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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit wenigstens einem Flanschlager zum Verbauen in einem kraftfahrzeugfesten Gehäuse, wie einem Getriebegehäuse oder einem Differentialgehäuse bspw. für ein Leichtbaudifferential, mit einem Planetenträger, der etwa aus zwei bedarfsweise zueinander baugleichen oder symmetrischen Planetenträgerhälften aufgebaut ist, wobei das Flanschlager so zwischen dem Planetenträger und dem Gehäuse verbaut ist, dass es in Radialrichtung und in Axialrichtung wirkende Kräfte zwischen den beiden Bauteilen überträgt und eine in Axialrichtung wirkende Vorspanneinrichtung am Flanschlager angreift, um den Planetenträger axial zu verlagern.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein kraftfahrzeugfestes Gehäuse mit einem Planetengetriebe-Flanschlagerbausatz, welches das aus einer Leichtmetalllegierung bestehende Gehäuse, das aus einer Stahllegierung bestehende Flanschlager ausnimmt.
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Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
DE 10 2007 004 709 A1 sind Planetengetriebe bekannt, bei welchen die axiale Lagerung der jeweiligen Sonnenräder durch den Einsatz von Radiallagern, wie z.B. Wälzlagern, gelöst wird. Bei der Lagerung von Planetengetrieben bieten Wälzlager Vorteile wie z.B. ihren niedrigen Verschleiß bei geringer Drehzahl, ihr geringes Reibmoment beim Anlassen und ihren geringen Wartungsaufwand. Wälzlager sind genormte Bauteile, welche in Massenproduktion hergestellt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass Wälzlager leicht und kostengünstig zu ersetzen sind.
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Üblicherweise wird eine Tellerfeder zwischen dem Getriebegehäuse und dem Lager eingebracht, um beispielsweise bei einer angestellten Lagerung die Vorspannung einzustellen oder auch um einen Ausgleich bei thermischen Spannungen gegenüber dem Getriebegehäuse aus Leichtmetall zu realisieren.
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Die im Stand der Technik gezeigte Verwendung von Wälzlagern bringt allerdings auch Nachteile mit sich. So kann es bei veränderten Randbedingungen während des Einsatzes des Getriebes beispielsweise aufgrund von veränderten thermischen Einflüssen zu unerwünschten Belastungen der Lager kommen. Ebenfalls unvorteilhaft ist die Positionierung der Wälzlager. Im Stand der Technik liegt das Wälzlager beispielsweise häufig direkt an dem Planetenträgergehäuse an, so dass sich der Lagerring ungehindert in das Gehäuse einarbeiten kann. Auch ist ein die Telerfedern umfassendes Paket (Tellerfederpaket) getrennt vom Lager zu montieren, was den Montageaufwand erhöht. Zudem befindet sich bei einem Verbauen zweier Wälzlager in O-Anordnung der Schiebesitz in dem aus Leichtmetall, wie einer Aluminiumlegierung, gefertigten Gehäuse, was unter Umständen zu dem besagten Eindringen des Wälzlagers in das Gehäusematerial führt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu eliminieren und eine Adaption zu finden, die eine kostengünstige, fehlerarme und modulare Bauweise zulässt. Insbesondere soll ein angestelltes Flanschlager geschaffen werden, bei dem sich der Schiebesitz und das Tellerfederpaket innerhalb des Lagers befindet.
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Offenbarung der Erfindung
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Bei einem gattungsgemäßen Planetengetriebe, wie eines Pkw-Getriebes, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorspanneinrichtung auf der dem Planetenträger zugewandten Seite des Flanschlagers angeordnet ist.
