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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Planetenradgetriebe mit zumindest einem Sonnenrad und zumindest einem dazu koaxialen und verdrehbar zu diesem angeordneten Planetenträger, zwischen denen ein das Sonnenrad radial positionsbestimmendes Gleitlager angeordnet ist.
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Planetenradgetriebe sind bspw. aus der
DE 10 2009 032 286 A1 bekannt. Das dort offenbarte Planetenradgetriebe 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 beim Eingriff mit den Planetenrädern wirkenden Zahnkräfte radial zentriert. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung aus, dass die Zentrierung im lastfreien Zustand nicht oder nur unzureichend 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. Dies gilt umso mehr, wenn große Kräfte zwischen Planetenrädern und Sonnenrädern übertragen werden, wie insbesondere bei einem Differenzial.
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Ähnliche Getriebekombinationen sind bspw. aus der
DE 10 2008 027 992 A1 bekannt. Dort ist eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb offenbart. Diese Antriebsvorrichtung ist für den Quereinbau vorgesehen, bei der ein Achsdifferenzial und ein Zwischenachsdifferenzial baulich kombiniert in einem Getriebegehäuse ausgebildet sind, wobei die Differenziale als Stirnrad-Planetengetriebe ausgeführt sind, mit einem ersten Steg als Eingangselement des Zwischenachsdifferenzials, der über die Planetenräder auf das Sonnenrad als das eine Ausgangselement und über ein Außenrad auf das Achsdifferenzial als das andere Ausgangselement abtreibt, wobei das Außenrad über den Steg des Achsdifferenzials und dessen Planetenräder auf Ausgangselemente zu den Achswellen abtreibt. Diese Druckschrift propagiert, dass die beiden Differenziale getriebetechnisch so ausgeführt sind, dass sie einen gemeinsamen Steg aufweisen. Ein Stirnraddifferenzial und ein Planetengetriebe als Überlagerungsstufe werden somit kombiniert. Über die Überlagerungsstufe wird jedoch Drehmoment von einer Vorderachse auf ein Hinterachsdifferenzial des Kraftfahrzeuges abgeleitet.
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Ein weiteres Planetengetriebe ist auch aus der
US 4574658 bekannt, bei der jedoch ein Planetengetriebe mit einer Stirnrad-Überlagerungsstufe kombiniert wird. Ein Sonnenrad des Planetengetriebes wird über einen zusätzlichen Stirnradabschnitt durch ein vom Planetengetriebe separates Ritzel angetrieben.
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Auch die Druckschriften
DE 2031654 A1 und
GB 1212630 A offenbaren Getriebekombinationen, in denen unterschiedliche Getriebestufen miteinander verbunden werden. Insbesondere wird u.a. eine drehsteife Verbindung offenbart, die eine Getriebestufe darstellt, mit zwei zusammenwirkenden Getriebeelementen, die jeweils ein Ringelement tragen, das eine sich axial erstreckenden zylindrischen Fortsatz aufweist und das mit dem Ringelement des anderen Getriebeelementes eine drehsteife Kopplung herstellt, wobei die Ringelemente aus Blech gefertigt sind und in ihrem zylindrischen Fortsatz axial verlaufende, zahnartige Eindrückungen aufweisen, die nach Art einer Teilverzahnung in gegenseitigem Eingriff stehen.
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Ein ähnliches Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge ist auch aus der
DE 10 2007 017 185 B4 bekannt, in der ein Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einem angetriebenen Differenzial offenbart wird, das über Ausgleichselemente auf zwei Abtriebswellen abtreibt, wobei das Abtriebsmoment an den Abtriebswellen mittels eines durch Planetenradgetriebe gebildeten, mit den Abtriebswellen mittelbar oder unmittelbar trieblich verbunden über Überlagerungsgetriebe und einer angekoppelten Antriebsmaschine veränderbar ist und wobei die Übersetzung des Überlagerungsgetriebes derart ausgelegt ist, dass bei Gleichlauf der Abtriebswellen die Antriebsmaschine still steht. Zur Verbesserung der Umverteilung in puncto Präzision und schnellerem Ansprechen bzgl. der Abtriebsmomente bei einer baulich günstigen Konstruktion des Überlagerungsgetriebes und der Antriebsmaschine wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, dass dem Überlagerungsgetriebe zumindest ein mit dem Differenzial zusammenwirkendes Moment reduzierendes Umlaufgetriebe vorgeschaltet ist.
