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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit zumindest einer Planetenradachse und zumindest einem Planetenradträger mit zumindest einer Aufnahme, wobei die Planetenradachse zur Abstützung am Planetenradträger in zumindest eine Aufnahme abschnittsweise eingreift.
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Ein derartiges Getriebe ist aus einer von der Anmelderin unter dem Aktenzeichen
10 2010 032 252.0-12 beim Deutschen Patent- und Markenamt bereits eingereichten aber noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung bekannt. Dort ist eine Getriebevorrichtung mit wenigstens einem Planetenrad und zumindest einem Planetenträger beschrieben, bei der das Planetenrad auf einem Zapfen um eine Planetenrotationsachse drehbar am Planetenträger gelagert ist. Der Planetenträger besteht aus zwei Traghälften an denen der Zapfen jeweils in einer Aufnahme abgestützt ist. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung der Umstand aus, dass der Planetenträger an seinen Traghälften im Bereich der Aufnahme des Zapfens jeweils abgesetzt ausgeführt ist, wodurch die Herstellung aufwendig ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Getriebe der vorgenannten Art den Aufbau zu vereinfachen und die Herstellung kostengünstig zu gestalten. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und alternativ durch die Merkmale des Anspruchs 11 gelöst.
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Es wird vorgeschlagen im Kraftfluss zwischen Planetenradachse und Planetenradträger zumindest eine Hülse in der Aufnahme anzuordnen, die die Planetenradachse zumindest teilweise umschließt. Hierbei ist die Wandstärke der Hülse in einem vorbestimmten Verhältnis zur axialen Aufnahmelänge der Planetenradachse in der Aufnahme ausgeführt. Dabei ist unter der axialen Aufnahmelänge der Planetenradachse die axiale Länge desjenigen Teils der Planetenradachse zu verstehen, über den ein Kraftfluss zwischen dieser und der Aufnahme möglich ist. Vorzugsweise liegt das Verhältnis aus der Wandstärke zur Aufnahmelänge in einem Bereich von ca. 0,3 bis ca. 0,4. Gemäß dieser Ausführung beträgt somit die Wandstärke der Hülse zwischen ca. 30% und ca. 40% der axialen Aufnahmelänge der Planetenradachse in der Aufnahme. Dabei wird an der Hülse die Belastung aus der Abstützung der Planetenradachse radial innen auf einen um die Wandstärke der Hülse entsprechend vergrößerten Umfang radial außen im Kontakt mit der Aufnahme verteilt. Durch die Wahl der Wandstärke der Hülse kann daher die zwischen dieser und der Aufnahme auftretende Flächenpressung bei vorgegebener Belastung gezielt eingestellt werden. Hierbei ist es von Vorteil, die Wandstärke der Hülse an die Einbauverhältnisse der Planetenradachse am Planetenradträger anzupassen.
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Dabei ist es möglich, eine reduzierte Aufnahmelänge der Planetenradachse in der Aufnahme durch Einsatz zumindest einer in der Aufnahme angeordnete Hülse zu kompensieren. Hierbei wird die reduzierte Aufnahmelänge der Planetenradachse durch die entsprechende Wandstärke der Hülse und einen demgemäß vergrößerten Umfang der Kontaktfläche zwischen Hülse und Aufnahme ausgeglichen. Auf diese Weise können Aufbau und Herstellung des Getriebes vereinfacht, insbesondere die Wandstärke des Planetenradträgers im Bereich der Aufnahme klein gehalten werden, wodurch der Planetenradträger, insbesondere in Leichtbauweise, einfach herstellbar ist. Kostenintensive Verstärkungen am Planetenradträger im Bereich der Aufnahme, wie insbesondere eine abgesetzte Durchstellung, werden so vermieden.
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In einer besonders bevorzugten einfach herstellbaren Ausgestaltung der Erfindung ist die Aufnahme am Planetenradträger als Durchgangsöffnung durch Stanzen hergestellt.
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Die Hülse kann auf der Planetenradachse durch einen Presssitz einfach befestigt werden.
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Vorzugsweise ist die Hülse in Blech ausgeführt. Dadurch ist sie besonders einfach und kostengünstig in blechverarbeitende Verfahren, insbesondere spanlos durch Tiefziehen, herstellbar. Außerdem kann die Hülse einfach gehärtet werden, insbesondere ist zum Härten eine einfache Wärmebehandlung bei der Herstellung aus Bandmaterial möglich.
