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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Planetenträger für ein Planetengetriebe, bspw. in einem Planetentrieb eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer Aufnahme, in der ein Bolzen eingesetzt ist, auf welchem ein schrägverzahntes Planetenrad drehbar lagerbar ist, wobei die Aufnahme eine längliche Kontur aufweist.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Tragstrukturen für Planetenräder in einfachen Planetengetriebemechanismen bekannt, etwa aus der
DE 101 633 83 A1 . Dort ist ein Sonnenrad / eine Sonne, ein Planetenrad / ein Planet, das von einem Trägerbolzen / Lagerbolzen / Bolzen / Planetenbolzen getragen wird, welcher von einem Träger / Planetenträger getragen wird, das um das Sonnenrad umläuft, offenbart, wobei ferner ein Hohlrad vorhanden ist, in dem das Planetenrad umläuft, wobei der Trägerbolzen mit einem Kurbelteil mit einer Exzentrizitätsrichtung versehen ist, und zwar exzentrisch in Bezug auf eine Mittellinie des Trägerbolzens, wobei die Exzentrizitätsrichtung radial variabel ist, und wobei das Planetenrad drehbar um eine Mittelachse des Kurbelteils getragen wird, wobei die Mittelachse radial variabel ist.
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Obwohl die Erfindung grundsätzlich auch bei geradverzahnten Planetenrädern einsetzbar ist, ist sie vorliegend für den Einsatz mit schrägverzahnten Planetenrädern gerichtet.
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Durch die Schrägverzahnung erfährt das Planetenrad ein Kippmoment, das zu einer entsprechenden Kippbewegung, insbesondere in Verbindung mit dem Lagerspiel, führt. Dies hat negative Auswirkungen auf das Tragbild der Planetenradverzahnung, die am Außenumfang des Planetenrades vorhanden ist. Diese Außenverzahnung soll nämlich in eine Innenverzahnung eines Hohlrades und / oder in die Außenverzahnung eines Sonnenrades eingreifen.
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Dabei treten jedoch diverse Nacheile auf. So ist ein ungleichmäßiges Tragbild der Verzahnung die Folge. Ferner ist das Tragbild lastabhängig. In Abhängigkeit von der Last ist das Tragbild besser oder schlechter. Es besteht also die Notwendigkeit, eine Korrektur vorzusehen. Insbesondere soll ein besseres Tragbild erreicht werden, was zu geringeren Geräuschemissionen, einer besseren Lastverteilung und einer geringeren Abnutzung führt. Auch sollen die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile in puncto Tragbild abgestellt oder zumindest vermindert werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Planetenträger erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sich die längliche Kontur in eine solche Richtung erstreckt, dass der Bolzen zum Ausführen einer vom Planetenrad herrührenden radiallastabhängigen Ausgleichsbewegung schwimmend gelagert ist.
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Zu diesem Zweck können rampenartige Bohrungen zur Aufnahme von Planetenradbolzen vorgehalten werden, die eine gezielte Ausgleichsbewegung entgegen der Kippbewegung am Planetenrad hervorrufen bzw. diese Kippbewegung zulassen.
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Die Aufnahmen können als Bohrungen ausgebildet werden, insbesondere als Durchgangslöcher oder Durchgangsbohrungen, die zur Aufnahme von Planetenradbolzen geeignet sind und dabei Rampen aufweisen, um eine Ausgleichsbewegung entgegen einer durch Radiallast bei den Planetenrädern hervorgerufene Verkippung zu erreichen. Es wird vorgeschlagen, längliche, schräge Bohrungen in den Planetenträger einzubringen.
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Der das Planetenrad tragende Bolzen kann gerade Anlageflächen aufweisen und kann sich in Längsrichtung der Bohrung bewegen. Die Radialkräfte am Bolzen bewirken die angesprochene Verkippung. Die Umfangskräfte bewirken über die Rampe eine Ausgleichsbewegung in Radialrichtung entgegen der Verkippung. Der Rampenwinkel ist daher so gewählt, dass die beiden Effekte sich aufheben und somit keine Bewegung des Planeten in Radialrichtung erfolgt.
