DE102011119773A1

DE102011119773A1 - Verfahren zum Herstellen eines Planetengetriebes,Planetengetriebe und Verwendung einesPlanetengetriebes

Info

Publication number: DE102011119773A1
Application number: DE201110119773
Authority: DE
Inventors: Christian Paffen; Ralph Rumberg; Christof Lamparski; Thomas Schwing; Markus Magiera; Jan-Hendrik Jansen; Andreas Meise; Thomas Koester; Claus Grote
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2013-06-06
Also published as: WO2013079135A1

Abstract

Ein Planetengetriebe (100) weist ein erstes Modul (103), insbesondere eines Radträgers, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren ersten Modulen, die jeweils zu einer ersten Schnittstelle (121), zu einer zweiten Schnittstelle (125), zu einer dritten Schnittstelle (127) und zu einer vierten Schnittstelle (129) kompatibel sind, ein zweites Modul (107), insbesondere eines Lagers, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren zweiten Modulen, die jeweils zu der dritten Schnittstelle (127) und zu einer fünften Schnittstelle (131) kompatibel sind, ein drittes Modul (109), insbesondere einer Radnabe, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren dritten Modulen, die jeweils zu der fünften Schnittstelle (131), zu einer sechsten Schnittstelle (133) und zu einer siebten Schnittstelle (135) kompatibel sind und ein viertes Modul (105), insbesondere einer Planetenstufe auf, das zu der vierten Schnittstelle (129) und zu einer achten Schnittstelle (137) kompatibel ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Planetengetriebes, auf ein Planetengetriebe und auf eine Verwendung eines Planetengetriebes.
Die DE 26 49 949 beschreibt ein Getriebesystem mit einem Innenzahnkranz als äußeres, feststehendes Getriebeglied mit beidseitig angeordneten Innenzentrierungen, an die einheitlich ausgebildete Adapter an einer oder auf beiden Seiten stirnseitig angeflanscht werden können.
Kundenspezifische Getriebelösungen werden gemäß Lastenheftanforderungen der jeweiligen Anwendung realisiert. Die spezifischen Kundenanforderungen erzeugen eine hohe Variantenvielfalt in Bezug auf die Einzelteilebene, die Baugruppenebene bis hin zum Gesamtgetriebe. Dadurch ergeben sich Kostennachteile durch einen hohen Logistikaufwand, Fertigungsaufwand, hohe Rüstkosten, kleine Chargen sowie Variantenbildung am Beginn der Wertschöpfungskette.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Planetengetriebes, ein verbessertes Planetengetriebe und eine Verwendung eines Planetengetriebes zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Planetengetriebes, ein Planetengetriebe und eine Verwendung eines Planetengetriebes gemäß den Hauptansprüchen gelöst.
Ein Baukastenkonzept lässt sich zum modularen Aufbau von Planetengetrieben einsetzten. Das Baukastenkonzept kann dadurch realisiert werden, das erforderliche Module eines Planetengetriebes in unterschiedlichen Modulvarianten bereitgestellt werden. Dabei weisen unterschiedliche Modulvarianten eines Moduls jedoch einheitliche Schnittstellen auf. Auf diese Weise können unterschiedliche Modulvarianten unterschiedlicher Module zu unterschiedlichen Planetengetrieben kombiniert werden.
Das Baukastenkonzept kann auf einer Standardisierung eines Grundgetriebes mit einer Adaption an die spezifischen Kundenanforderungen über ebenfalls diskretisierte und standardisierte Baugruppen, wie Vorstufen, Bremseinheiten oder Anschlüssen aus Kundenvortriebselementen, z. B. Radfelgen, basieren. Es ergibt sich eine Kostenreduktion durch ein Gleichteilekonzept teilweise über die Nenngrößen hinaus. Vorteilhafterweise lassen sich dadurch auch reduzierte Entwicklungszeiten realisieren. Eine vereinfachte Variantenbildung ergibt sich durch einen modularen Ansatz. Es folgt eine Verbesserung der Lieferfähigkeit (Time-to-Market) und eine Verkürzung des Bereitstellungszeitraums. Eine Variantenbildung ergibt sich am Ende der Wertschöpfungskette.
