DE102013220072A1

DE102013220072A1 - Carrier structure for a planetary gear and method for its production

Info

Publication number: DE102013220072A1
Application number: DE201310220072
Authority: DE
Inventors: Ralph Schimpf; Thorsten BIERMANN; Harald Martini; Simone Lombardo; Franz Kurth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2013-10-02
Publication date: 2015-04-02

Abstract

Trägerstruktur (1) für ein Planetengetriebe, mit einer Trägerplatte (2), an der an einer Seite eine erste Planeteneinheit (3) und an der anderen Seite eine zweite Planeteneinheit (4) angeordnet und gelagert ist, wobei die erste Planeteneinheit (3) in einem mit der Trägerplatte (2) verschweißten Topf (7) aufgenommen ist.Support structure (1) for a planetary gear, with a support plate (2) on which on one side a first planetary unit (3) and on the other side a second planetary unit (4) is arranged and mounted, wherein the first planetary unit (3) in one with the support plate (2) welded pot (7) is added.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Trägerstruktur für ein Planetengetriebe, mit einer Trägerplatte, an der an einer Seite eine erste Planeteneinheit und an der anderen Seite eine zweite Planeteneinheit angeordnet und gelagert ist.The invention relates to a support structure for a planetary gear, with a carrier plate, on which on one side a first planetary unit and on the other side a second planetary unit is arranged and mounted.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Planetengetriebe weisen Planetenräder auf, die auf umlaufenden Wellen angebracht sind und ein zentrales Sonnenrad umkreisen.Planetary gears have planet gears which are mounted on rotating shafts and orbit a central sun gear.

In der DE 6931359 U ist eine Trägerstruktur für ein Planetengetriebe vorgeschlagen worden, die zwei axial hintereinander angeordnete Planeteneinheiten aufweist. Eine mittlere Trägerplatte trennt die beiden Planeteneinheiten voneinander, die beiden Planeteneinheiten sind an dieser Trägerplatte gelagert. Neben kurzen Planetenrädern sind auch lange Planetenräder vorgesehen, die sich durch Öffnungen der Trägerplatte erstrecken.In the DE 6931359 U a carrier structure has been proposed for a planetary gear having two axially successively arranged planetary units. A central carrier plate separates the two planetary units from each other, the two planetary units are mounted on this carrier plate. In addition to short planet wheels and long planet gears are provided which extend through openings of the support plate.

In ähnlicher Weise offenbart auch die Druckschrift US 5 480 362 A eine Trägerstruktur für ein Planetengetriebe mit zwei axial hintereinander angeordneten Planeteneinheiten. Zwischen den beiden Planeteneinheiten ist eine Trägerplatte vorgesehen.Similarly, the document also discloses US 5,480,362 A. a support structure for a planetary gear with two axially successively arranged planetary units. Between the two planetary units, a support plate is provided.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Trägerstruktur für ein Planetengetriebe anzugeben, deren Herstellung vereinfacht ist.The invention has for its object to provide a support structure for a planetary gear, the production is simplified.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Trägerstruktur der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste Planeteneinheit in einem mit der Trägerplatte verschweißten Topf aufgenommen ist.To solve this problem, it is provided according to the invention in a support structure of the type mentioned that the first planetary unit is received in a pot welded to the support plate.

Die erfindungsgemäße Trägerstruktur kann im Vergleich zu herkömmlichen Trägerstrukturen für Planetengetriebe einfacher hergestellt werden, indem zunächst die erste Planeteneinheit an einer Seite der Trägerplatte befestigt wird. Diese vormontierte Baugruppe wird dann in einen Topf oder ein Gehäuse eingesetzt, wobei die Trägerplatte und der Topf vorzugsweise über einen Presssitz miteinander verbunden werden. Anschließend wird die Trägerplatte mit dem Topf verschweißt, wodurch eine feste und genaue Befestigung sichergestellt wird. Durch den Presssitz ergibt sich auch automatisch eine genaue Zentrierung der ersten Planeteneinheit in dem Topf.The carrier structure according to the invention can be made simpler compared to conventional carrier structures for planetary gear by first attaching the first planetary unit to one side of the carrier plate. This preassembled module is then inserted into a pot or a housing, wherein the carrier plate and the pot are preferably connected to one another via a press fit. Subsequently, the carrier plate is welded to the pot, whereby a firm and accurate attachment is ensured. The press fit also automatically results in precise centering of the first planetary unit in the pot.