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Durch diese Ausführungsform liegen die als Wälzlager ausbildbaren Flanschlager kontinuierlich an den Außenseiten der Planetenradträger an, unabhängig davon, ob es aufgrund von Verschleiß oder thermischer Verformung, der/die während des Betriebes entstehen kann, zu Lageabweichungen der Getriebebauteile kommt.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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So kann die Vorspanneinrichtung als mechanischer Spanner, etwa als Feder, wie eine Spiralfeder, eine Tellerfeder oder ein Tellerfederpaket ausgebildet sein. Bei den genannten mechanischen Spannern handelt es sich in der Regel um standardisierte Normteile. Sie sind daher leicht zu beschaffen bzw. zu ersetzen. Ebenso sind ihre Kenndaten bekannt, was zu einem reduzierten Berechnungsaufwand bei Modifikation oder Neuauslegung der Vorspanneinrichtung führt. Insbesondere die Montage und Demontage von Tellerfedern oder Tellerfederpaketen ist vergleichsweise unkompliziert und wenig zeitaufwändig.
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Es ist auch von Vorteil, wenn die Vorspanneinrichtung zwischen einer Lagerschale des Flanschlagers und einer beispielsweise kaltumgeformten und/oder spanlos hergestellten Gleithülse etwa nach Art eines Topfes oder Napfes angeordnet ist. Kaltumformende und/oder spanlose Herstellungsverfahren sind bei groß angelegten Stückzahlen die kostengünstigsten Herstellungsverfahren. Bei Verwendung identischer Werkstoffe sind kaltumgeformte Bauteile bezüglich ihrer Belastbarkeit solchen Bauteilen, die durch spanende Fertigungsverfahren hergestellt wurden, überlegen. Dies führt zu vermindertem Verschleiß der Gleitschale während des Betriebes.
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Vorteilhaft für die Funktion der Erfindung ist, wenn die Lagerschale als Lageraußenschale ausgebildet ist und/oder die Gleithülse, etwa nach Art eines Lamellentopfes, eine Innenfläche aufweist, an der die Lageraußenschale axial verschieblich anliegt.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsfläche der Lageraußenschale und die Innenfläche der Gleithülse so aufeinander angepasst sind, dass eine Relativverdrehung zwischen ihnen behindert oder ausgeschlossen ist, etwa über ineinandergreifende Formschlusselemente, beispielsweise nach Art einer Verzahnung. Dann ist eine Relativverdrehung zwischen der Umfangsfläche der Lageraußenseite und der Innenfläche der Gleithülse mit einfachen und kostengünstigen Mitteln effizient behinderbar oder ausschliessbar.
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Auch die Vorspanneinrichtung kann zweckmäßigerweise eine Außenverzahnung aufweisen, welche dann in besonders vorteilhafter Weise formschlüssig in einen Innenverzahnung der Gleithülse greift. Durch die formschlüssige(n) Verbindung(en) der o.g. Innen- und Außenfläche(n) werden gleichmäßigere Laufeigenschaften des Lagers bzw. der Lager erreicht.
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Es ist möglich, dass Flanschlager als einreihiges oder mehrreihiges Schrägkugellager zu gestalten. Schrägkugellager eignen sich besonders bei kombinierten Belastungen. Gleichzeitig wirkende radiale und axiale Belastungen werden erfahrungsgemäß gut von Schrägkugellagern aufgenommen.
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Vorzugsweise werden zwei baugleiche Wälzlager als Flanschlager eingesetzt, die z.B. in einer O-Anordnung verbaut sind. Derartige O-Anordnungen können große Kippmomente aufnehmen. Durch die Gleichteilverwendung werden die Kosten niedrig gehalten.
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Die Erfindung betrifft auch ein ein kraftfahrzeugfestes Gehäuse mit einem Planetengetriebe-Flanschlagerbausatz der erfindungsgemäßen Art, wobei das aus einer Leichtmetalllegierung bestehende Gehäuse, etwa aus einer Aluminiumlegierung, das aus einer Stahllegierung bestehende Flanschlager aufnimmt oder aufnehmen kann.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn das Flanschlager eine Lagerinnenschale aufweist, welches in das Gehäuse verdreh- und verschiebefrei eingesetzt, etwa eingepresst, ist. Dies führt zu einem stabileren Sitz des Lagers auf dem Getriebe- oder Differentialgehäuse.
