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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Schmiervorrichtung eines Planetentriebs, über die zumindest Planetenlagerungen von Planetenrädern des Planetentriebs Schmieröl zugeleitet wird, wobei die Schmiervorrichtung durch rohrförmig-hohle Planetenbolzen gebildete Zuleitungen zu den Planetenlagerungen und mindestens einen Planetenträger aufweist.
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Hintergrund der Erfindung
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Die Schmierung der Lagerungen der Planetenräder auf den Planetenbolzen gestaltet sich mitunter problematisch. Eine Schmiervorrichtung der Gattung fängt durch den rotierenden Planetentrieb aus einem Ölsumpf geschöpftes sowie aufgewirbeltes Schmieröl in Schaum- oder Tropfenform auf, das durch Fliehkraft radial nach außen wandert. Darüber hinaus wird das aufgefangene Schmieröl durch die Schmiervorrichtung gesammelt und unter Ausnutzung der Fliehkraft über Zuleitungen den Planetenlagerungen gezielt zugeführt. Schmiervorrichtungen der einfachsten Form sind durch den Planetenträger und durch Hohlräume in den Planetenbolzen gebildet. Abschnitte des Planetenträgers durchlaufen bei dessen Rotation um die Zentralachse ständig aufeinander folgend nacheinander den Ölsumpf. Dabei füllen sich die Hohlräume der in den Ölsumpf getauchten Planetenbolzen pro Umdrehung des Planetenträgers zumindest teilweise. Wenn der jeweilige Planetenbolzen den Ölsumpf verlässt, wird in die Hohlräume geschöpftes Schmieröl zunächst mitgerissen und dann wieder aus den Planetenbolzen herausgeschleudert. Ein Teil des Schmieröls verbleibt in dem hohlen Planetenbolzen und wird unter Wirkung der Fliehkraft über Querbohrungen der Schmiervorrichtung den Lagerstellen der Planetenräder zugeführt. Außerdem reißen strukturelle Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche des Planetentriebs Schmieröl aus dem Ölsumpf, das sich als Ölnebel verteilt und teils auch in die Hohlräume der Planetenbolzen gelangt.
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Andere Schmiervorrichtungen weisen rinnenförmige Elemente oder Ölfangschalen auf, mit denen Schmieröl in der Nähe der Zugänge der hohlen Planetenbolzen aufgefangen wird. In diesen Auffangelementen wird das Schmieröl gesammelt und schließlich von da aus über Zuführungen innen in den hohlen Planetenbolzen geleitet sowie über die Querbohrungen durch Fliehkräfte den Planetenlagerungen zugeführt.
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Planetentriebe mit den vorgenannten Schmiervorrichtungen sind in Kraftfahrzeugen z.B. in Automatik- oder Verteilergetrieben eingesetzt. Beispiele solcher Planetentriebe sind Stirnraddifferenziale. Ein Stirnraddifferenzial mit einem derartigen Planetentrieb ist in
DE 10 2007 004 709 A1 beschrieben. Der Planetentrieb weist einen zweiteiligen Planetenträger auf, in dem zwei Sätze Planetenräder auf Planetenbolzen drehbar gelagert sind. Jedes Planetenrad des einen Satzes steht im Zahneingriff mit einem Planetenrad des anderen Satzes. Darüber hinaus steht jedes Planetenrad des einen Satzes im Zahneingriff mit einem als Sonnenrad ausgebildeten Zentralrad und jedes Planetenrad des anderen Satzes im Zahneingriff mit einem als weiteres Sonnenrad ausgebildeten weiteren Zentralrad. Auf dem Planetenträger sitzt fest ein Antriebsrad, an welchem im Fahrbetrieb Antriebsmomente eines Fahrzeugantriebs anliegen. Die Momente werden in dem Differenzial auf die Sonnenräder verteilt, die Abtriebsräder des Differenzials sind.
