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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie eines Pkws, eines Lkws oder eines sonstigen eine Verbrennungskraftmaschine einsetzenden Fahrzeugs, mit einem Gehäuse, das auch als anderes Getriebebauteil, wie als eine Welle, ein Zapfen, eine Buchse oder ein Lagerbock ausgestaltet sein kann, mit einem Planetenträger, mit zumindest einem Sonnenrad und wenigstens einem Satz an Planetenrädern, wobei die Planetenräder am Planetenträger drehbar gelagert sind, wobei ein als Wälzlager ausgeführtes Axiallager zwischen einem gehäusefesten Bauteil, wie dem Gehäuse oder einem Gehäuseflansch, und einem dazu drehbaren Getriebebauteil, wie dem Planetenträger, angeordnet ist, wobei das vorzugsweise in das drehbare Getriebebauteil eingesetzte Axiallager zumindest ein erstes Wälzkörperanlageelement aufweist, das einen axial ausgerichteten ersten Flanschabschnitt ausbildet.
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Die Erfindung somit auch eine Abstützung eines Planetenträgers für den Notlaufbetrieb des Getriebes mittels Axiallagerscheiben.
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Aus dem Stand der Technik sind Planetengetriebe bereits zahlreich bekannt, insbesondere in einer Ausführungsform als Stirnraddifferenzial. So offenbart bspw. die
DE 10 2010 048 480 A1 ein Stirnraddifferenzial in einem Gehäuse, wobei das Stirnraddifferenzial zumindest einen als Planetenträger ausgebildeten Differenzialkorb, zwei Sätze Ausgleichsplanetenräder und zwei Sonnenräder aufweist, und dabei die Ausgleichsplanetenräder mit radialem Abstand zu einer Rotationsachse des Planetenträgers drehbar gelagert sind und mit den um die Rotationsachse drehbaren Sonnenrädern in Zahneingriff stehen und wobei der Differenzialkorb axial beidseitig der Sonnenräder jeweils mit mindestens einem Wälzlager um die Rotationsachse drehbar in dem Gehäuse gelagert und abgestützt ist.
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Eine Planetenstufe wird normalerweise auf einer Seite radial und zusätzlich axial gelagert und auf der anderen Seite, aufgrund von Platzmangel, nur axial. Mit einer definierten Vorspannkraft wird die Planetenstufe gegen Verkippen gesichert. Überschreitet die radiale Belastung jedoch den für die Vorspannkraft vorgesehenen Wert, so tritt häufig ein Schaden auf.
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Hier soll Abhilfe geschaffen werden. Insbesondere soll bei Überlastungen, wie z.B. bei Stoßbelastungen, Schlagbelastungen, etwa zurückgehend auf das Überfahren eines Bordsteins, und die dabei auftretenden kurzfristigen sehr hohen Radialkräfte vermieden oder zumindest aufgefangen werden.
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Um eine Verkippung zu verhindern, erfordert es bisher, die Vorspannkraft entsprechend zu erhöhen, was dann aber im Normalbetrieb/Regelbetrieb zu einer erhöhten Reibung und damit einhergehender Verlustleistung führt. Auch zieht dies einen erhöhten Verschleiß nach sich. Auch hier soll die Erfindung Abhilfe bieten.
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Damit im Regelbetrieb eine geringere Reibung und einen niedrigeren Verschleiß zu gewährleisten, soll die Vorspannkraft der Lagerung auf den Normalbetrieb auslegbar sein, wobei bei Überlast eine Verkippung verhindernde Rettungsmöglichkeit vorgehalten werden soll.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Planetengetriebe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der erste Flanschabschnitt eine Anlauffläche zur Aufnahme radialer Stoßbelastungen aufweist.
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Überschreitet die radiale Belastung den für die Vorspannkraft vorgesehenen Wert, verhindern bzw. fangen die Wälzkörperanlageelemente mit ihren Flanschabschnitten und daran ausgebildeten Anlaufflächen, bspw. nach Art von Anlaufscheiben, die Verkippung auf. Bei Überlast fangen somit die Anlaufscheiben die Last ab und verhindern ein Verkippen. Die Anlaufscheiben werden in die Axiallagerscheiben der Lagerung mit integriert und erfüllen somit zwei Funktionen, nämlich das Stellen einer Laufbahn für die Wälzkörper und das Agieren als Anlaufscheiben für die Planetenstufe.