Die erfindungsgemäße Trägerstruktur eignet sich besonders gut für Anwendungen, bei denen die erste Planeteneinheit zwei oder auch mehr Sätze Planetenräder und zwei Sonnenräder aufweist, die im Zahneingriff stehen und ein Stirnraddifferential bilden. Bei dieser Ausgestaltung kann mittels des Planetengetriebes ein Differential, das heißt ein Ausgleichsgetriebe realisiert werden, das sich für Anwendungen bei Kraftfahrzeugen eignet. Mittels der erfindungsgemäßen Trägerstruktur kann eine Laststufe eines Getriebes direkt mit einem Differential kombiniert werden, so dass sich eine kompakte Baueinheit ergibt, die sowohl hinsichtlich der Masse als auch im Hinblick auf den benötigten Bauraumbedarf günstiger im Vergleich zu herkömmlichen Trägerstrukturen ist. Das sich auf diese Weise ergebende Stirnraddifferential kann in bekannter Weise Drehzahlunterschiede zwischen zwei angetriebenen Rädern einer Achse ausgleichen, die zum Beispiel bei Kurvenfahrt entstehen.The support structure according to the invention is particularly well suited for applications in which the first planetary unit has two or more sets planetary gears and two sun gears, which are in meshing engagement and form a spur gear differential. In this embodiment, by means of the planetary gear, a differential, that is, a differential gear can be realized, which is suitable for applications in motor vehicles. By means of the support structure according to the invention, a load stage of a transmission can be combined directly with a differential, so that a compact unit results, which is cheaper both in terms of mass and in terms of the required space requirement compared to conventional support structures. The resulting in this way Stirnraddifferential can compensate in a known manner speed differences between two driven wheels of an axle, which arise for example when cornering.

Bei der erfindungsgemäßen Trägerstruktur wird es bevorzugt, dass der verschweißte Topf durch Tiefziehen hergestellt ist, dementsprechend ist eine besonders einfache Herstellung des Topfes möglich. Vorzugsweise weist der Topf eine konische Form auf, dessen Durchmesser sich nach außen, das heißt von der Trägerstruktur zu einem angetriebenen Rad, verringert. Die die Konizität bewirkende Schräge des Topfes kann bei der erfindungsgemäßen Trägerstruktur typischerweise zwischen 5° und 20° betragen.In the support structure according to the invention, it is preferred that the welded pot is made by deep drawing, accordingly, a particularly simple production of the pot is possible. Preferably, the pot has a conical shape whose diameter is reduced to the outside, that is from the support structure to a driven wheel. The slope of the pot causing the conicity can typically be between 5 ° and 20 ° in the case of the support structure according to the invention.

Als Material für den glockenförmigen Topf wird vorzugsweise ein Stahl verwendet, der gute Umformeigenschaften aufweist. Beispielsweise kann der Topf aus der Legierung 16MnCr5 hergestellt sein, die gut schweißbar ist.As a material for the bell-shaped pot, a steel is preferably used, which has good forming properties. For example, the pot can be made of the alloy 16MnCr5, which is easily weldable.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die erste und/oder zweite Planeteneinheit der Trägerstruktur eine Kreisbogenverzahnung aufweist bzw. aufweisen, bei der konvexe Zähne in gegengleich ausgebildete konkave Lücken eingreifen. Eine derartige Kreisbogenverzahnung zeichnet sich durch eine erhöhte Tragfähigkeit im Vergleich zu einer Evolventenverzahnung aus. Vorzugsweise handelt es sich bei der Kreisbogenverzahnung um eine Wildhaber-Novikov-Verzahnung.In a further embodiment of the invention, it may be provided that the first and / or second planetary unit of the support structure has or have a circular arc toothing, engage in the convex teeth in concave concave gaps formed. Such circular arc toothing is characterized by an increased load capacity compared to an involute toothing. Preferably, the circular arc toothing is a Wildhaber-Novikov toothing.