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In
DE 35 01 400 C1 ist eine Planetenlagerung eines Planetentriebs offenbart. Die Planetenlagerung ist durch einen rohrförmigen hohlen Bolzen gebildet, auf dem das Planetenrad drehbar gelagert ist und der in einem Planetenträger abgestützt und befestigt ist. Die Wand des Planetenbolzens ist endseitig mit radial durchgehenden Schlitzen versehen. In ein Ende des Planetenbolzens ist eine Kugel eingepresst, so dass der Planetenbolzen aufgrund des Schlitzes radial aufgeht und in der Öffnung des Planetenträgers verkeilt ist. Die Kugel ist weiterhin ein Verschluss einer Schmiervorrichtung des Planetenbolzens, über die zumindest Planetenlagerungen von Planetenrädern des Planetentriebs Schmieröl zugeleitet wird. Die Schmiervorrichtung weist eine durch den rohrförmig-hohlen Planetenbolzen gebildete Zuleitung zu dem Planetenlager auf. Die Schmiervorrichtung ist außerdem durch die Schlitze gebildet, welche durch die Kugel radial nicht vollständig verschlossen sind.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Schmiervorrichtung für Planetentriebe zu schaffen und die Herstellung dieser zu vereinfachen und kostengünstiger zu gestalten.
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Diese Aufgabe ist mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Wand des rohrförmig-hohlen, vorzugsweise hohlzylindrischen Planetenbolzens, ist erfindungsgemäß einmal umfangsseitig von einem radial durchgängigen Schlitz unterbrochen. Radial durchgängig heißt, dass das Material der Wand des Planetenbolzens in Umfangsrichtung einmal von innen nach außen und von einem Ende des Planetenbolzens zum anderen Ende vollständig unterbrochen ist. Die Schlitze sind Zuleitungen zu den Lagerstellen der Planetenräder, die auf den Planetenbolzen sitzen. Jeweils ein Schlitz unterbricht jeweils eine der jeweiligen Planetenbolzen bildende Wand einmal umfangsseitig radial durchgängig axial von einem Ende zu einem anderen Ende des Planetenbolzens sowie radial einmal vollständig. Die Schlitze ersetzen die nach dem Stand der Technik bekannten Querbohrungen in den Planetenbolzen. Der Durchlassquerschnitt der Schlitze ist verglichen zum Querschnitt der Querbohrungen wesentlich größer, so dass in der gleichen Zeit mehr Schmieröl durch den jeweiligen Schlitz zur Lagerstelle gelangen kann, als es bisher bei Schmiervorrichtungen mit Querbohrungen im Planetenbolzen möglich war. Darüber hinaus wird aufgrund des größeren Aufnahmevermögens der Schlitze weniger Öl durch Fliehkraft wieder aus dem Planetenbolzen hinaus geschleudert. Stattdessen wird dieses aufgrund des größeren Aufnahmevolumens der Schlitze den Lagerungen zugeführt.
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Der Schlitz ist ein Spalt zwischen zwei sich in Umfangsrichtung und tangential gegenüber liegenden Wandabschnitten der Wand dieses Planetenbolzens, der vorzugsweise ein Spaltmaß größer Null und an der/(den) Lagerstelle(n) ein Spaltmaß gleich Null aufweist.
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Ausgestaltungen der Erfindungen betreffen eine Schmiervorrichtung, in welcher der Verlauf des Schlitzes von einem Ende des Planetenbolzens zum anderen variiert.
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Die einfachste Form sieht einen Schlitz vor, der von einem Ende des Planetenbolzens zum anderen Ende des Planetenbolzens durch parallel zueinander verlaufende Kanten charakterisiert ist. In diesem Fall weist der Schlitz durchgängig eine Schlitzbreite auf.
Alternativ steht aus mindestens einer der den Spalt begrenzenden Kanten, alternativ aus beiden sich am Schlitz gegenüberliegenden Kanten, die Kontur eines Wandabschnittes weiter in Richtung des am Schlitz gegenüberliegenden Wandabschnittes hervor. Pro Streifen müssen mindestens zwei der Wandabschnitte hervorstehen.
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Mit Sicht auf die zuvor beschriebenen Merkmale der Erfindung ergeben sich folgende Ausgestaltungen für den zwischen den Kantenabschnitten verlaufenden Schlitz:
- a.) In der Schmiervorrichtung verläuft der Schlitz zwischen den Wandabschnitten parallel zur Rotationsachse der Planetenräder und geradlinig über die kürzeste Distanz zwischen den Enden.
- b.) Alternativ zu a.) lenkt der Schlitz in seinem Verlauf am Planetenbolzen gekrümmt oder geradlinig verlaufend über der Rotationsachse oder über beliebigen gedachten Parallelen zur Rotationsachse linear, degressiv oder progressiv in eine Richtung gekrümmt ansteigend aus.
- c.) Alternativ zu b.) kann die gekrümmt verlaufende Kantenlinie beliebig oft die Richtung des Anstiegs wechseln.