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Auch sind aus dem Stand der Technik Differenzialgetriebe bekannt, etwa aus der
WO 93/11374 oder der
US 807095. -
Die bestehenden Lösungen haben jedoch Nachteile in Bezug auf Verschleiß und Geräuschemission. Hier gilt es eine Verbesserung zu finden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige Variante eines Planetengetriebes zur Verfügung zu stellen, das verschleißresistent und geräuscharm arbeitet.
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Offenbarung der Erfindung
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Dies wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gleitlager zwei zumindest abschnittsweise konisch ausgestaltete und miteinander in Kontakt befindliche Ringe beinhaltet.
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Zwar findet normalerweise eine Selbstzentrierung des Sonnenrades im Betrieb des Planetengetriebes statt, doch gilt es, im Stillstand ein Absinken des Sonnenrades zu vermeiden, da dann nachfolgend beim Wiederanlauf des Planetengetriebes ein durch die Zentripetalkräfte bewirktes Heben des Sonnenrades erfolgt, so dass das Sonnenrad in jene das Sonnenrad umgebenden Planetenräder lautstark und Verschleiß hervorrufend einsetzt. Ein die zwei konisch ausgestalteten und miteinander in Kontakt befindlichen Ringe aufweisendes Gleitlager vermeidet dies wirkungsvoll, insbesondere wenn die konischen Flächen absatzslos ausgestaltet sind und sich von einem Ende des jeweiligen Ringes bis zum anderen Ende des jeweiligen Ringes erstrecken.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn ein erster der beiden Ringe innerhalb eines zweiten der beiden Ringe befindlich ist und vorzugsweise im Bereich seiner konischen Außenfläche in direkter Anlage mit einer konischen Innenfläche des zweiten Ringes befindlich ist. Eine einfache Montage ist dann möglich, da dann der erste Ring auf das Sonnenrad einfach aufsetzbar ist und nachfolgend der zweite Ring auf den ersten Ring aufgeschoben werden kann, bis eine gewünschte Zentrierung des Sonnenrades erreicht ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn wenigstens ein zehntel Millimeter Abstand zwischen der Außenseite des äußeren Ringes und der Innenseite des Planetenträgers eingehalten wird. Ein Einlaufen des Gleitlagers kann dann effizient bewirkt werden.
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Die Montage wird auch verbessert, wenn der erste Ring auf dem Sonnenrad positioniert ist, vorzugsweise mittels eines Presspassungssitzes.
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Es ist auch zweckmäßig, wenn der erste Ring an einem umlaufenden Absatz der Sonne axial positionsbestimmt anliegt. Die Präzision des Planetenradgetriebes wird dadurch verbessert.
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Montagefreundlich ist es, wenn der Planetenträger im Bereich des zweiten Ringes absatzlos ausgestaltet ist, insbesondere auch beidseitig des zweiten Ringes, im an diesen angrenzenden Bereich.
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Wenn der zweite Ring längsgeschlitzt ausgeführt ist, insbesondere einen Längsschlitz aufweist, der sich komplett durch den zweiten Ring hindurch erstreckt, so kann der zweite Ring beim Aufschieben auf den ersten Ring gespreizt werden, also eine Umfangsvergrößerung erfahren, so dass die Kooperation der beiden Elemente effizient bewirkt wird.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ringe jeweils miteinander in Verrastung geratbare Rastierelemente aufweisen, vorzugsweise im Bereich der konischen Außenfläche des ersten Ringes und der konischen Innenfläche des zweiten Ringes. Ein ungewolltes Spiel zwischen dem Sonnenrad und dem Planetenträger, durch sich verschiebende Ringe des Gleitlagers wird vermieden.
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Dabei ist von Vorteil, wenn die Rastierelemente als Rippen oder Zähne ausgeführt sind, die eine Axialbewegung der beiden Ringe zueinander hemmen oder verhindern. Das Anfertigen von Rippen oder Zähnen auf der Innen- und/oder Außenseite der entsprechenden Ringe ist fertigungstechnisch mit hoher Präzision bei geringen Kosten erreichbar.
