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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Planetengetriebeanordnung die als solche einen zum Umlauf um eine Getriebeachse vorgesehenen Planetenträger, ein Sonnenrad, Planetenräder, sowie je nach Bauart ggf. ein Hohlrad umfasst, wobei der Planetenträger mit einem Koppelgliedträger verbunden ist, so dass der Planetenträger selektiv mit einem relativ zu dem Planetenträger um die Getriebeachse drehbaren Getriebeglied koppelbar ist.
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Aus
DE 41 12 330 A1 ist eine Planetengetriebeanordnung mit einer Planetenstufe bekannt. Die Planetenstufe ist hierbei derart in die Getriebeanordnung eingebunden, dass der Planetenträger schaltbar mit dem Sonnenrad oder dem stationären Getriebegehäuse koppelbar ist. Bei Koppelung des Planetenträgers mit dem Sonnenrad wird die Planetenstufe in sich blockiert und daraus resultierend der Getriebeeingang starr, d.h. ohne Übersetzungswirkung mit dem Getriebeausgang gekoppelt. Bei Festlegung des Planetenträgers am Getriebegehäuse fungieren die im Planetenträger gelagerten Planeten als stationär gelagerte Übertragungszahnräder welche das Hohlrad und das Sonnenrad mit einem entsprechenden Übersetzungsverhältnis miteinander getrieblich koppeln. Um die selektive Koppelung des Planetenträgers mit der Sonnenradwelle oder dem Getriebegehäuse zu ermöglichen, ist der Planetenträger mit einer Schaltwelle verbunden, wobei auf der Schaltwelle ein Reib- oder Formschlusselement axial verschiebbar geführt ist, das in einer ersten Schaltposition mit der Sonnenradwelle gekoppelt ist und in einer zweiten Schaltposition in das Getriebegehäuse eingreift.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Planetengetriebeanordnung zu schaffen, deren kinematischer Koppelungszustand innerhalb eines Getriebesystems selektiv veränderbar ist, wobei sich diese Planetengetriebeanordnung durch einen kompakten und robusten Aufbau auszeichnet und unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten vorteilhaft herstellbar ist.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Planentengetriebeanordnung, mit:
- – einem zum Umlauf um eine Getriebeachse vorgesehenen Planetenträger,
- – Planetenrädern die in dem Planetenträger aufgenommen sind, und
- – einer Koppelungseinrichtung zur selektiven Koppelung des Planetenträgers mit einem ansonsten relativ zu dem Planententräger um die Getriebeachse drehbaren Getriebeglied,
- – wobei die Koppelungseinrichtung einen Koppelgliedträger aufweist, der eine zur axialen Führung eines Koppelgliedes vorgesehene Außenverzahnung aufweist, und
der Koppelgliedträger über einen Abschnitt der Außenverzahnung mit dem Planetenträger drehfest gekoppelt ist.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Planetengetriebeanordnung zu schaffen, deren kinematischer Koppelungszustand mit dem Getriebeumfeld schaltbar veränderbar ist, wobei eine in hohem Maße torsionssteife Koppelung des Koppelgliedträgers in strukturmechanisch vorteilhafte Weise im Zusammenspiel mit der auf dem Koppelgliedträger ausgebildeten Außenverzahnung erreicht werden kann. An dem Planetenträger ist dabei eine zur Außenverzahnung komplementäre Innenverzahnung ausgebildet, die als solche in den Koppelgliedträger radial eingreift.
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Der Koppelgliedträger ist vorzugsweise als buchsenartiges Bauteil ausgebildet.
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Dieses Bauteil kann spanend, als Blechumformteil, als Guß- oder Sinterteil gefertigt werden und dabei Werkstofffestigkeiten aufweisen die über der Festigkeit des zur Bildung des Planetenträgers eingesetzten Werkstoffs liegen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an der Außenverzahnung des buchsenartigen Koppelgliedträgers eine Anschlagstufe ausgebildet, die als solche die axiale Einschubtiefe des Koppelgliedträgers in den Planetenträger begrenzt.