Vorteilhafterweise lässt sich über das Baukastenkonzept eine Reduzierung der Variantenvielfalt auf Produkt und Einzelteilebene zur Portfolio-Optimierung mit dem Focus der Kosteneffizienz erzielen. Dadurch lässt sich eine Steuerung sowie Beherrschung der Varianz durch eine minimale Anzahl von konfigurierbaren Einzelteilen erreichen.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Planetengetriebes umfasst die folgenden Schritte:
Auswählen eines ersten Moduls, insbesondere eines Radträgers, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren ersten Modulen, die jeweils zu einer ersten Schnittstelle, zu einer zweiten Schnittstelle, zu einer dritten Schnittstelle und zu einer vierten Schnittstelle kompatibel sind;
Auswählen eines zweiten Moduls, insbesondere eines Lagers, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren zweiten Modulen, die jeweils zu der dritten Schnittstelle und zu einer fünften Schnittstelle kompatibel sind;
Auswählen eines dritten Moduls, insbesondere einer Radnabe, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren dritten Modulen, die jeweils zu der fünften Schnittstelle, zu einer sechsten Schnittstelle und zu einer siebten Schnittstelle kompatibel sind;
Bereitstellen eines vierten Moduls, insbesondere einer Planetenstufe, das zu der vierten Schnittstelle und zu einer achten Schnittstelle kompatibel ist;
Zusammensetzen des Planetengetriebes unter Verwendung zumindest des ersten Moduls, des zweiten Moduls, des dritten Moduls und des vierten Moduls.
Das Verfahren kann auf einer Realisierung eines Baukastensystems für Getriebe unter Verwendung möglichst vieler Gleichteile innerhalb verschiedener Baugrößen basieren. Eine Menge von Modulen kann jeweils eine Mehrzahl von Modulvarianten des jeweiligen Moduls umfassen. Durch die Modulvarianten wird ein Baukastensystem realisiert, aus dem Module zur Herstellung eines Planetengetriebes ausgewählt werden können. Das Verfahren ermöglicht eine hohe Flexibilität bei der Herstellung von Planetengetrieben. Es ergeben sich kurze Fertigungsdurchlaufzeiten, eine Kostenreduktion, eine einfache Adaption an kundenspezifische Anforderungen, kurze Entwicklungszeiten für Varianten, eine verbesserte Lieferfähigkeit, eine generelle Reduzierung der Varianz auf Bauteilebene, verkürzte Lieferzeiten, Kombinationsmöglichkeit von Einzelteilen aus dem Baukasten und eine Stückzahlbündelung. Zudem ist weniger Rüstaufwand erforderlich und es sind weniger Werkzeuge erforderlich. Dadurch ergibt sich ein reduzierter logistischer Aufwand.
Das Verfahren kann einen Schritt des Auswählens eines fünften Moduls, insbesondere eines Antriebs, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren fünften Modulen, die jeweils zu der ersten Schnittstelle und zu einer neunten Schnittstelle kompatibel sind, umfassen. Im Schritt des Zusammensetzens kann das Planetengetriebe ferner unter Verwendung des fünften Moduls zusammengesetzt werden. Auf diese Weise kann das Planetengetriebe an unterschiedliche Antriebsarten angepasst werden.
Das Verfahren kann einen Schritt des Auswählens eines sechsten Moduls, insbesondere eines Rahmen-Flanschs, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren sechsten Modulen umfassen, die jeweils zu der zweiten Schnittstelle kompatibel sind. Im Schritt des Zusammensetzens kann das Planetengetriebe ferner unter Verwendung des sechsten Moduls zusammengesetzt werden. Beispielsweise kann zur Adaption an eine spezifische Umgebung ein spezieller Flansch eingesetzt werden, dessen Außenkontur von Baukasten zu Baukasten unterschiedlich realisiert sein kann, da er die Schnittstelle zur Anwendung in der spezifischen Umgebung darstellt.
Das Verfahren kann einen Schritt des Auswählens eines siebten Moduls, insbesondere eines Rad-Flanschs, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren siebten Modulen umfassen, die jeweils zu der sechsten Schnittstelle kompatibel sind. Im Schritt des Zusammensetzens kann das Planetengetriebe ferner unter Verwendung des siebten Moduls zusammengesetzt werden.