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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 längliche Kontur quer/schräg zur Radial- und / oder Umfangsrichtung ausgerichtet ist und die längliche Kontur vorzugsweise ein gerades Langloch oder eine kurvige Nut oder einen bogenförmigen Ausbruch im Material des Planetenträgers definiert. Die durch die Schrägverzahnung hervorgerufene Ausgleichsbewegung bei Radiallasteinleitung in das Planetenrad kann dann wirkungsvoll zur Erzwingung einer Ausgleichsbewegung genutzt werden. Das sich dann einstellende Tragbild an der Außenverzahnung des Planetenrades wird optimiert.
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Es ist zweckmäßig, wenn die längliche Kontur Gleitflächen ausbildet, die die Richtung der Ausgleichsbewegung vorgeben und / oder erzwingen. Dadurch werden nockenartige Rampen vorgehalten, die unter Ermöglichung einer Gleitbewegung des das Planetenrad lagernden Bolzens geräuschemissionsmindernd wirken.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen Anlageflächen aufweist, die für einen flächigen Kontakt mit je einer Gleitfläche vorbereitet sind und vorzugsweise im Betriebszustand in Anlage mit je einer Gleitfläche sind. Ein Linienkontakt wird dadurch vermieden und ein Flächenkontakt ermöglicht. Die vom Bolzen übertragbaren Kräfte können dann größer gewählt werden.
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Wenn der Lagerbolzen / Bolzen im Querschnitt ein eckiges Ende aufweist, das in der Aufnahme so angeordnet ist, dass zwei sich gegenüberliegende gerade Anlageflächen (möglichst) spielfrei in verschieblicher Anlage mit je einer Gleitfläche der länglichen Kontur befindlich sind, so kann ein effizientes Funktionieren sichergestellt werden.
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Es hat sich auch als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Gleitfläche nahezu orthogonal zu einer Kraftwirklinie ausgerichtet ist, wobei die Kraftwirklinie durch das am Planetenrad anliegende Kippmoment bewirkt/vorgegeben ist. Dabei ist es bevorzugt, wenn sich eine Winkel von ca. 2,5°, 5°, 10°, 15°, 20°, 25°, 30° oder mehr zwischen der Längsrichtung der Ausnehmung und der Kraftwirklinie einstellt. Auch Winkelwerte von 0,5° bis 2,4° sind möglich.
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Es ist auch zweckmäßig, wenn die Gleitflächen konstante Steigungen oder stetig / unstetig zunehmende / abnehmende Steigungen aufweisen. Die Steigung kann natürlich bei entsprechender Ausrichtung auch als Gefälle bezeichnet werden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Planetengetriebe für ein Kraftfahrzeug mit zwei Planetenträgern, die dahingehend optimiert sind, dass beide Planetenträger erfindungsgemäß ausgebildet sind, also längliche Konturen im Bereich der Aufnahme aufweisen, die in eine solche Richtung verlaufen, dass der Lagerbolzen / Bolzen zum Ausführen einer vom Planetenrad herrührenden radiallastabhängigen Ausgleichsbewegung in Radial- und / oder Umfangsrichtung in der Lage ist. Der Bolzen kann natürlich auch als Planetenbolzen bezeichnet werden und kann als Vollbolzen oder Hohlbolzen ausgebildet sein. Er kann Schmiernuten aufweisen.
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Es ist dabei von Vorteil, wenn die eine Ausnehmung für einen Planetenbolzen / Lagerbolzen eines Planetenrades in dem einen Planetenträger um den Winkel α zur Radialrichtung abgewinkelt ist und die Ausnehmung für denselben Lagerbolzen des einen Planetenrades mit dem anderen Planetenträger um den Winkel β zur Radialrichtung abgewinkelt ist und |β|= –|α|·k ist, wobei k zwischen 0,8 und 1,2, vorzugsweise 1,0 ist.
