dem Führungsbund jeweils eine Gleitlagerung vorgesehen. Die Gleitlagerung besteht jeweils aus einem Gleitring 4, der koaxial zwischen Nabenabschnitt und Führungsbund angeordnet ist. Der Gleitring 4 ist als Kunststoffgleitbuchse auf dem Nabenabschnitt des Sonnenrads 1, 2 fixiert angeordnet und steht radial außen in Gleitkontakt mit dem Führungsbund des Planetenradträgers 3. Auf diese Weise dient der Gleitring 4 zugleich als Dämpfungselement zwischen Sonnenrad 1, 2 und Differenzialgehäuse.
Zur Befestigung weisen die Gleitringe 4 jeweils mehrere abschnittweise am Innenumfang geringfügig radial vorstehende Vorsprünge 6 auf (2). Die Vorsprünge 6 sind mit einer rechteckigen Querschnittsform ausgebildet und greifen jeweils in eine komplementäre radiale Ringnut 7 am Außenumfang der Nabenabschnitte der Sonnenräder 1, 2 ein. Auf diese Weise sind die Gleitringe 4 axial fixiert auf den Nabenabschnitten angeordnet. Hierbei sind die Gleitringe 4 unter geringfügiger radialer Vorspannung zwischen den Nabenabschnitten der Sonnenräder 1, 2 und den Führungsbunden des Planetenradträgers 3 eingesetzt. Dadurch können die Achsabstände zwischen den Sonnenradachsen, die entlang der Zentralachse 11 verlaufen, und den Planetenradachsen 12, 13 genau festgelegt werden.
3 zeigt den Gleitring 4 in einer Einzelansicht. In den Gleitring 4 sind drei federnde Stege 5 integriert, die über den Umfang gleichmäßig verteilt um 120° versetzt zueinander angeordnet sind. Die Stege 5 werden jeweils durch zwei Aussparungen gebildet und weisen in Umfangsrichtung die Form eines rechtwinkligen „Z” auf. Hierbei erstrecken sich die Aussparungen jeweils ausgehend von den gegenüberliegenden Ringrändern und verlaufen um die Stegbreite versetzt parallel zueinander quer zur Umfangsrichtung. Sie enden jeweils um eine Stegbreite beabstandet von dem dem jeweiligen Ausgangsrand gegenüberliegenden Ringrand. Die Kanten an den Enden der Aussparungen sind jeweils in Umfangsrichtung abgerundet ausgeführt, um Spannungsspitzen im Kraftfluss zu vermeiden.
Die drei Stege 5 begrenzen am Gleitring 4 drei Bogenabschnitte gleicher Bogenlänge und sind an ihren umfangsseitigen Enden mit jeweils einem Bogenabschnitt einteilig verbunden. Am Innenumfang eines jeden Bogenabschnitts erstreckt sich mittig zwischen den Ringrändern ein radialer Vorsprung 6 in Umfangsrichtung. Somit sind drei Vorsprünge 6 ringförmig am Innenumfang des Gleitrings 4 angeordnet und jeweils durch die drei in den Gleitring 4 integrierten federnden Stege 6 begrenzt. Die Vorsprünge 6 erstrecken sich jeweils fast über die gesamte Länge des jeweiligen Bogenabschnitts und enden etwa eine Stegbreite vor dessen Ende.
Die Stege 5 dienen als Einschnappfederung, durch die der Gleitring 4 im Durchmesser elastisch verformbar ist. Auf diese Weise ist dieser am Nabenabschnitt des Sonnenrads 1, 2 einfach aufpress-, aufsteck- oder aufschiebbar bis die Vorsprünge 6 in die Ringnut 7 am Nabenabschnitt kraft- und formschlüssig einschnappen. Zur Montage am Nabenabschnitt ist der Gleitring 4 auf den erforderlichen Montagedurchmesser elastisch aufweitbar und durch Einschnappen an der Ringnut 7 wieder auf den Einsatzdurchmesser reduzierbar. Dabei ist die Elastizität des Gleitrings 4 insbesondere durch die Stegbreite und die Breite der Aussparungen in Umfangsrichtung, variabel einstellbar.
Bezugszeichenliste

1: Sonnenrad
2: Sonnenrad
3: Planetenradträger
4: Gleitring
5: Steg
6: Vorsprung
7: Ringnut
8: Planetenrad
9: Planetenrad
10: Antriebsrad
11: Zentralachse
12: Planetenradachse
13: Planetenradachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009032286 A1 [0002]

Claims

Planetenradgetriebe mit zumindest einem Sonnenrad (1, 2) und zumindest einem koaxial und verdrehbar zu diesem angeordneten Planetenradträger (3), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Sonnenrad (1, 2) und Planetenradträger (3) eine radiale Lagerung vorgesehen ist.
Planetenradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Gleitlagerung zumindest ein Gleitring (4) radial zwischen Sonnenrad (1, 2) und Planetenradträger (3) angeordnet ist.
Planetenradgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitring (4) auf einem am Sonnenrad (1, 2) axial vorstehenden Nabenabschnitt angeordnet ist und radial außen mit einem koaxial angeordneten Führungsbund am Planetenradträger (3) in Gleitkontakt steht.
Gleitring (4), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, zur Gleitlagerung von relativ zueinander drehbaren Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitring (4) an zumindest einem integrierten Federelement im Durchmesser verformbar ausgebildet ist.
Planetenradgetriebe oder Gleitring (4), nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement zumindest einen durch eine oder mehrere Aussparung/en am Gleitring gebildeten federnden Steg (5) aufweist.
Planetenradgetriebe oder Gleitring (4), nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (5) in Umfangsrichtung die Form eines rechtwinkligen „Z” aufweist.
Planetenradgetriebe oder Gleitring (4), nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitring (4) in Kunststoff ausgeführt ist.
Planetenradgetriebe oder Gleitring (4), nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Gleitring (4) mehrere federnde Stege (5) integriert sind, die gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind und eine entsprechende Anzahl von Bogenabschnitten am Gleitring (4) begrenzen, wobei an den radialen Innen- oder Außenseiten der Bogenabschnitte zur Befestigung des Gleitrings (4) jeweils zumindest ein radialer Vorsprung (6) ausgebildet ist.
Planetenradgetriebe oder Gleitring (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Gleitring (4) drei federnde Stege (5) integriert sind, die gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind und drei Bogenabschnitte am Gleitring (4) begrenzen, wobei zur Befestigung des Gleitrings (4) die Bogenabschnitte an ihren radialen Innenseiten jeweils einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden radialen Vorsprung (6) aufweisen und die Vorsprünge (6) in eine komplementäre Ringnut (7) am Außenumfang des Nabenabschnitts des Sonnenrads (1, 2) eingreifen.
Planetenradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetenradgetriebe als ein Stirnraddifferenzial in Planetenbauweise ausgeführt ist und der Planetenradträger (3) zwei Sätze Planetenräder (8, 9) aufweist, die jeweils mit einem Sonnenrad (1, 2) in Eingriff stehen, wobei ein Planetenrad (8) des einen Satzes jeweils mit einem Planetenrad (9) des anderen Satzes kämmt und der Planetenradträger (3) über ein Antriebsrad antreibbar ist sowie jedes der Sonnenräder (1, 2) jeweils mit einer Achswelle verbunden ist, die jeweils ein Rad eines Kraftfahrzeugs antreibt.