Das Verfahren kann einen Schritt des Auswählens eines achten Moduls, insbesondere einer Getriebevorstufe, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren achten Modulen umfassen, die jeweils zu der siebten Schnittstelle, der achten Schnittstelle und der neunten Schnittstelle kompatibel sind. Im Schritt des Zusammensetzen kann das Planetengetriebe ferner unter Verwendung des achten Moduls zusammengesetzt werden. Auf diese Weise können unterschiedliche Getriebeübersetzungen realisiert werden.
Ein Planetengetriebe weist folgende Merkmale auf:
ein erstes Modul, insbesondere eines Radträgers, aus einer Menge von zumindest zwei auswahlbaren ersten Modulen, die jeweils zu einer ersten Schnittstelle, zu einer zweiten Schnittstelle, zu einer dritten Schnittstelle und zu einer vierten Schnittstelle kompatibel sind;
ein zweites Modul, insbesondere eines Lagers, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren zweiten Modulen, die jeweils zu der dritten Schnittstelle und zu einer fünften Schnittstelle kompatibel sind;
ein drittes Modul, insbesondere einer Radnabe, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren dritten Modulen, die jeweils zu der fünften Schnittstelle, zu einer sechsten Schnittstelle und zu einer siebten Schnittstelle kompatibel sind; und
ein viertes Modul, insbesondere eine Planetenstufe, das zu der vierten Schnittstelle und zu einer achten Schnittstelle kompatibel ist.
Das Planetengetriebe kann mit dem beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Planetengetriebes hergestellt werden.
Beispielsweise kann das Planetengetriebe für einen Drehmomentbereich von 7 kNm bis 130 kNm ausgelegt sein. Dadurch können Planetengetriebe für unterschiedliche Anwendungen realisiert werden.
Eine Verwendung eines entsprechenden Planetengetriebes kann als ein Fahrgetriebe, ein Schwenkgetriebe, ein Windengetrieb, ein Stationärgetriebe oder ein Windkraftanlagengetriebe erfolgen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Planetengetriebes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
2 bis 5 Darstellungen eines Planetengetriebes gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Gleiche oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Planetengetriebes 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Planetengetriebe 100 weist ein Modul 101 in Form eines Motors, ein Modul 103 in Form eines Radträgers, ein Modul 105 in Form von Planeten, ein Modul 107 in Form eines Lagers, ein Modul 109 in Form einer Radnabe, ein Modul 111 in Form eines Rahmen-Flanschs, ein Modul 113 in Form eines Rad-Flansch und ein Modul 115 in Form einer Vorstufe auf.
Die Module 101, 103 sind über eine Schnittstelle 121 gekoppelt. Die Module 101, 115 sind über eine Schnittstelle 123 gekoppelt. Die Module 103, 111 sind über eine Schnittstelle 125 gekoppelt. Die Module 103, 107 sind über zumindest eine Schnittstelle 127 gekoppelt. Die Module 103, 105 sind über eine Schnittstelle 129 gekoppelt. Die Module 107, 109 sind über eine Schnittstelle 131 gekoppelt. Die Module 109, 113 sind über eine Schnittstelle 133 gekoppelt. Die Module 109, 115 sind über eine Schnittstelle 135 gekoppelt.
Das Modul 115 weist weitere Module und weitere Schnittstellen 137, 139 auf.
Die Module 111, 113 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel als kundenspezifische oder anwendungsspezifische Schnittstellen ausgeführt. Die Schnittstellen 121, 123, 125, 127, 131, 135, 137, 139 sind als interne Baukasten-Schnittstellen realisiert. Die Module 101, 103, 105, 107, 109, 115 sind jeweils aus einem eine Mehrzahl unterschiedliche Module aufweisenden Baukasten ausgewählt.