- d.) Alternativ zu vorherigen Varianten weisen die sich im Planetentrieb am Spalt gegenüberliegenden Kanten zueinander spiegelbildliche Verläufe auf oder entfernen sich voneinander und nähern sich im weiteren Verlauf wieder an - was nichts anderes bedeutet, als dass sich das Spaltmaß des Schlitzes im Verlauf zwischen den Wandabschnitten ändern kann.
- e.) Der Schlitz verläuft schraubenförmig mehrfach um die Symmetrieachse des Planetenbolzens, bzw. die Rotationsachse des Planetenrades, so dass der fertig gewickelte Planetenbolzen aussieht wie eine Spiralfeder mit eckigem Querschnitt des Federdrahtes.
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Die Rotationsachse des auf dem Planetenbolzen sitzenden Planetenrades entspricht, da der Planetenbolzen vorzugsweise hohlzylindrisch ausgebildet ist, der Symmetrieachse des Planetenbolzens.
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Es ist auch denkbar, dass mehrere, vorzugsweise zwei Planetenräder auf einem oder mit einem Planetenbolzen gemeinsam drehbar um die Rotationsachse gelagert sind. Die Planetenräder auf den Planetenbolzen bzw. die Planetenbolzen in dem Planetenträger sind mittels Gleit- oder Wälzlagern gelagert. Die Erfindung sieht vor, dass die Schmiervorrichtung in jedem der Planetenbolzen einen Schlitz aufweist.
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Der Schlitz hat den Vorteil, dass sich die Schmiervorrichtung einfacher herstellen lässt. Material- und Fertigungskosten werden bei der Herstellung der dafür erforderlichen Planetenbolzen im Vergleich zur Herstellung der bisher bekannten Planetenbolzen eingespart. Damit werden auch die Herstellkosten für die Herstellung der erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung des Planetentriebs reduziert - und dies - weil einerseits die Herstellkosten des Planetenbolzens reduziert sind und andererseits die Montage des Planetentriebs vereinfacht werden kann.
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Üblicherweise werden Planetenbolzen durch Abstechen vom Rohr oder durch Fließpressen erzeugt und aufwändig spanabhebend durch Drehen und Schleifen bearbeitet. Die Sitze für die Lager der Planetenräder, insbesondere die Gleitflächen und bzw. Wälzlaufbahnen für Gleitlager, werden in der Regel abschließend spanabhebend feinstbearbeitet. Die Herstellkosten für die Planetenbolzen sind entsprechend hoch. Hinzu kommt das Einbringen von Querbohrungen in bekannten Schmiervorrichtungen, über welche den Planetenlagerungen im Planetentrieb Schmieröl zugeführt wird. Aus dem Stand der Technik nach
DE 38 28 083 A1 sind auch Schmiervorrichtungen von Planetentrieben bekannt, in deren Oberfläche spiralförmig verlaufende Schmiernuten eingebracht sind. Derartige Nuten sind sehr aufwendig in die Oberfläche einzubringen. Dementsprechend teuer ist die Herstellung der Planetenbolzen. Die Gesamtkosten zur Herstellung eines derartigen Planetentriebs und der Schmiervorrichtung sind entsprechend hoch.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schmiervorrichtung einen Ölsumpf aufweist, in den der um eine Zentralachse des Planetentriebs rotierbare Planetenträger anteilig eingetaucht ist. Das Schmieröl wird bei Rotation des Planetentriebs aus dem Ölsumpf mitgerissen und teilweise als Ölnebel verteilt oder mit den hohlen Planetenbolzen bzw. durch Sammel- bzw. Schöpfeinrichtungen geschöpft. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Schmiervorrichtung vor, in der jedem der einen Schlitze eine Fangeinrichtung zugeordnet ist. Die Fangeinrichtung ist wenigstens aus einem Rinnenabschnitt und aus einer Zuleitung gebildet. Die Zuleitung verbindet den schalenförmigen Rinnenabschnitt mit dem Schlitz. Die Fangeinrichtung, mit der auch Schmieröl aus einem Ölsumpf geschöpft werden kann, weist eine sich umfangsseitig von Planetenbolzen zu Planetenbolzen ziehende Rinne auf, die von einer Öffnung im Planetenbolzen zur anderen Öffnung im Planetenbolzen verläuft. Alternativ ist jedem Planetenbolzen eine separate dieser Fangeinrichtungen zugeordnet, die jeweils durch umfangsseitig begrenzte Rinnen- oder Schalenabschnitte gebildet sind.