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Die Umsetzung der erfindungsgemäßen Idee erfordert nur eine minimale Anpassung vorhandener Axiallagertypen und kann direkt in die Produktpalette einfließen.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind auch in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn die Anlauffläche zum intermittierenden Kontaktaufnehmen mit einem zweiten Wälzkörperanlageelement, insbesondere mit einer daran ausgebildeten Anlauffläche eines zweiten Flanschabschnitts, oder einer Anlauffläche des gehäusefesten Bauteils ausgelegt ist. So kann einerseits ein zusätzliches Blechelement eingelegt werden, oder aber das gehäusefeste Bauteil seinerseits als Anschlag für die Anlauffläche des ersten Flanschabschnitts ausgebildet sein. Dies erhöht die mögliche Vielfalt an Ausgestaltungsvarianten und ermöglicht eine hohe Variantenvielfalt.
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Es ist auch zweckmäßig, wenn das erste und/oder das zweite Wälzkörperanlageelement als aus Blech gefertigte Lagerschale oder Lagerring ausgebildet ist. Solche möglichst auch einen Zentraldurchgang aufweisende Lagerschalen oder Lagerringe lassen sich in großer Stückzahl vorfertigen, insbesondere durch Kaltumformvorgänge. Dadurch lassen sich die Lagerhaltungskosten, Fertigungskosten, aber auch die Montagekosten niedrig halten.
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Um den Verschleiß niedrig zu halten, ist es von Vorteil, wenn die Anlauffläche des ersten Wälzkörperanlageelementes und/oder die Anlauffläche des zweiten Wälzkörperanlageelementes ganz oder teilweise gehärtet ausgeführt ist. Insbesondere bietet sich Einsatzhärten für eine effiziente Vorbehandlung an.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass ein in Radialrichtung gemessenes Spaltmaß zwischen den beiden Anlaufflächen kleiner ist, als ein möglicher radialer Versatz zwischen dem gehäusefesten Bauteil und dem drehbaren Getriebebauteil. Auf diese Weise können Stöße oder Schläge, insbesondere durch Fahrbahnunebenheiten bedingte Belastungen, aufgefangen werden.
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Wenn das zweite Wälzkörperanlageelement radial innen oder radial außen am gehäusefesten Bauteil über einen Zentrierabschnitt zentriert ist, so wird die Präzision des Planetengetriebes erhöht und Verschleiß minimiert.
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Dabei hat es sich von Vorteil herausgestellt, wenn der Flanschabschnitt den Zentrierabschnitt ausbildet oder eine sich in Axialrichtung erstreckende Verlängerung des Zentrierabschnittes ausbildet.
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Eine besonders kompakte Planetengetriebeausgestaltung ergibt sich, wenn sich der zweite Flanschabschnitt in Axialrichtung bis zu einer dem gehäusefesten Bauteil abgewandten Oberfläche des ersten Wälzkörperanlageelements erstreckt.
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Gewichtsvorteile lassen sich auch realisieren, wenn ein Differenzialgetriebe optimiert werden soll, nämlich dann, wenn das Planetengetriebe als Stirnraddifferenzialgetriebe ausgebildet ist.
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Die Erfindung betrifft auch ein Überlagerungsgetriebe für ein Hybridfahrzeug, was dadurch verbessert werden kann, wenn ein erstes Getriebeteil, das als Planetengetriebe ausgebildet ist, erfindungsgemäß gestaltet ist und ein zweites Getriebeteil eingesetzt ist, das vorzugsweise als weiteres Planetengetriebe ausgebildet ist.