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Mit der Erfindung wird außerdem ein Getriebe geschaffen, bei dem Planetenradachse und Planetenradträger leicht montierbar sind. Hierzu weist der Planetenradträger an zwei einander gegenüberliegenden Wandabschnitten zwei einander gegenüberliegende Aufnahmen auf, in die die Planetenradachse an ihren Endabschnitten zusammen mit jeweils einer Hülse in den Aufnahmen befestigt ist. Dabei kann die Planetenradachse an ihren Endabschnitten zusammen mit den Hülsen in die Aufnahmelöcher einfach eingepresst werden.
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Es ist von Vorteil, wenn die Hülse an einem axialen Ende einen nach radial außen abstehenden Bord aufweist. Dieser bildet an seiner der Hülse axial zugewandten Seite eine Anlagefläche zur Anlage am Planetenradträger und an seiner von der Hülse axial abgewandten Seite eine Anlauffläche für ein auf der Planetenradachse angeordnetes Planetenrad. Auf diese Weise kann so einerseits die Hülse in der Aufnahme am Planetenradträger an der Anlagefläche am Bord anliegend einfache axial gesichert werden. Zugleich wird andererseits durch die Anlauffläche am Bord die Anordnung einer zusätzlichen Anlaufscheibe für das Planetenrad vermieden. Dadurch kann eine zusätzliche Montage und können Kosten für eine zusätzliche Lagerhaltung eingespart werden. Zudem ist der Bord beliebig gestaltbar und so einfach an die Einbauverhältnisse anpassbar und beispielsweise in Blech ausgeführt beim Ziehen der Hülse durch Prägen einfach herstellbar.
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Zur Minimierung der Flächenpressungen an der Anlauffläche weist der Bord vorzugsweise eine radiale Höhe auf, die zumindest der Wandstärke der Hülse und maximal einem Viertel des Durchmessers der Planetenradachse entspricht.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Hülsen jeweils an ihrem dem Planetenrad zugewandten Endabschnitt einen nach radial außen abstehenden Bord auf, der an seiner dem Planetenrad zugewandten axialen Seite eine Anlauffläche für das Planetenrad bildet.
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Es ist von Vorteil, wenn die Hülse am anderen axialen Ende einen nach radial innen abstehenden topfartigen Rand aufweist, an dem das stirnseitige Ende der Planeradachse zumindest teilweise axial eingefasst ist. Hierdurch wird eine einfache beidseitige Fixierung der der Planetenradachse in den Aufnahmen am Planetenradträger erreicht. Zugleich kann der Rand beim Aufpressen der Hülse an der Planetenradachse als Montageanschlag dienen.
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Die Montage des Getriebes kann vereinfacht werden, wenn zur Sicherung zumindest eines auf der Planetenradachse vormontierten Planetenrads die Hülsen jeweils an den Endabschnitten der Planetenradachse aufgepresst sind und so Planetenradachse, Planetenrad und Hülsen eine vormontierbare Baugruppe bilden. Diese ist zur Endmontage beidseitig an den Endabschnitten der Planetenradachse zusammen an den Hülsen in die Aufnahmen am Planetenradträger einfach einsteckbar.
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Das erfindungsgemäße Getriebe kann insbesondere in Fahrzeugen eingesetzt werden, ist aber nicht auf diese beschränkt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Getriebe als ein Stirnraddifferenzial in Planetenbauweise ausgebildet. Bei dieser Ausgestaltung weist der Planetenradträger zwei Sätze Planetenräder auf, die jeweils mit einem Sonnenrad in Eingriff stehen. Hierbei bildet der Planetenradträger zugleich das Differenzialgehäuse. 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.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Montage eines Getriebes vorgeschlagen. Erfindungsgemäß ist hierbei zur Montage einer Planetenradachse in einem Planetenradträger ein Vormontageschritt vorgesehen, bei dem zumindest ein Planetenrad auf einer Planetenradachse angeordnet und jeweils zumindest eine Hülse an jedem der Endabschnitte der Planetenradachse aufgepresst wird. Auf diese Weise sichern die Hülsen das Planetenrad auf der Planetenradachse und bilden zusammen mit dieser eine besonders einfach vormontierbare Baugruppe. Diese wird dann an den Endabschnitten der Planetenradachse an den Hülsen in die Aufnahmelöcher am Planetenradträger eingepresst. Hierdurch kann die Montage des Getriebes erheblich vereinfacht und können die Herstellungskosten deutlich reduziert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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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:
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1 ein erfindungsgemäßes Getriebe in einem Teilschnitt,
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2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1,
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3 eine Baugruppe des Getriebes in einer Schnittdarstellung,
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4 eine perspektivische Ansicht der Baugruppe aus 3.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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In 1 zeigt einen Ausschnitt eines Getriebes, das gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung als ein Stirnraddifferenzial in Planetenbauweise ausgebildet ist. Das Stirnraddifferenzial weist zwei Abtriebs-Sonnenräder 11, 12 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 11, 12 steht jeweils mit einem Satz Planetenräder, von denen nur ein Planetenrad 9 dargestellt ist, in Eingriff. Hierbei kämmt ein Planetenrad des einen Satzes jeweils mit einem Planetenrad des anderen Satzes. Die beiden Planetenradsätze werden von einem gemeinsamen Planetenradträger 2 getragen, der zugleich das Differenzialgehäuse bildet und radial außen ein Antriebsrad 13 aufnimmt, über das eine Antriebsleistung in das Differenzial übertragbar ist. Sonnenräder 11, 12 und Planetenradträger 2 sind verdrehbar zueinander und koaxial zu einer Zentralachse angeordnet. Der Planetenradträger 2 besteht aus zwei Gehäuseteilen, die jeweils in Leichtbauweise als Blechscheiben ausgeführt sind.