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Der Lagerflansch ist als Blechumformteil mit einer Innenverzahnung versehbar, analog zu einem Lamellentopf.
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Das Teleferderpaket selber kann auch eine Außenverzahnung aufweisen.
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Der Lageraußenring des Flanschlagers kann eine Außenverzahnung zur Vermeidung von Gleitbewegungen zwischen dem Außenring und dem Flansch aufweisen.
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Ein Schiebesitz zwischen dem Lagerflansch und dem Lageraußenring ist wünschenswert.
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Das Tellerfederpaket ist zwischen dem Lagerflansch und dem Außenring positionierbar.
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Es ist ein fester Lagersitz im Aluminiumgehäuse vorhaltbar.
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Mann könnte auch sagen, dass die Erfindung ein neuartiges Flanschlager mit integriertem Tellerfederpaket für Leichtbaudifferential von Kraftfahrzeugen, wie vornehmlich Pkws, aber auch Nutzfahrzeugen, wie Lkws oder Bussen betrifft. Eine zusätzliche Verzahnung verhindert ein Gleiten des Lageraußenringes im Flansch. Die Überdeckung zwischen einem Zahnkopf und einem (Zahn-)Fuß der Kontaktpartner kann reduziert werden. Das Entstehen von Passungsrost wird zumindest minimiert, wenn nicht sogar ganz beseitigt.
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Die Erfindung wird auch nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, in welcher ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform eines Planetengetriebes mit einem Flanschlager und einer integrierten Vorspanneinrichtung, längs entlang der Drehachse geschnitten dargestellt, d.h. in einem Längsschnitt,
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2 eine Frontalansicht der Gleithülse, in welcher sich das als Schrägkugellager ausgebildete Wälzlager befindet,
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3 die Gleithülse des Flanschlagers mit einer Innenverzahnung der Innenfläche, und
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4 ein Wälzlager, welches eine Außenverzahnung auf seiner Lageraußenschale aufweist.
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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 Planetengetriebes 1 mit einem Flanschlager 2 dargestellt. zwei das als Wälzlager, insbesondere als einreihiges Schrägkugellager ausgebildete Flanschlager 2, die in O-Anordnung verbaut sind, wird das als Leichtbaudifferential ausgebildete Planetengetriebe 1 in einem kraftfahrzeugfesten Gehäuse 3 gelagert. Im Planetengetriebe 1 ist eine Vorspanneinrichtung 5 integriert.
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Die Vorspanneinrichtung 5 ist als mechanischer Spanner 6 ausgeführt. Benachbart zum mechanischen Spanner ist eine Lagerschale 7, nämlich die im Wesentlichen radial innerhalb einer Gleithülse 8 angeordnete Lageraußenschale 9 vorhanden. Die Gleithülse 8 weist eine Innenfläche 10 auf, die in Anlage mit einer Umfangsfläche 11 der auch als Lageraußenring bezeichnenbaren Lageraußenschale 9 ist. Diese Umfangsfläche 11 weist eine Außenverzahnung auf, die in eine Innenverzahnung 13 der Gleithülse 8 greift.
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Das Flanschlager 2 ist als Schrägkugellager 14 nach Art eines Wälzlagers 15 konfiguriert / ausgebildet.
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Beabstandet zur Gleithülse 8 ist eine Lagerinnenschale 16 angeordnet. Zwischen der Lagerinnenschale 16 und der Lageraußenschale 9 sind kugelförmige Wälzkörper angeordnet.
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Die Vorspanneinrichtung 5 weist eine mechanische Feder 17 oder ein aus mehreren gleichartiger solcher Federn 17 auf.
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Über einen Bolzen 18 sind an zwei den Planetenträger 4 bildenden Planetenträgerhälften 19 und 20 Planetenräder 21 drehbar gelagert. Deren Drehmoment wird dann entweder nur an ein Sonnenrad 22 oder nur ein Sonnenrad 23 weitergegeben oder an beide.