Erfindungsgemäß kann es auch vorgesehen sein, dass die erste Planeteneinheit doppelt so viele Planetenräder wie die zweite Planeteneinheit aufweist. Die erste Planeteneinheit bildet dabei das Stirnraddifferential, die zweite Planeteneinheit bildet die Laststufe eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein Vorderachsgetriebe.According to the invention, it can also be provided that the first planetary unit has twice as many planetary gears as the second planetary unit. The first planetary unit forms the Stirnraddifferential, the second planetary unit forms the load stage of a transmission of a motor vehicle. Preferably, this is a Vorderachsgetriebe.

Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Trägerstruktur für ein Planetengetriebe. Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Befestigen einer ersten Planeteneinheit an einer Seite einer Trägerplatte, Einsetzen der an der Trägerplatte befestigten Planeteneinheit in einen Topf, Verschweißen des Topfes mit der Trägerplatte und Befestigen der zweiten Planeteneinheit an der anderen Seite der Trägerplatte.In addition, the invention relates to a method for producing a support structure for a planetary gear. The inventive method has the the following steps: attaching a first planetary unit to one side of a carrier plate, inserting the planetary unit mounted on the carrier plate into a pot, welding the cup to the carrier plate and attaching the second planetary unit to the other side of the carrier plate.

In den Unteransprüchen sind weitere Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben.In the subclaims further embodiments of the invention are described.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below.

Die Zeichnung zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Trägerstruktur, die als Stirnraddifferential ausgebildet ist.The drawing shows a sectional side view of a support structure according to the invention, which is designed as a spur gear differential.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

Die Zeichnung zeigt eine Trägerstruktur 1 mit einer Trägerplatte 2, an deren einer Seite eine erste Planeteneinheit 3 angeordnet und gelagert ist. An der anderen Seite der Trägerplatte 2 ist eine zweite Planeteneinheit 4 angeordnet und gelagert. Von dieser Planeteneinheit 4 ist in der Zeichnung die Sonne 5 dargestellt, ebenso wie ein ortsfestes Hohlrad 6, wobei die Sonne 5 und das Hohlrad 6 mit in der Zeichnung nicht gezeigten Planeten kämmen.The drawing shows a support structure 1 with a carrier plate 2 , on one side of which a first planetary unit 3 is arranged and stored. On the other side of the carrier plate 2 is a second planetary unit 4 arranged and stored. From this planetary unit 4 is the sun in the drawing 5 shown, as well as a stationary ring gear 6 where the sun is 5 and the ring gear 6 comb with not shown in the drawing planets.

Die erste Planeteneinheit 3 ist in einem Topf 7 aufgenommen, der durch Tiefziehen hergestellt ist und eine konische Grundform aufweist. Der Topf 7 weist einen Konuswinkel von ca. 10° auf.The first planetary unit 3 is in a pot 7 taken up, which is produced by deep drawing and has a conical basic shape. The pot 7 has a cone angle of about 10 °.