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Die Erfindung kann auch mit anderen Worten beschrieben werden: So betrifft sie grundsätzlich die Lagerung von rotierbaren Planetenträgern an einer Seite mit einem Axiallager. Das Axiallager kann eine Laufscheibe und einen Axialwälzkörperkranz, wie einen Nadeln, Tonnen oder Rollen umfassenden Kranz aufweisen. Die Laufscheibe weist wenigstens einen radial gerichteten Scheibenabschnitt und wahlweise einen hohlzylindrischen Führungsabschnitt auf. Die Lagerung ist zwischen einem als Differenzialkorb ausgebildeten Planetenträger und einem Gehäuse, wie einem Differenzial- und/oder Achsgehäuse ausgebildet oder zwischen einem Planetenträger und einem weiteren Glied eines Planetentriebs, z.B. einem Differenzialkorb angeordnet und als axiale Stütze für den Planetenträger an dem jeweiligen vorgenannten Bauteil ausgebildet.
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Zur Gattung gehören auch Planetenträger in Automatikgetrieben, in denen der Planetenträger gegenüber einem anderen Getriebebauteil oder dem Gehäuse abgestützt werden soll.
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Die Erfindung sieht vor, dass dem hohlzylindrischen Abschnitt radial mit einem Bewegungsspiel ein radialer Festanschlag, der auch axial ausgerichtet ist, gegenüber liegt und gegen den der hohlzylindrische Abschnitt zumindest partiell beweglich ist. Der hohlzylindrische Abschnitt muss nicht geschlossen, d.h. durchgehend umlaufend ausgestaltet sein, sondern kann am Umfang auch unterbrochen sein, etwa nach Art von Zungen, Laschen oder Wangen. Der Festanschlag ist bspw. am Gehäuse oder einem Getriebebauteil ausgebildet. Alternativ ist der Festanschlag durch eine weitere Laufscheibe des Axiallagers gebildet.
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Die Erfindung wird vorzugweise angewendet, wenn der Differenzialkorb / der Planetenträger an einer Seite mit einem nur in einer Richtung als Axialstütze und ansonsten radial wirkendem Radiallager, insbesondere einem Kegelrollenlager, und an der anderen Seite durch einen gattungsbildendes Axiallager abgestützt ist.
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Es sei angemerkt, dass in der Anordnung der Erfindung an sich seitens des Axiallagers keine Radialstütze notwendig ist, da sich die Planetenräder an dem Sonnenrad zentrieren und das Sonnenrad an den Planetenrädern zentriert. Dies wirkt in Einheit mit der ausreichenden Radialstruktur durch das Nadellager. Der Radialanschlag ist nur kurzzeitig bei Überlastanschlägen wirkend.
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Gegenstand der Anmeldung ist auch ein Planetenträger mit einem erfindungsgemäßen Axiallager und einer weiteren Ausgestaltung auch mit einem Axialrollenlager auf der anderen Seite. Der Radialanschlag kann innen oder außen wirken.
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Die Ausbildung des Differenzials mit einem ersten Planetenträger und einer weiteren, an dem Planetenträger befestigten Planetentriebstufe ist ebenfalls Gegenstand der Patentanmeldung.
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Vorteilhafte Ausführungsformen werden auch in einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Überlagerungsgetriebe mit einem Planetengetriebe der erfindungsgemäßen Art, und
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2 eine Vergrößerung des Details II aus 1.
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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 ein Überlagerungsgetriebe 1 für ein Hybridkraftfahrzeug dargestellt. Darin ist ein Planetengetriebe 2 in erfindungsgemäßer Art als Stirnraddifferenzialgetriebe 3 ausgebildet.
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Ein weiteres ebenfalls mit dem Bezugszeichen 2 versehenes Planetengetriebe weist ein Sonnenrad 4 auf, das mit zumindest einem Planetenrad 5 kämmt. Das Planetenrad 5 ist über einen Bolzen 6, der hohl ausgestaltet ist, in einem Planetenträger 7 gelagert. Der Planetenträger 7 ist mit einem bolzenartigen Lagerelement 8 an einem weiteren Planetenträger 9 drehbar angebunden. Auf dem Lagerelement 8 ist ein Planetenrad 10 vorhanden, das mit einem Sonnenrad 11 kämmt. Das Planetenrad 10 kämmt auch mit einem weiteren Planetenrad, das Teil eines zweiten Planetenradsatzes ist. Dieses Planetenrad des zweien Planetenradsatzes ist ebenfalls über ein Lagerelement am Planetenträger 9 angebunden. Es kämmt auch mit einem weiteren Sonnenrad 12.