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Zur Fixierung des Koppelgliedträgers an dem Planetenträger ist am Koppelgliedträger vorzugsweise an einem in eingeschobenem Zustand axial innerhalb des Planetenträgers liegenden Abschnitt eine Ringnut ausgebildet. In diese Ringnut ist dann vorzugsweise ein Sicherungsring eingesetzt der an der Innenwandung des Planetenträgers axial ansteht und damit den Koppelgliedträger axial in dem Planetenträger sichert.
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Die an dem Planetenträger ausgebildete Komplementärverzahnung wird vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Koppelgliedträger nach Einschieben in den Planetenträger unter einem ausgeprägten Presssitz in dem Planetenträger sitzt.
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Der Planetenträger kann so aufgebaut werden, dass sich dieser sich aus einer ersten und einer zweiten, jeweils als Blechumformteil gefertigten Bolzentragwand zusammensetzt. Bei dieser Ausführungsform ist dann vorzugsweise der Koppelgliedträger axial in die erste Bolzentragwand eingeschoben.
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Der Koppelgliedträger und der Planetenträger können so gestaltet werden, dass der Koppelgliedträger einen erster Lagersitz und die zweite Bolzentragwand einen zweiten Lagersitz bilden. In dem jeweiligen Lagersitz ist dann jeweils eine, zur Lagerung einer Sonnenradwelle vorgesehene erste bzw. zweite Lagereinrichtung aufgenommen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die in dem Koppelgliedträger aufgenommene erste Lagereinrichtung als Loslager ausgeführt. Hierbei kann die erste Lagereinrichtung insbesondere als hochkompakte, d.h. radial klein bauendes Zylinderrollen- oder Nadellager ausgeführt werden, so dass im Bereich des Koppelgliedträgers ein geringer Außendurchmesser realisierbar ist.
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Der Planetenträger an sich ist weiterhin vorzugsweise derart gestaltet, dass an der zweiten Bolzentragwand ein die Sonnenradwelle unter Belassung eines Ringspaltes umsäumender Ringbund ausgebildet ist, wobei dann die zweite Lagereinrichtung in diesen Ringbund eingesetzt wird.
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Die beiden Lagereinrichtungen können so ausgelegt werden, dass die erste, d.h. die in dem Koppelgliedträger sitzende Lagereinrichtung nur eine radiale Stützfunktion bietet und ansonsten als Loslager fungiert. Die zweite Lagereinrichtung wird dann vorzugsweise als Festlager ausgebildet. Hierbei wiederum kann die zweite Lagereinrichtung insbesondere als Vierpunkt-Rillenkugellager ausgebildet werden.
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Auf die Außenverzahnung des Koppelgliedträgers ist vorzugsweise ein komplementär innenverzahntes Koppelglied aufgesetzt, das auf der Außenverzahnung axial verschiebbar geführt ist. Es ist auch möglich, über die Außenverzahnung des Koppelgliedträgers eine Kupplungslamellenpackung axial verschiebbar und zugleich drehfest zu sichern.
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Die erfindungsgemäße Planetengetriebeanordnung ist vorzugsweise weiterhin so gestaltet, dass auf den Planetenträger eine Hohlradglocke aufsetzbar ist, wobei diese Hohlradglocke auf einer der ersten Lagereinrichtung abgewandten Seite der Sonneradverzahnung auf einem Zapfenabschnitt der Sonnenradwelle oder dem Ringbund der zweiten Bolzentragwand gelagert ist. Diese Lagerstelle kann als Wälzlagerstelle ausgeführt sein. Die Lagerstelle kann wiederum als Festlager ausgeführt sein, so dass durch diese auch die Axialposition der Hohlradglocke gegenüber dem Planetenträger präzise festgelegt ist.
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Die im Zusammenspiel mit dem Koppelgliedträger realisierte Koppelungseinrichtung selbst kann so aufgebaut werden, dass diese eine Schiebemuffe und eine Synchronringmechanik umfasst durch welche im Rahmen eines Schaltvorganges das mit der Schiebemuffe zu koppelnde Getriebeorgan zunächst entsprechend synchronisiert wird, und dann nach Herbeiführung eines Synchronzustandes die Schiebemuffe axial verschoben und damit mit dem zugeordneten Gegenstück formschlüssig in Eingriff gebracht werden kann.