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Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Ausnehmungen schräg / quer zur Radial- und / oder Umfangsrichtung ausgerichtet sind. Die Länge der Ausnehmung ist mindestens so groß zu wählen, das sämtliche zu erwartenden spielbehafteten Zustände zwischen den Wälzpartnern ausgeglichen werden können.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein Planetengetriebe mit wenigstens einem Planetenradsatz, die mit Zähnen eines Sonnenrades und / oder eines Hohlrades in Eingriff bringbar sind oder gebracht sind. Die Befestigungsbolzen / Lagerbolzen / Planetenbolzen der Planetenräder sind in einem Planetenträger gehalten, und zwar mittels länglich ausgestalteter Aufnahmen oder Löcher. Die länglichen Aufnahmen oder Löcher sind nockenartig ausgebildet, so dass die Lagerbolzen auf der Nockenfläche gleiten oder „hoch- / bzw. herunterklettern“ können, und zwar bedingt durch den Einfluss der Verzahnungskräfte, wobei der Bereich groß genug ist, um das Spiel der miteinander verzahnten / in Wirkeingriff befindlichen Zähne auszugleichen.
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Es ist ferner von Vorteil, wenn die Ausnehmungen in den beiden Planetenträgern so ausgerichtet sind, dass ein darin angeordneter schwimmend gelagerter Lagerbolzen eines bestimmten Planetenrades um eine in einer Transversalebene des Planetenträger vorhandene oder diese schneidende Kippachse lastabhängig sich im Betrieb selbst positioniert. Dadurch bewegt sich beim Einstellen der Position des Lagerbolzens in den beiden Ausnehmungen das eine Ende des Lagerbolzens in die eine Richtung und das andere Ende des Lagerbolzens in eine andere Richtung. Die beiden Richtungen können zueinander um ca. 45°, 60°, 90°, 120°, 135° oder um Zwischenwerte versetzt sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Dabei ist ein Stand der Technik mit Kräften und Momenten an einem Planetenrad in den 1 und 2 visualisiert und ein erstes Ausführungsbeispiel in den 3 bis 5 visualisiert. Es zeigen:
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1 einen Planetenträger mit einem herkömmlichen Stövchen-Design in einem Längsschnitt mit einer Momenten- und Kräftevisualisierung,
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2 das aus dem Stand der Technik bekannte Stövchen-Design des Planetenträgers aus 1 in perspektivischer Darstellung mit einer Visualisierung des Kraftflusses vom Lagerbolzen eines Planetenrades in zwei den Planetenträger ausformenden Teile / Planetenträgerhälften,
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3 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines ersten Planetenträgers mit länglichen, schrägen Bohrungen, die Rampen definieren, auf denen die Lagerbolzen des Planetenrades gleitbar angeordnet sind,
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4 der Planetenträger aus 3 mit drei über Lagerbolzen montierten Planetenrädern (ohne Hohlrad und Sonnenrad), und
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5 eine weitere perspektivische Darstellung, zusätzlich zu den perspektivischen Darstellungen der 2 bis 4, des Planetengetriebeausschnittes aus 4 von hinten.
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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 bekannter Planetenträger 1 im Stövchen-Design dargestellt. Der Planetenträger 1 weist eine erste Planetenträgerhälfte 2 und eine zweite Planetenträgerhälfte 3 auf. Die beiden Planetenträgerhälften 2 und 3 sind nicht symmetrisch zueinander ausgebildet. So greift die zweite Planetenträgerhälfte 3 durch eine Zentralöffnung 4 der ersten Planetenträgerhälfte 2, wie auch besonders gut in 2 zu erkennen, hindurch und ragt somit mit einem zapfenartigen Hohlabschnitt in Richtung der ersten Planetenträgerhälfte 2.