Zur Herstellung der Trägerstruktur wird die erste Planeteneinheit 3 an der Trägerplatte 2 befestigt. Neben kurzen Planeten 8 und in der Zeichnung wegen der Schnittebene nicht sichtbaren langen Planeten weist die erste Planeteneinheit 3 ein Differential mit als Sonnen dienenden Zahnrädern 9, 10 auf. Die Zahnräder 9, 10 weisen eine Innenverzahnung auf, in die Antriebswellen eingesteckt werden, die das Ausgleichsgetriebe mit den beiden Rädern der angetriebenen Achse eines Kraftfahrzeugs verbinden. Der Topf 7 ist über ein Kugellager 11 gegenüber einem Gehäuse 12 drehbar gelagert.To produce the carrier structure, the first planetary unit 3 on the carrier plate 2 attached. In addition to short planets 8th and in the drawing because of the cutting plane invisible long planet has the first planetary unit 3 a differential with serving as sun gears 9 . 10 on. The gears 9 . 10 have an internal toothing, are inserted into the drive shafts that connect the differential gear with the two wheels of the driven axle of a motor vehicle. The pot 7 is about a ball bearing 11 opposite a housing 12 rotatably mounted.

Im Rahmen der Herstellung wird nach dem Befestigen der ersten Planeteneinheit 3 an einer Seite der Trägerplatte 2 diese mit der montierten Planeteneinheit 3 in den Topf 7 eingesetzt, so dass die Planeteneinheit 3 in dem Topf 7 aufgenommen ist. Im Bereich der Presspassung 13, durch die die Trägerplatte 2 mit dem Topf 7 verbunden ist, wird der glockenförmige Topf 7 mit der Trägerplatte 2 verschweißt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt das Verschweißen durch Laserschweißen, alternativ kann das Verschweißen auch durch Plasmaschweißen erfolgen. Der Topf 7 ist aus dem Werkstoff 16MnCr5 hergestellt, der gute Umformeigenschaften aufweist. An dem der Schweißnaht entgegengesetzten Ende weist der Topf 7 einen Kragen 14 auf, der zur Zentrierung der zu verschweißenden Bauteile, das heißt zur Zentrierung der Trägerplatte 2 relativ zum Topf 7 dient.As part of the production is after attaching the first planetary unit 3 on one side of the carrier plate 2 this with the assembled planetary unit 3 in the pot 7 used, so the planetary unit 3 in the pot 7 is included. In the area of interference fit 13 through which the carrier plate 2 with the pot 7 is connected, the bell-shaped pot 7 with the carrier plate 2 welded. In the illustrated embodiment, the welding takes place by laser welding, alternatively, the welding can also be done by plasma welding. The pot 7 is made of the material 16MnCr5, which has good forming properties. At the opposite end of the weld, the pot 7 a collar 14 on, the centering of the components to be welded, that is to center the carrier plate 2 relative to the pot 7 serves.

Nach dem Verschweißen der Trägerplatte 2 mit dem Topf 7 wird an der anderen Seite der Trägerplatte 2 die zweite Planeteneinheit 4 montiert. Die zweite Planeteneinheit 4 ist vormontiert und als Laststufe (final drive) eines Getriebes ausgebildet. An diesem Ende der Trägerstruktur ist ein weiteres Kugellager 15 vorgesehen, das eine Drehung der Trägerstruktur 1 gegenüber dem Gehäuse 12 ermöglicht. Die Trägerstruktur weist das Kugellager 11 und weitere Lager 16, 17 zur axialen Abstützung, d. h. zur Aufnahme axialer Kräfte der Verzahnung, auf. Ein Schmutzeintrag wird vermieden, da das Gehäuse 12 geschlossen ist und an den axialen Öffnungen entsprechende Schutzkappen vorgesehen sind.After welding the carrier plate 2 with the pot 7 will be on the other side of the carrier plate 2 the second planetary unit 4 assembled. The second planetary unit 4 is pre-assembled and designed as a load stage (final drive) of a transmission. At this end of the support structure is another ball bearing 15 provided that a rotation of the support structure 1 opposite the housing 12 allows. The support structure has the ball bearing 11 and more bearings 16 . 17 for axial support, ie for receiving axial forces of the toothing, on. A dirt entry is avoided because the housing 12 is closed and provided at the axial openings corresponding protective caps.