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Das Planetengetriebe 1 weist ein Antriebsrad 24 auf, welches durch ein Tellerrad gebildet ist, aber auch als Stirnrad 25 vorzugsweise mit Schrägverzahnung ausgeführt sein kann. Das Antriebsrad 24 ist zusammen mit dem Planetenträger 4, bestehend aus den zwei Planetenträgerhälften 19 und 20, um eine Drehachse 26 drehbar und dazu an dem Planetenträger 4 fest angebunden. Das Antriebsrad 24, der Planetenträger 4, zwei Antriebswellen und sowie die zwei Sonnenräder 22 und 23 des Planetengetriebes 1 weisen gemeinsam die Drehachse 26 auf.
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Über das Antriebsrad 24 werden Drehmomente in das Planetengetriebe 1 zum Planetenträger 4 hin eingeleitet. Die Antriebswellen und sind mit den Sonnenrädern 22 und 23 drehfest über Keilverzahnungen 27 und 28 verbunden. Die Lagerung des Planetengetriebes 1 auf einem Gehäuse 3 erfolgt mit einem Flanschlager 2, welches eine integrierte Vorspanneinrichtung 5 sowie ein Wälzlager 15 oder ein Gleitlager aufweist. Dieses Flanschlager ist an Außenseiten 29 und 30 des Planetenradträgers 4 durch die integrierte Vorspanneinrichtung 5 kraftschlüssig angebracht.
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Das Flanschlager 2 umfasst in einer erweiterten Sichtweise / Definition die Gleithülse 8, die Vorspanneinrichtung 5 in Form eines mechanischen Spanners 6 als Tellerfederpaket 20, sowie die Lagerschale 7 bzw. die Lageraußenschale 9 des Schrägkugellagers 14 bzw. des Wälzlagers 15. Die Gleithülse 8 entspricht der Form eines Topfes oder eines Napfes und überlappt mit ihrer Innenfläche 10 sowohl das Tellerfederpaket in O-Anordnung als auch die Lageraußenschale 9 des Schrägkugellagers 14 bzw. Wälzlagers 15. Das Tellerfederpaket weist auch eine Außenverzahnung auf, die in die Innenverzahnung 13 der Lageraußenschale 9 greift.
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2 zeigt die napf- bzw. topfförmige Gleithülse 8 mit eingesetztem Schrägkugellager 14 bzw. Wälzlager 15 in einer Draufsicht. Die Innenfläche 10 der Gleithülse 8 weist nach Art eines Lamellentopfes eine Innenverzahnung 13 auf, welche mit einer Außenverzahnung 12 der Lageraußenschale 9 formschlüssig verbunden ist, so dass eine Relativbewegung zwischen ihnen behindert oder ausgeschlossen ist.
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3 und 4 zeigen das Ausführungsbeispiel der aufeinander angepassten Innen- bzw. Außenverzahnungen 12 und 13 der Gleithülse 8 und der Lageraußenschale 9.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebe
- 2
- Flanschlager
- 3
- Gehäuse
- 4
- Planetenträger
- 5
- Vorspanneinrichtung
- 6
- mechanischer Spanner
- 7
- Lagerschale
- 8
- Gleithülse
- 9
- Lageraußenschale
- 10
- Innenfläche
- 11
- Umfangsfläche
- 12
- Außenverzahnung
- 13
- Innenverzahnung
- 14
- Schrägkugellager
- 15
- Wälzlager
- 16
- Lagerinnenschale
- 17
- Feder
- 18
- Bolzen
- 19
- 1. Planetenträgerhälfte
- 20
- 2. Planetenträgerhälfte
- 21
- Planetenrad
- 22
- Sonnenrad
- 23
- Sonnenrad
- 24
- Antriebsrad
- 25
- Stirnrad
- 26
- Drehachse
- 27
- Keilverzahnung
- 28
- Keilverzahnung
- 29
- axiale Außenseite des Planetenträgers
- 30
- axiale Außenseite des Planetenträgers
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007004709 A1 [0003]