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Zumindest ein erster Planetenradsatz 5, von denen in dem Längsschnitt 2 Planetenräder 6 dargestellt sind, ist verbaut. Die Planetenräder 6, von denen zumindest drei verbaut sind, haben eine Schrägverzahnung 7 auf ihrer Außenseite.
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Die Schrägverzahnung 7 ruft am Umfang die Kräfte FU hervor. Diese Kräfte FU werden vom Planetenrad an einen Planetenradbolzen / Planetenbolzen / Lagerbolzen / Lagerzapfen 8 weitergegeben. Dieser gibt die Kräfte weiter an die beiden Planetenträgerhälften 2 und 3, wobei dort Gegenkräfte FG entstehen. Ferner entstehen Drehmomente MU, die durch Gegenmomente MG kompensiert werden.
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Ein unvermeidliches Lagerspiel und Materialelastizitäten führen jedoch zu einer gewissen Verkippung des Planetenrades 6. In dem in 1 dargestellten oberen Planetenrad 6 wird eine Verkippung im Uhrzeigersinn festzustellen sein, also bewegt sich ein planetenträgeräußerer Bereich des Planetenrades 6 in etwa in Richtung einer Ölfangschale 9.
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Herkömmlicherweise sind die Planetenradbolzen / Lagerbolzen 8 in kreisrund ausgeformten Ausnehmungen 10 in den beiden Planetenträgerhälften 2 und 3 enthalten, wie in 2 gut zu erkennen. In dieser Figur ist auch der Kraftverlauf FV dargestellt. Es ist ein Nebenaspekt der Erfindung, dass die Planetenradbolzen / Lagerbolzen 8 hohl ausgestaltet sind.
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Der Aufbau der Planetenträgerhälften 2 und 3, wie er aus den 1 und 2 bekannt ist, wird auch in der erfindungsgemäßen Variante der 3 und 5 mit Ausnahme der speziellen Ausgestaltung der Ausnehmungen 10 umgesetzt. So sind ebenfalls die beiden Planetenträgerhälften 2 und 3, obwohl nicht dargestellt, miteinander kraft-, form- und / oder stoffschlüssig verbindbar, bspw. vernietbar oder verschraubbar. Die Planetenräder 6 sind insbesondere in 4 gut zu erkennen.
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Die Ausnehmungen 10 sind als Durchgangslöcher ausgestaltet und weisen rampenartige Gleitflächen 11 auf. Die Ausnehmungen 10 sind länglich ausgestaltet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen 10 als Langlöcher ausgebildet, insbesondere als Bohrungen. Sie haben gerade / ebene Gleitflächen 11, die mit Anlageflächen 12 des Planetenradbolzens / Lagerbolzens 8 zusammenwirken. Der Planetenradbolzen / Lagerbolzen 8 ist im Bereich der Ausnehmung 10, also an seinen Enden, eckig ausgebildet.
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In 5 ist die Rückseite gut zu erkennen, wohingegen in 4 die Vorderseite zu erkennen ist, in 3 ist die in unterschiedliche Umfangsrichtungen zeigende Konfiguration der Langlochausnehmung 10 gut zu erkennen. Ein Winkel α wirkt somit in die andere Richtung als Winkel β von einer in Radialrichtung verlaufenden Bezugslinie aus gesehen.
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Die Erfindung ist grundsätzlich bei sämtlichen Planetenträgern einsetzbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenträger
- 2
- erste Planetenträgerhälfte
- 3
- zweite Planetenträgerhälfte
- 4
- Zentralöffnung
- 5
- Planetenradsatz
- 6
- Planetenrad
- 7
- Schrägverzahnung
- 8
- Planetenradbolzen / Lagerbolzen
- 9
- Ölfangschale
- 10
- Ausnehmung
- 11
- Gleitfläche
- 12
- Anlagefläche
- FU
- Kraft
- FG
- Gegenkraft
- MU
- Moment
- MG
- Gegenmoment
- FV
- Kraftverlauf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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