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Das Sonnenrad 4 wird über ein erstes Wälzlager 13, das als Doppel-Schrägkugellager 14 ausgestaltet ist, radial und axial gelagert. Ein Axiallager 15 ist axial zwischen dem Planetenträger 7 und einem gehäusefesten Bauteil 16, nämlich einem Gehäuseflansch 17 angeordnet. Der Gehäuseflansch 17 ist mit einem Gehäuse 18 fest verbunden. Das Gehäuse 18 wird über Schrauben, Bolzen, Nieten oder ähnliche Bauteile mit dem Gehäuseflansch 17 vorgespannt.
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Das Axiallager 15 weist ein erstes Wälzkörperanlageelement 19 und ein zweites Wälzkörperanlageelement 20 auf. Diese sind insbesondere in 2 gut zu erkennen.
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Das erste Wälzkörperanlageelement 19 weist einen ersten Flanschabschnitt 21 auf. Das zweite Wälzkörperanlageelement 20 weist einen zweiten Flanschabschnitt 22 auf.
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Der erste Flanschabschnitt 21 weist auf seiner radialen Innenseite eine Anlauffläche 23 auf. Die Anlauffläche 23 ist zum in Kontakt gelangen mit einer Anlauffläche 24 des zweiten Flanschabschnittes 22 ausgebildet.
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Die Anlaufflächen 23 und 24 können auch als Anlageflächen bezeichnet werden, sind über einen Spalt 25 voneinander beabstandet und sich gegenüberliegend angeordnet. Der Spalt 25 bestimmt ein bestimmtes Spaltmaß.
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Zwischen den beiden Wälzkörperanlageelementen 19 und 20 ist ein Käfig 26 angeordnet, der Wälzkörper 27, die als Nadeln oder Rollen ausgebildet sind, hält. Dabei kann der Käfig 26 als leiterartige, Ausbrüche aufweisende Bahn und umfgansseitig geschlossenes zylinderförmiges Band ausgebildet sein.
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Zurückkommend auf
1 sei darauf hingewiesen, dass eine Distanzscheibe
28 zwischen den Sonnenrädern
11 und
12 angeordnet sein kann. Im Übrigen, bzgl. der speziellen Ausgestaltung eines Stirnraddifferenzials, sei auf die
DE 10 2004 048 480 A1 verwiesen, und die diesbezüglichen Merkmale sollen als hier integriert gelten.
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Das Wälzkörperanlageelement kann auch als Wälzkörperlagerelement bezeichnet werden. Ein Wälzkörperanlageelement könnte auch als Wälzlageraufnahmeelement bezeichnet werden. Die Wälzkörper können auch als Wälzkörperelemente bezeichnet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Überlagerungsgetriebe
- 2
- Planetengetriebe
- 3
- Stirnraddifferenzialgetriebe
- 4
- Sonnenrad
- 5
- Planetenrad
- 6
- Bolzen
- 7
- Planetenträger
- 8
- Lagerelement
- 9
- Planetenträger
- 10
- Planetenrad
- 11
- Sonnenrad
- 12
- Sonnenrad
- 13
- erstes Wälzlager
- 14
- Doppel-Schrägkugellager
- 15
- Axiallager
- 16
- gehäusefestes Bauteil
- 17
- Gehäuseflansch
- 18
- Gehäuse
- 19
- erstes Wälzkörperanlageelement
- 20
- zweites Wälzkörperanlageelement
- 21
- erster Flanschabschnitt
- 22
- zweiter Flanschabschnitt
- 23
- Anlauffläche
- 24
- Anlauffläche
- 25
- Spalt
- 26
- Käfig
- 27
- Wälzkörper
- 28
- Distanzscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010048480 A1 [0003]
- DE 102004048480 A1 [0040]