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Am Planetenradträger 2 sind mehrere Planetenräder über den Umfang verteilt jeweils über eine Planetenradachse 1 an den einander gegenüberliegenden Gehäuseteilen abgestützt. Das Planetenrad 9 ist auf der Planetenradachse 1 drehbar um eine Rotationsachse 14 gelagert, hier gleitgelagert, und steht im Eingriff mit dem Sonnenrad 12. Die Planetenradachse 1, hier als einfacher Planetenradbolzen ausgeführt, ist an ihren beiden Endabschnitten jeweils in einer Aufnahme 3, 4 an einander gegenüberliegenden Gehäuseteilen des Planetenradträgers 2 abgestützt und ist dort festgelegt (siehe vergrößerte Darstellung in 2). Die Aufnahmen 3, 4 sind jeweils als Durchgangsöffnungen ausgeführt, in die die Planetenradachse 1 an ihren Endabschnitten mit einer axialen Aufnahmelänge sL eingreift. In den Aufnahmen 3, 4 ist zwischen Planetenradträger 2 und Planetenradachse 1 jeweils eine Hülse 5, 6 angeordnet, die die Planetenradachse 1 jeweils an ihren Endabschnitten im Presssitz fest umschließt. Die Hülsen 5, 6 liegen dabei jeweils einerseits mit ihrer radialen Innenseite an der zylindrischen Umfangsfläche am Außenumfang des Endabschnitts der Planetenradachse 1 und andererseits an ihrer radialen Außenseite an der zylindrischen Umfangsfläche am Innenumfang der radialen Innenseiten der Aufnahmelöcher 3, 4 am Planetenradträger 2 kraftschlüssig an.
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Die Wandstärke sH der Hülsen 5, 6 ist in einem vorbestimmten Verhältnis zur axialen Aufnahmelänge sL der Planetenradachse 1 in den Aufnahmen 3, 4, ausgeführt. Hierbei liegt das Verhältnis aus der Wandstärke sH zur Aufnahmelänge sL, somit der Wert des Quotienten sH/sL, in einem Bereich von ca. 0,3 bis ca. 0,4. Die Aufnahmelänge sL entspricht der axialen Länge des Teils der Planetenradachse 1, an dem ein Kraftfluss zwischen dieser und der Aufnahme 3, 4 möglich ist. In den als Durchgangsöffnungen ausgeführten Aufnahmen 3, 4 ist die Planetenradachse 1 über deren gesamte axiale Länge aufgenommen. Somit entspricht die Aufnahmelänge sL der Wandstärke bzw. der Blechstärke der Gehäuseteile des Planetenradträgers 2. Je nach Blechstärke des Planetenradträgers 2, hier von ca. 2 mm bis ca. 4 mm, weisen die Hülsen 5, 6 eine Wandstärke von ca. 0,6 bis 1,6 mm auf. Daher entspricht die Wandstärke sH der Hülsen 5, 6 ca. 30% bis ca. 40% der Aufnahmelänge sL bzw. hier der Blechstärke der Blechscheiben des Planetenradträgers 2. Bei dem in Leichtbauweise mit reduzierter Wandstärke ausgeführten Planetenradträger 2 kann so die dementsprechend reduzierte Aufnahmelänge sL der Planetenradachse 1 durch den Einsatz der Hülsen 5, 6 in den Aufnahmen 3, 4 ausgeglichen werden. Dabei wird eine kürzere Aufnahmelänge sL durch einen durch die Wandstärke sH der Hülsen 5, 6 entsprechend vergrößerten Umfang der Kontaktfläche zwischen Hülsen 5, 6 und Aufnahmen 3, 4 kompensiert. Auf diese Weise kann die Wandstärke des Planetenradträgers 2 im Bereich der Aufnahmelöcher 3, 4 klein gehalten werden. Der Planetenradträger 2 ist daher aus einfachem Blech in Leichtbauweise und die Aufnahmen 3, 4 als Durchgangsöffnungen durch Stanzen, insbesondere Feinstanzen, herstellbar.