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Es ist auch von Vorteil, wenn die Rippen oder Zähne um die Ringe gerade oder spiralförmig umlaufend angeordnet sind. Die Rippen oder Zähne verlaufen damit auf der Innen- und/oder Außenseite der entsprechenden Ringe umfangsseitig in einer geschlossenen Kreisform oder über den Umfang weg spiralförmig. Die Montage wird dadurch vereinfacht.
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Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn die Rastierelemente als miteinander kooperierende Gewindegänge ausgeformt sind. Der eine Ring lässt sich dann auf den anderen Ring aufschrauben, was der Präzision der Lagereinstellung zuträglich ist.
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Um ein unbeabsichtigtes Lösen der beiden Ringe voneinander, nach dem das gewünschte Spiel eingestellt ist, zu vermeiden, ist es von Vorteil, wenn eine eine Rotation der beiden Ringe hemmende oder verhindernde Formschlusseinrichtung an beiden Ringen ausgebildet ist.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn die Formschlusseinrichtung zumindest eine an einem der beiden Ringe abstehende Nase beinhaltet, sowie zumindest eine an dem anderen Ring vorhandene Vertiefung beinhaltet, und die Nase formschlüssig in die Vertiefung eingreift.
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Um möglichst wenig Verschleiß zu haben, ist es von Vorteil, wenn einer oder beide Ringe Kunststoff, wie PA66, vorzugsweise mit 25 % bis 30 % Glasfaser, aufweisen und/oder eine Stahllegierung aufweisen. Dabei können 25 bis 30 Volumen- oder Gewichtsprozent an Glasfasern im Kunststoff vorhanden sein bzw. die Stahllegierung einsatzgehärtet oder geschliffen ausgeführt sein. Vorzugsweise ist es auch, wenn der entsprechende Ring nur aus Kunststoff oder nur aus einer Stahllegierung besteht.
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Um die Lösbarkeit und Verlierbarkeit zu vermindern, ist es von Vorteil, wenn die konischen Flächen der Ringe einen solchen Winkel α zur Längsachse der Ringe aufweisen, dass Selbsthemmung entlang der Längsachse auftritt. Als besonders bevorzugt haben sich Winkel zwischen 2° bis 5° bewährt, wobei die Winkel 3° und 4° besonders bevorzugt sind.
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Die Einsatzmöglichkeiten des Planetenradgetriebes erhöhen sich, wenn das Planetenradgetriebe als Differenzialgetriebe, insbesondere als Stirnraddifferenzialgetriebe ausgebildet ist. Dadurch wird der Bauraum besonders effizient genutzt.
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Die Erfindung wird auch mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Dabei ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel näher dargestellt. Es zeigen:
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1 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen als Stirnraddifferenzialgetriebe ausgebildeten Planetenradgetriebe mit erfindungsgemäßer Gleitlagerung zwischen einem Sonnenrad und einem Planetenträger, der auch als Planetenradträger bezeichnet werden kann,
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2 eine vergrößerte Darstellung der Ausführungsform aus 1,
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3 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs III aus 2,
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4 eine perspektivische Darstellung nur des inneren Konusrings des in dem Ausführungsbeispiel von 1 verwendeten Gleitlagers, und
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5 eine perspektivische Darstellung nur des äußeren Konusrings der Gleitlagerung, wie sie im Ausführungsbeispiel von 1 am Sonnenrad eingesetzt ist.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetenradgetriebes 1 dargestellt. Das Planetenradgetriebe 1 kann auch als Planetengetriebe bezeichnet werden. Das Planetenradgetriebe 1 weist zumindest ein Sonnenrad 2 bzw. 3 auf. Im vorliegenden Fall ist das Sonnenrad 2 ein erstes Sonnenrad, wobei ein weiteres Sonnenrad, nämlich ein zweites Sonnenrad 3 ebenfalls vorhanden ist.