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Figurenliste
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- 1 zeigt einen Halbschnitt entlang einer Zentralachse 52 durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung 50 eines Planetentriebs 51, der als Stirnraddifferenzial 53 ausgeführt ist.
- 2 zeigt eine Gesamtansicht eines Ausführungsbeispiels eines geschlitzten Planetenbolzens 54, wie dieser auch in dem Planetentrieb 51 nach 1 verbaut ist.
- 3 zeigt eine Gesamtansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines geschlitzten Planetenbolzens 77 als Alternative zu dem in 2 gezeigten Planetenbolzen 54.
- 4 zeigt ein Detail eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Schmiervorrichtung 80 als mögliche Weiterbildung der in 1 dargestellten Schmiervorrichtung 50.
- 5 ein Detail Z zur Schmiervorrichtung 50 aus 1 vergrößert und nicht maßstäblich.
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1 zeigt den als Stirnraddifferenzial 53 ausgeführten Planetentrieb 51 mit zwei Sätzen Planetenrädern 55 und 56, wobei von jedem Satz in 1 nur jeweils ein Planetenrad vollständig dargestellt und jedoch das andere nahezu vollständig verdeckt ist. Jedes der ersten Planetenräder 55 sitzt mit radialem Abstand seiner Rotationsachse 55a zur Zentralachse 52 um diese rotierbar auf einem rohrförmig-hohlen Planetenbolzen 54. Jedes der zweiten Planetenräder 56 sitzt mit Abstand seiner Rotationsachse zur Zentralachse auf einem in dieser Darstellung nicht sichtbaren Planetenbolzen, der dem Planetenbolzen 54 entsprechen kann. Der jeweilige Planetenbolzen 54 ist mit beiden Enden 65 und 66 jeweils in einer Hülse 57 aufgenommen und mit der jeweiligen Hülse 57 jeweils an einer Lagerstelle 61 bzw. 62 in ein Trägerelement 58a bzw. 58b eines Planetenträgers 58 eingepresst. Der jeweilige Planetenbolzen 54, auf dem das zweite Planetenrad 56 sitzt, ist genauso wie der Planetenbolzen 54 oder anders in dem Planetenträger 58 aufgenommen. Das Stirnraddifferenzial 53 weist zwei als Sonnenräder ausgebildete Zentralräder 59 und 60 auf, die wie der Planetenträger 58 um die Zentralachse 52 rotierbar sind. Die Planetenräder 55 des einen Satzes stehen im Zahneingriff 96 mit dem Zentralrad 60 und die Planetenräder 56 im Zahneingriff 97 mit dem Zentralrad 59.
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Die Schmiervorrichtung 50 ist durch den Planetenträger 58, durch Zuleitungen 78 und durch Schlitze 64 gebildet. Die Zuleitungen 78 sind innen die hohlzylindrisch ausgebildeten Planetenbolzen 54. Die Zuleitungen 78 sind in axiale Richtungen hin offen. Es ist auch denkbar, dass die Zuleitungen 78 einseitig beispielsweise jeweils durch einen Stopfen verschlossen sind. Der jeweilige Schlitz 64 führt radial zu Planetenlagerungen 79, die Gleit- oder Wälzlager sein können. Die Schmiervorrichtung 50 weist weiterhin zwei Führungsbleche 92 auf, die Gleichteile sind, die sich in anderen Fällen auch voneinander unterscheiden können. Jedes der Führungsbleche 92 sitzt rotationsfest auf einem Schaft 93 bzw. 94 der Zentralräder 59 bzw. 60. Die Führungsbleche 92 weisen axiale Durchlässe 95 auf, die mit axialen Durchlässen 101 in den Zentralrädern 59 bzw. 60 korrespondieren, die Durchlässe 95 und 101 für Schmieröl zu den Zahneingriffen 96 und 97 sind und die, wie in 5 dargestellt, beispielsweise langlochartig ausgeführt sind. Die Führungsbleche 92 sind zugleich Abstandshalter, mit denen die Zentralräder 59 und 60 axial in dem Planetentrieb 51 zentriert sind. Dazu sind die Führungsbleche 92 mit einem Rand 98 versehen, der axial mit geringem Spiel einem Außenring 99 eines als Schrägkugellager ausgeführten Kugellagers 100 gegenüber liegen.