Die erste Planeteneinheit 3 weist zwei Sätze von Planetenrädern und zwei Sonnenräder (Zahnräder 9, 10) auf, die im Zahneingriff stehen und ein Stirnraddifferential bilden. Bei anderen Ausführungen können auch mehr als zwei Sätze vorhanden sein. Die Zahnräder 9, 10 weisen eine Kreisbogenverzahnung auf, bei der konvexe Zähne in gegengleich ausgebildete konkave Lücken eingreifen, wobei die Kreisbogenverzahnung als Wildhaber/Novikov-Verzahnung ausgebildet ist.The first planetary unit 3 has two sets of planetary gears and two sun gears (gears 9 . 10 ), which mesh with each other and form a spur gear differential. Other designs may have more than two sets. The gears 9 . 10 have a circular arc toothing, in which engage convex teeth in concave concave gaps formed, the circular arc toothing is designed as Wildhaber / Novikov toothing.

Die Trägerstruktur 1 und das dadurch gebildete Stirnraddifferential weist den Vorteil auf, dass es speziell in axialer Richtung weniger Bauraum als ein herkömmliches benötigt. Zudem zeichnet es sich durch eine geringere Masse aus.The support structure 1 and the spur gear differential formed thereby has the advantage that it requires less space than a conventional one, especially in the axial direction. In addition, it is characterized by a lower mass.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Trägerstruktursupport structure
22: Trägerplattesupport plate
33: Planeteneinheitplanetary unit
44: Planeteneinheitplanetary unit
55: SonneSun
66: Hohlradring gear
77: Topfpot
88th: Planetenplanet
99: Zahnradgear
1010: Zahnradgear
1111: Kugellagerball-bearing
1212: Gehäusecasing
1313: Presspassunginterference fit
1414: Kragencollar
1515: Kugellagerball-bearing
1616: Lagercamp
1717: Lagercamp

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 6931359 U [0003]
US 5480362 A [0004]

Claims

Support structure ( 1 ) for a planetary gear, with a carrier plate ( 2 ), on one side of which a first planetary unit ( 3 ) and on the other side a second planetary unit ( 4 ) is arranged and stored, characterized in that the first planetary unit ( 3 ) in one with the carrier plate ( 2 ) welded pot ( 7 ) is recorded.

Support structure according to claim 1, characterized in that the first planetary unit ( 3 ) has two sets planetary gears and two sun gears, which mesh with each other and form a spur gear differential.

Carrier structure according to claim 1 or 2, characterized in that the welded pot ( 7 ) is made by deep drawing and preferably has a conical shape with an outwardly decreasing diameter.

Carrier structure according to one of the preceding claims, characterized in that the conicity of the pot ( 7 ) Is 5 ° to 20 °.

Carrier structure according to one of the preceding claims, characterized in that the pot ( 7 ) is made of the steel alloy 16MnCr5.

Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or the second planetary unit ( 3 . 4 ) has or have a circular arc toothing in which engage convex teeth in concurrently formed concave gaps, wherein the circular arc toothing is preferably a Wildhaber-Novikov toothing.

Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that the second planetary unit ( 4 ) is a load stage of a transmission.

Support structure according to one of the preceding claims, characterized in that the first planetary unit ( 3 ) twice as many planetary gears as the second planetary unit ( 4 ) having.

Method for producing a carrier structure ( 1 ) for a planetary gear, comprising the following steps: - fixing a first planetary unit ( 3 ) on one side of a carrier plate ( 2 ); - Inserting the on the carrier plate ( 2 ) attached planetary unit ( 3 ) in a pot ( 7 ); - welding the pot ( 7 ) with the carrier plate ( 2 ); and - attaching a second planetary unit ( 4 ) on the other side of the carrier plate ( 2 ).

Method according to claim 9, characterized in that a first planetary unit ( 3 ), which has two sets of planetary gears and two sun gears meshing with each other to form a spur gear differential.