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Die Erfindung richtet sich im Kern auf eine Bauteilskombination die aus einem Planetenträger und einem Koppelgliedträger besteht, wobei der Koppelgliedträger unter Nutzung seiner Außenverzahnung torsionssteif mit dem Planetenträger gekoppelt ist.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine Axialschnittdarstellung der Hauptkomponenten einer erfindungsgemäßen Planetengetriebeanordnung,
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2 eine Detaildarstellung zur Veranschaulichung einer Variante des erfindungsgemäß gestalteten Planetenträgers mit einem über einen Sicherungsring axial gesicherten Koppelgliedträger.
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3 eine perspektivische Detaildarstellung zur Veranschaulichung weiterer Details der Ausführungsform des Planetenträgers nach 2.
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4a, 4b, 4c Skizzen unterschiedlicher Varianten der Auszugssicherung der über die erfindungsgemäße Steckverzahnung gefügten Komponenten.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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Die Darstellung nach 1 zeigt eine erfindungsgemäße Planentengetriebeanordnung, mit einem zum Umlauf um eine Getriebeachse X vorgesehenen Planetenträger P, mit einer ersten Bolzentragwand 1 und einer hiervon axial beabstandeten zweiten Bolzentragwand 2, sowie Planetenrädern 3 die in dem Planetenträger P in einem zwischen der ersten und der zweiten Bolzentragwand 1, 2 gebildeten Trägerinnenraum aufgenommen sind. Die Planetenräder 3 sind über Planetenbolzen 4 an der ersten und der zweiten Bolzentragwand 1, 2 gelagert.
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Die Planetengetriebeanordnung umfasst weiterhin eine hier nur hinsichtlich des torsionssteif mit dem Planetenträger P verbundenen Koppelgliedträgers 6 dargestellte Koppelungseinrichtung 5 zur selektiven Koppelung des Planetenträgers P mit einem ansonsten gegenüber dem Planententräger um die Getriebeachse drehbaren, hier nicht näher dargestellten Getriebeglied (ggf. auch Getriebegehäuse).
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Die erfindungsgemäße Planetengetriebeanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass der Koppelgliedträger 6 eine zur axialen Führung eines Koppelgliedes vorgesehene Außenverzahnung (Axialverzahnung) 6d aufweist, und der Koppelgliedträger 6 über einen Abschnitt dieser Außenverzahnung 6d mit dem Planetenträger P drehfest gekoppelt ist.
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Dadurch wird es möglich, eine in hohem Maße torsionssteife Koppelung des Koppelgliedträgers 6 mit dem Planetenträger P in strukturmechanisch vorteilhafte Weise im Zusammenspiel mit der auf dem Koppelgliedträger 6 ohnehin ausgebildeten Außenverzahnung 6d zu erreichen. An dem Planetenträger P ist dabei eine zur Außenverzahnung komplementäre Innenverzahnung ausgebildet, die als solche in den Koppelgliedträger 6 radial eingreift.
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Der Koppelgliedträger 6 ist hier als buchsenartiges Bauteil ausgebildet das hier spanen, oder als Fließpressteil gefertigt ist und eine Festigkeit aufweist die über der Festigkeit des zur Bildung des Planetenträgers P eingesetzten Werkstoffs liegt.
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An der Außenverzahnung des buchsenartigen Koppelgliedträgers 6 ist eine Anschlagstufe 6e ausgebildet, die als solche die axiale Einschubtiefe des Koppelgliedträgers 6 in den Planetenträger P begrenzt.
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Die an dem Planetenträger P ausgebildete Komplementärverzahnung ist derart ausgebildet, dass der Koppelgliedträger 6 nach Einschieben in den Planetenträger P in diesem unter einem ausgeprägten Presssitz aufgenommen ist. Der Koppelgliedträger ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch punktuell ausgebildete und dabei den Planetenträger P und den Koppelgliedträger 6 erfassende Schweißverbindungsstellen 9 axial in dem Planetenträger P gesichert. In dem Koppelgliedträger 6 ist ein erster Lagersitz L1 und an der zweiten Bolzentragwand ist ein zweiter Lagersitz L2 ausgebildet. In dem jeweiligen Lagersitz L1, L2 ist jeweils eine die Sonnenradwelle 14 radial stützende erste bzw. zweite Lagereinrichtung B1, B2 aufgenommen.