2 zeigt eine Darstellung eines Planetengetriebes 100 in Form einer Grundeinheit pro Nenngröße gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt eine Darstellung eines Planetengetriebes 100 mit einer variablen Vorstufe 115 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt eine Darstellung eines Planetengetriebes 100 mit variablen Flanschen in Form eines Fahrzeugrahmens 111 und einer Felge 113, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 zeigt eine Darstellung eines Planetengetriebes 100 in Form einer kompletten Getriebeeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Planetengetriebe 100 weist ein „Modul 1”, beispielsweise in Form eines Motors 101, ein „Modul 2”, beispielsweise in Form eines Radträgers 103, ein „Modul 34”, beispielsweise in Form einer Planetenstufe 105, ein „Modul 5”, beispielsweise in Form eines Lagers 107, ein „Modul 6”, beispielsweise in Form einer Radnabe 109, einen Rahmenflansch 111, einen Radflansch 113, ein „Modul 8” in Form einer Vorstufe 115, eine „interne Schnittstelle 1” 121, eine „interne Schnittstelle 9” 123, eine „interne Schnittstelle 2” 125, eine „interne Schnittstelle 3” 127, eine „interne Schnittstelle 4” 129, eine „interne Schnittstelle 5” 131, eine „interne Schnittstelle 6” 133, eine „interne Schnittstelle 7” 135, eine „interne Schnittstelle 8” 137 und eine „interne Schnittstelle 10” 139 auf.
Die in den Figuren gezeigten Planetengetriebe 100 können in der Getriebetechnik, mit Fokus auf Planetengetrieben für die Anwendungsfelder Fahr- und Schwenkgetriebe für Viel- und Wenigfahreranwendungen, Windengetriebe, Stationärgetriebe, Pitch- und Azimuthgetriebe für Windkraftanlagen sowie jegliche abgeleiteten Sondergetriebeformen eingesetzt werden.
In dem Baukasten vorhandene Varianten der Module 101, 103, 105, 107, 109, 115 sowie der Schnittstellenmodule 111, 113 ermöglichen die Umsetzung einer Vielzahl von technischen Kundenanforderungen, wie Übersetzungswünsche, Kundenanschlussmaße, beispielsweise die Felge und das Fahrgestell betreffend, mit einer möglichst kleinen konstruktiven Varianz an Übersetzungskombinationen insbesondere generell an Einzelkomponenten, wie der Tragachse, Hohlrad oder Verzahnungsteilen im Drehmomentbreich von 7 bis 130 kNm.
Mittels standardisierten und zusätzlich oder alternativ in sich austauschbaren Modulen und eindeutig beschriebenen Schnittstellen wird eine Darstellung eines möglichst großen Produktspektrums für vielschichtige Anwendungen ermöglicht. Es ergibt sich eine Reduktion der Einzelteil-Varianz und eine daraus resultierende Varianz entlang der Prozesskette. Somit ist eine Erzeugung der Varianz am Ende der Wertschöpfungskette möglich.
Eine Darstellung variabler Übersetzungsverhältnisse wird durch einfachen Austausch der Vorstufen, also nur Sonne, Planet und Planetensteg, durch Festlegung einer einheitlichen Hohlradverzahnung und einer einheitlichen Abtriebsstufe pro Nenngröße (Anzahl der Nenngrößen) gewährleistet.
Optional ist eine Erweiterung des Übersetzungsspektrums durch Vorschalten einer dritten Stufe möglich, wobei die Planeten der dritten Stufe sich aus dem Baukastensystem abwärtskompatibel entnehmen lassen.
Eine Abbildung der kundenspezifischen Anforderungen, wie Felgenanschluss, Ölablass, Motorgröße ist durch einfache variable Elemente 111, 113 möglich, die über eine standardisierte Schnittstelle 125, 133 mit dem Basisgetriebe kombiniert werden und somit das kundenspezifische Getriebeerzeugnis darstellen.
Dabei kann eine Nutzung hochproduktiver und innovativer Fertigungsprozesse aufgrund Effekten wie Stückzahlbündelung (Räumbäres Hohlrad) erfolgen. Zugleich kann eine Entwicklung innovativer Fügeverfahren und eine Entwicklung innovativer Dichtungssysteme oder eine Nutzung alternativer Dichtungssysteme erfolgen.