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Die beiden Sonnenräder 2 und 3 sind über eine Reibscheibe 4 voneinander axial beabstandet. Jedes Sonnenrad 2 und 3 ist mit zumindest einem Planetenrad 5 in Wirkkontakt. Jeweils zwei Planetenräder 5 sind miteinander in Kontakt, und zwar in kämmender Weise. Planetenräder werden über Bolzen 6, welche in Hülsen 7 gelagert sind, in einem Planetenträger 8 gelagert. Der Planetenträger 8 weist eine erste Planetenträgerhälfte 9 und eine zweite Planetenträgerhälfte 10 auf. Ein Antriebsrad 11 ist drehfest am Planetenträger 8 angebunden.
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Zwischen dem Planetenträger 8 und dem jeweiligen Sonnenrad 2 oder 3 ist ein Gleitlager 12 vorhanden. Das Gleitlager 12 setzt sich aus einem ersten Ring 13 und einem zweiten Ring 14 zusammen. Die beiden Ringe 13 und 14 sind als Konusringe ausgebildet. Der erste Ring 13 ist radial innerhalb des zweiten Ringes 14 angeordnet. Der zweite Ring 14 liegt direkt am ersten Ring 13 an, wobei der erste Ring 13 an einem der beiden Sonnenräder, also entweder am ersten Sonnenrad 2 oder am zweiten Sonnenrad 3 anliegt. Zwischen dem zweiten Ring 14 und der jeweiligen Planetenträgerhälfte 9 oder 10 besteht ein spielbehafteter Abstand. Es ist jedoch auch möglich, dass auch der zweite Ring 14 an einem metallischen Bauteil anliegt, etwa am Planetenträger 8.
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Die beiden Ringe 13 und 14 sind aus Kunststoff, nämlich PA66 mit Glasfaserverstärkung, vorzugsweise 25 bis 30 Volumen- oder Gewichtsprozent Glasfaser beschaffen. Auch PA 46 ist einsetzbar.
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Der zweite Ring 14 weist eine Innenrastierung und der erste Ring 13 eine Außenrastierung auf. So sind am zweiten Ring 14, auf dessen Außenseite Rastierelemente 15 ausgebildet, nämlich Rippen oder Zähne, die im formschlüssigen Wirkzusammenhang mit Rastierelementen 15, beispielweise gegengleich geformte Rippen oder Zähne, auf der Innenseite des zweiten Rings 14 stehen.
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Die Rastierelemente sind an Konusflächen 16 der beiden Ringe 13 und 14 ausgebildet. Die Konusflächen 16 stehen miteinander in direktem Kontakt.
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Die Konusfläche hat einen Winkel α, wie insbesondere in 2 gut zu erkennen. Der Winkel α ist der Winkel, der zwischen der Konusfläche 16 und einer Längsachse 17 vorhanden ist. Wie auch in den 2 und 3 gut zu erkennen ist, liegt der erste Ring 13 an einem Absatz 18 des Sonnenrades 2 oder 3 an. Der Planetenträger 8 ist im Bereich des Gleitlagers 12, insbesondere im Bereich des zweiten Ringes 14 absatzlos ausgestaltet. Die beiden singulär in den 4 und 5 dargestellten Ringe 13 und 14 des Gleitlagers 12 können beide geschlitzt ausgestaltet werden, wobei besonders die Längsschlitzausgestaltung im ersten Ring 13 von Vorteil ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenradgetriebe
- 2
- erstes Sonnenrad
- 3
- zweites Sonnenrad
- 4
- Reibscheibe
- 5
- Planetenrad
- 6
- Bolzen
- 7
- Hülse
- 8
- Planetenträger
- 9
- erste Planetenträgerhälfte
- 10
- zweite Planetenträgerhälfte
- 11
- Antriebsrad
- 12
- Gleitlager
- 13
- erster Ring
- 14
- zweiter Ring
- 15
- Rastierelement
- 16
- Konusfläche
- 17
- Längsachse
- 18
- Absatz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009032286 A1 [0002]
- DE 102008027992 A1 [0003]
- US 4574658 [0004]
- DE 2031654 A1 [0005]
- GB 1212630 A [0005]
- DE 10333880 A1 [0006]
- DE 10333879 A1 [0006]
- DE 102007017185 B4 [0007]
- WO 93/11374 [0008]
- US 807095 [0008]