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Durch diesen Aufbau wird es möglich, eine Planetengetriebeanordnung zu schaffen, deren kinematischer Koppelungszustand mit dem Getriebeumfeld schaltbar veränderbar ist, wobei die Sonnenradwelle 14 sowohl in dem zur axialen Führung eines Koppelgliedes, insbesondere einer Schaltmuffe vorgesehenen Koppelgliedträger 6 als auch in dem Planetenträger P strukturmechanisch vorteilhaft radial abgestützt ist.
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Die in dem Koppelgliedträger 6 aufgenommene erste Lagereinrichtung B1 fungiert hier als Loslager und ist als Nadellager mit einer Nadellagerbuchse 10 und darin abrollenden Nadeln 11 ausgeführt. Die Nadellagerbuchse ist axial durch eine in dem Koppelgliedträger 6 ausgebildete Ringstufe 6a und einen Sicherungsring 6b gesichert. Der Sicherungsring 6b sitzt in einer in dem Koppelgliedträger 6 ausgebildeten Ringnut 6c.
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An der zweiten Bolzentragwand 2 ist ein die Sonnenradwelle 14 unter Belassung eines Ringspaltes umsäumender Ringbund 2a ausgebildet. Die zweite Lagereinrichtung B2 ist in diesem Ringbund 2a aufgenommen. In dem Ringbund 2a ist eine Ringstufe 2b ausgebildet durch welche die Axialposition des Lageraußenringes RAB2 festgelegt ist. Weiterhin ist in dem Ringbund 2a eine Ringnut 2c ausgebildet, in welcher ein Sicherungsring 2d sitzt. Dieser Sicherungsring 2d legt im Zusammenspiel mit der Ringstufe 2b die Axialposition des Lageraußenringes RAB2 fest.
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Die zweite Lagereinrichtung B2 umfasst weiterhin einen Lagerinnenring RIB2. Dieser Lagerinnenring RIB2 ist über eine Ringschulter 14a und einen Sicherungsring 14b axial auf der Sonnenradwelle 14 festgelegt. Die zweite Lagereinrichtung B2 fungiert bei der gezeigten Anordnung als Festlager das als solches die Axialposition des Sonnenradabschnitts 14c präzise innerhalb des von den beiden Bolzentragwänden 1, 2 definierten Innenraumes festlegt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die zweite Lagereinrichtung als Rillenkugellager ausgebildet. Der Lageraußenring RAB2 sitzt in enger Passung in der Sitzfläche L2 im Inneren des Ringbundes 2a.
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Der Koppelgliedträger 6 ist als hohlzylindrische bzw. buchsenartige Struktur ausgebildet und wie ausgeführt im Bereich seiner Außenumfangsfläche mit einer Außenverzahnung 6d versehen. Auf dieser Außenverzahnung 6d ist ein hier nicht näher dargestelltes Koppelglied axial verschiebbar geführt. Es ist auch möglich, die Außenumfangsfläche als Mitnehmerstruktur für Kupplungslamellen auszubilden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Planetengetriebe ist die erste Bolzentragwand 1 als Blechumformteil gefertigt ist, und der Koppelgliedträger 6 ist mit der ersten Bolzentragwand über seine Außenverzahnung torsionssteif mit dm Planetenträger P verbunden. Die zweite Bolzentragwand 2 ist ebenfalls als Blechumformteil gefertigt und mit der ersten Bolzentragwand 1 über Schweißstellen 8 verbunden.
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Die erfindungsgemäße Planetengetriebeanordnung kann derart in ein Getriebesystem eingebunden werden, dass über die hier nur teilweise dargestellte Koppelungseinrichtung 5 der kinematische Koppelungszustand des Planetenträgers P mit dem Getriebeumfeld schaltbar veränderbar ist. Der zur axialen Führung eines beispielsweise als Schaltmuffe ausgebildeten Getriebeglieds vorgesehene Koppelgliedträger 6 ist mit der ersten Bolzentragwand 1 torsionsstarr gekoppelt.