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Wie aus 1 und insbesondere aus 2 hervorgeht, ist die den Planetenbolzen 54 bildende und dabei um die Rotationsachse 55a mit wenigstens einem Radius R umlaufende Wand 63 einmal umfangsseitig von einem radial durchgängigen Schlitz 64 unterbrochen. Der Schlitz 64 erstreckt sich von einem Ende 65 zu dem anderen Ende 66 des Planetenbolzens 54. An den Lagerstellen 61 und 62, an denen der Planetenbolzen 54 in dem Planetenträger 58 bzw. den Trägerelementen 58a und 58b sitzt, liegen Wandabschnitte 63a und 63b an dem Schlitz 64 einander gegenüberliegend aneinander an. Denkbar ist, dass die einander gegenüberliegenden Wandabschnitte 63a und 63b miteinander verschweißt sind. Ein sich zwischen den Lagerstellen 61 und 62 erstreckender Abschnitt des Schlitzes 64 weist zwischen Wandabschnitten 85 und 86 zunächst eine konstante Schlitzbreite mit dem Spaltmaß S auf, an dem sich die Wandabschnitte 85 und 86 berührungslos einander gegenüber liegen. Das Spaltmaß verringert sich im jeweiligen letzten Drittel der axial gerichteten Länge L des Planetenbolzens 54 zu den Wandabschnitten 63a und 63b hin solange degressiv, bis es an den Lagerstellen 61 und 62 gleich Null ist.
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Der in 3 dargestellte Planetenbolzen 77 ist alternativ zu dem Planetenbolzen 54 einsetzbar und weist einen Schlitz 81 auf, der eine den hohlzylindrischen Planetenbolzen 77 begrenzende Wand 82 einmal umfangsseitig vollständig radial unterbricht und in seinem gesamten Verlauf eine konstante Schlitzbreite S2 aufweist.
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Das in 4 gezeigte Detail zeigt eine ansonsten nicht weiter dargestellte Schmiervorrichtung 80 als eine mögliche Weiterbildung der Schmiervorrichtung 50 des Planetentriebs 51, jedoch vorzugsweise eines beliebig anders gestalteten Planetentriebs. Eine Öffnung 84 der Zuleitung 78 ist mit einem Stopfen 83 verschlossen. In der anderen Öffnung 87 der Zuleitung 78 steckt eine stutzenförmige Zuführung 88 einer Fangeinrichtung 90 der Schmiervorrichtung 80. Die Fangeinrichtung 90 ist ein rinnenförmiges Element aus einer Rinne 89, deren Rand 91 mit axialem Abstand der Öffnung 87 axial gegenüberliegt. Über die Zuführung 88, die zugleich Halteelement der Fangeinrichtung 90 ist, wird Schmieröl, das mit der Fangeinrichtung 90 aufgefangen wurde, der Zuleitung 78 bzw. direkt dem Schlitz 64 zugeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 50
- Schmiervorrichtung
- 51
- Planetentrieb
- 52
- Zentralachse
- 53
- Stirnraddifferenzial
- 54
- Planetenbolzen
- 55
- Planetenrad
- 55a
- Rotationsachse
- 56
- Planetenrad
- 57
- Hülse
- 58
- Planetenträger
- 58a
- Trägerelement des Planetenträgers
- 58b
- Trägerelement des Planetenträgers
- 59
- Zentralrad
- 60
- Zentralrad
- 61
- Lagerstelle
- 62
- Lagerstelle
- 63
- Wand des Planetenbolzens
- 63a
- Wandabschnitt der Wand
- 63b
- Wandabschnitt der Wand
- 64
- Schlitz
- 65
- Ende des Planetenbolzens
- 66
- Ende des Planetenbolzens
- 77
- Planetenbolzen
- 78
- Zuleitung
- 79
- Planeten lagerung
- 80
- Schmiervorrichtung
- 81
- Schlitz
- 82
- Wand
- 83
- Stopfen
- 84
- Öffnung
- 85
- Wandabschnitt
- 86
- Wandabschnitt
- 87
- Öffnung
- 88
- Zuführung
- 89
- Rinne
- 90
- Fangeinrichtung
- 91
- Rand
- 92
- Führungsblech
- 93
- Schaft
- 94
- Schaft
- 95
- axialer Durchlass
- 96
- Zahneingriff
- 97
- Zahneingriff
- 98
- Rand
- 99
- Außen ring
- 100
- Kugellager
- 101
- axialer Durchlass