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Die Flächenpressung an der Kontaktfläche zwischen Hülse 5, 6 und Aufnahmen 3, 4 ist bei vorgegebener Belastung auf diese Weise durch die Wandstärke sH der Hülse 5, 6 einstellbar. Durch eine entsprechend vergrößerte Wandstärke sH der Hülse 5, 6 kann die Aufnahmelänge sL der Planetenradachse 1 in den Aufnahmen 3, 4, d.h. die Wandstärke des Planetenradträgers 2, minimiert werden, ohne dass die zulässigen Flächenpressungen an den Aufnahmelöchern 3, 4 überschritten werden. Im Ausführungsbeispiel ist die Wandstärke sH der Hülse 5, 6 derart gewählt, dass bei gegebenem Durchmesser der Planetenradachse 1 und bei vorgegebener Abstützlast an der Planetenradachse 1 die zulässigen Flächenpressungen an der Kontaktfläche zwischen Hülsen 5, 6 und Aufnahmen 3, 4 des Planetenradträgers 2 sicher eingehalten werden. Eine Verstärkung bzw. abgesetzte Durchstellung am Planetenradträger 2 im Bereich der Aufnahmen 3, 4 wird so vermieden.
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Die Hülsen 5, 6 sind gehärtet ausgeführt. Dadurch können am kleineren Innenumfang der Hülse 5, 6 im Kontakt mit der Planetenradachse 1 hohe Flächenpressungen aufgenommen werden. Außerdem wird eine gute radiale Fixierung der Planetenradachse 1 „hart auf hart“ und dadurch eine gute Führung in den Aufnahmelöchern 3, 4 erreicht.
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An ihren dem Planetenrad 9 zugewandten Enden der Hülsen 5, 6 ist jeweils ein an der Innenseite der Gehäuseteile des Planetenradträgers 2 an den Aufnahmen 3, 4 herausragender nach radial außen vorstehender, umlaufender Bord vorgesehen. Dieser bildet an seiner dem Planetenrad 9 zugewandten axialen Seite eine ringförmige Anlauffläche 8, während die von Anlauffläche 8 abgewandte Seitenfläche des Bords als ringförmige Anlagefläche 7 zur Anlage am Planetenradträger 2 dient. Die Hülsen 5, 6 weisen an ihrem vom Bord abgewandten Ende einen nach radial innen vorstehenden stirnseitigen topfförmigen Rand 9 auf, an dem das stirnseitige Ende der Planeradachse zumindest an einem radialen Randbereich axial eingefasst ist. Dieser dient im montierten Zustand als axiale Sicherung der Planetenradachse 1. Auf diese Weise ist die Planetenradachse 1 durch die Hülsen 5, 6 an ihren beiden Endabschnitten in den Aufnahmen 3, 4 am Planetenradträger 2 axial fixiert.
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3 und 4 zeigen eine einfach vormontierbare Baugruppe des Getriebes. Die Baugruppe besteht aus dem Planetenrad 9, der Planetenradlagerung hier einer Gleitlagerung, der Planetenradachse 1 und den Hülsen 5, 6. Zur Vormontage wird das Planetenrad 9 auf dem Planetenradachse 1 gleitgelagert montiert. Anschließend werden an den am Planetenrad 9 axial vorstehenden Endabschnitten der Planetenradachse 1 die Hülsen 5, 6 aufgepresst. Diese sichern das auf der Planetenradachse 1 vormontierte Planetenrad 9 beidseitig axial. Beim Aufpressen der Hülsen 5, 6 auf die Planetenradachse 1 dient der an den äußeren Enden der Hülsen 5, 6 jeweils nach radial innen vorstehende topfartige Rand 10 als Montageanschlag. Die vormontierte Baugruppe kann in einem Schritt in die Gesamtbaugruppe des Stirnraddifferenzials montiert werden. Hierzu wird die Planetenradachse 1 an ihren Endabschnitten mit dem Hülsen 5, 6 in die Aufnahmelöcher 3, 4 am Planetenradträger 2 beidseitig einfach eingepresst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenradachse
- 2
- Planetenradträger
- 3
- Aufnahme
- 4
- Aufnahme
- 5
- Hülse
- 6
- Hülse
- 7
- Anlagefläche
- 8
- Anlauffläche
- 9
- Planetenrad
- 10
- Rand
- 11
- Sonnenrad
- 12
- Sonnenrad
- 13
- Antriebsrad
- 14
- Rotationsachse
- sH
- Wandstärke
- sL
- Aufnahmelänge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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