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Das die zweite Bolzentragwand 2 bildende Blechumformteil ist derart gefertigt, dass dieses den bereits genannten Ringbund 2a bildet, der als solcher der Aufnahme der zweiten Lagereinrichtung B2 dient. Der Ringbund 2a ist umformtechnisch, insbesondere ziehtechnisch gefertigt. Die zweite Bolzentragwand 2 bildet drei (bzw. der Anzahl der Planenten entsprechende) Bolzenlagerbohrungen 2e in welchen die Planetenbolzen 4 radial abgestützt und axial fixiert sind. Die beiden Bolzentragwände 1, 2 sind derart axial profiliert, dass diese Brückensegmente C1, C2 bilden über welche die beiden Bolzentragwände 1, 2 in jenen zwischen den Planeten 3 liegenden Umfangsbereichen miteinander verbunden sind. Diese Brückensegmente C1, C2 sind über Kehlnähte 8 miteinander verbunden.
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In 2 ist in Form einer Detaildarstellung eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Bei dieser Variante ist zur Fixierung des Koppelgliedträgers 6 an dem Planetenträger P am Koppelgliedträger 6 an einem in eingeschobenem Zustand axial innerhalb des Planetenträgers liegenden Abschnitt 6f eine Ringnut 6g ausgebildet. In diese Ringnut 6g ist ein Sicherungsring 6h eingesetzt der an der Innenwandung des Planetenträgers P axial ansteht und damit den Koppelgliedträger 6 axial in dem Planetenträger P sichert. Die axiale Einschubtiefe des Koppelgliedträgers 6 in die hier erkennbare erste Bolzentragwand 1 wird wiederum durch eine Anschlagstufe 6e begrenzt.
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In 3 ist in Form einer perspektivischen Detaildarstellung nochmals der Grundaufbau der erfindungsgemäßen Fügestruktur veranschaulicht. Die hier erkennbare, an dem Koppelgliedträger 6 ausgebildete Anschlagstufe 6e wird gefertigt, indem in jenem einzuschiebenden Abschnitt „die Spitzen der Außenverzahnung leicht gekappt werden“. Dies kann beispielsweise durch spanende Bearbeitung des Koppelgliedträgers 6 erreicht werden. Im Rahmen dieser spanenden Bearbeitung wird vorzugsweise auch die Ringnut 6g ausgebildet. Die in dieser Darstellung erkennbare, an dem Planetenträger P bzw. der ersten Tragwand 1 ausgebildete Komplementärverzahnung Z ist so gestaltet, dass diese die leicht radial gekappte Außenverzahnung des Koppelgliedträgers 6 mit ausgeprägtem Presssitz aufnimmt.
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Die 4a, 4b und 4c zeigen in Form von Skizzen nochmals Ausgestaltungen des zwischen dem Koppelgliedträger 6 und dem Planetenträger 1 realisierten Verbindungsbereiches. Bei der Ausführungsform nach 4a wird die Axialsicherung der über Komplementärverzahnungen gefügten Komponenten wie bereits in Verbindung mit 1 angesprochen durch lokal ausgebildete Schweißstellen 9 erreicht.
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Bei der Ausführungsform nach 4b wird die Axialsicherung der über Komplementärverzahnungen gefügten Komponenten durch Presssitz und radial auswärts gerichtetes Ausstemmen eines Ringrandbereiches 9a in eine Umfangsfase des Planetenträgers P erreicht. Zudem ist am Planetenträger P die dort vorgesehene Verzahnung auf umformtechnischen Wege gebildet, wobei in Verbindung mit dem hier verdrängten Material ein axial verlängerter Sitzbereich gebildet ist.
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Bei der Ausführungsform nach 4b wird die Axialsicherung der über Komplementärverzahnungen gefügten Komponenten durch Presssitz und radial einwärts gerichtetes Verstemmen Ringrandbereiches 9b Planetenträgers P in eine Umfangsnut des Koppelgliedträgers 6 erreicht. Auch hier ist die seitens des Planetenträgers P vorgesehene Komplementärverzahnung umformtechnisch unter Bildung eines axial verdickten Wulstabschnitts W gefertigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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