Die gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2649949 [0002]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Planetengetriebes (100), das die folgenden Schritte umfasst: Auswählen eines ersten Moduls (103), insbesondere eines Radträgers, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren ersten Modulen, die jeweils zu einer ersten Schnittstelle (121), zu einer zweiten Schnittstelle (125), zu einer dritten Schnittstelle (127) und zu einer vierten Schnittstelle (129) kompatibel sind; Auswählen eines zweiten Moduls (107), insbesondere eines Lagers, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren zweiten Modulen, die jeweils zu der dritten Schnittstelle (127) und zu einer fünften Schnittstelle (131) kompatibel sind; Auswählen eines dritten Moduls (109), insbesondere einer Radnabe, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren dritten Modulen, die jeweils zu der fünften Schnittstelle (131), zu einer sechsten Schnittstelle (133) und zu einer siebten Schnittstelle (135) kompatibel sind; Bereitstellen eines vierten Moduls (105), insbesondere einer Planetenstufe, das zu der vierten Schnittstelle (129) und zu einer achten Schnittstelle (137) kompatibel ist; und Zusammensetzen des Planetengetriebes unter Verwendung zumindest des ersten Moduls, des zweiten Moduls, des dritten Moduls und des vierten Moduls.
Verfahren gemäß Anspruch 1, mit einem Schritt des Auswählens eines fünften Moduls (101), insbesondere eines Antriebs, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren fünften Modulen, die jeweils zu der ersten Schnittstelle (121) und zu einer neunten Schnittstelle (123) kompatibel sind, und bei dem im Schritt des Zusammensetzens das Planetengetriebe (100) ferner unter Verwendung des fünften Moduls zusammengesetzt wird.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Auswählens eines sechsten Moduls (111), insbesondere eines Rahmen-Flanschs, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren sechsten Modulen, die jeweils zu der zweiten Schnittstelle (125) kompatibel sind, und bei dem im Schritt des Zusammensetzens das Planetengetriebe (100) ferner unter Verwendung des sechsten Moduls zusammengesetzt wird.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Auswählens eines siebten Moduls (113), insbesondere eines Rad-Flanschs, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren siebten Modulen, die jeweils zu der sechsten (133) Schnittstelle kompatibel sind, und bei dem im Schritt des Zusammensetzens das Planetengetriebe (100) ferner unter Verwendung des siebten Moduls zusammengesetzt wird.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Auswählens eines achten Moduls (115), insbesondere einer Getriebevorstufe, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren achten Modulen, die jeweils zu der siebten Schnittstelle (135), der achten Schnittstelle (137) und der neunten Schnittstelle (123) kompatibel sind, und bei dem im Schritt des Zusammensetzens das Planetengetriebe (100) ferner unter Verwendung des achten Moduls zusammengesetzt wird.
Planetengetriebe (100) mit folgenden Merkmalen: einem ersten Modul (103), insbesondere eines Radträgers, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren ersten Modulen, die jeweils zu einer ersten Schnittstelle (121), zu einer zweiten Schnittstelle (125), zu einer dritten Schnittstelle (127) und zu einer vierten Schnittstelle (129) kompatibel sind; einem zweiten Modul (107), insbesondere eines Lagers, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren zweiten Modulen, die jeweils zu der dritten Schnittstelle (127) und zu einer fünften Schnittstelle (131) kompatibel sind; einem dritten Modul (109), insbesondere einer Radnabe, aus einer Menge von zumindest zwei auswählbaren dritten Modulen, die jeweils zu der fünften Schnittstelle (131), zu einer sechsten Schnittstelle (133) und zu einer siebten Schnittstelle (135) kompatibel sind; und einem vierten Modul (105), insbesondere einer Planetenstufe, das zu der vierten Schnittstelle (129) und zu einer achten Schnittstelle (137) kompatibel ist.
Planetengetriebe (100) gemäß Anspruch 6, das für einen Drehmomentbereich von 7 kNm bis 130 kNm ausgelegt ist.
Verwendung eines Planetengetriebes (100) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7 als ein Fahrgetriebe, ein Schwenkgetriebe, ein Windengetrieb, ein Stationärgetriebe oder ein Windkraftanlagengetriebe.