DE102014206980B3 - Thrust disk arrangement of a planetary gear - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe (1) mit zumindest einem Planetenrad (4), das über wenigstens ein Wälzlager (13) drehbar auf einem Planetenbolzen (5) gelagert ist, und mit zumindest einer axial zwischen dem Planetenträger (6) und dem Planetenrad (4) auf dem Planetenbolzen (5) angeordneten Anlaufscheibe (41a, 41b, 43a, 43b), wobei eine erste Anlaufscheibe und eine zweite Anlaufscheibe (41a, 43a, 41b, 43b) zusammengesetzt ein axial zwischen dem Planetenträger (6) und dem Planetenrad (4) auf dem Planetenbolzen (5) angeordnetes Anlaufscheibenpaar bilden.The invention relates to a planetary gear (1) with at least one planet gear (4) which is rotatably mounted on a planet pin (5) via at least one roller bearing (13) and with at least one axially between the planet carrier (6) and the planet gear (4 ) arranged on the planet pins (5) thrust washer (41a, 41b, 43a, 43b), wherein a first thrust washer and a second thrust washer (41a, 43a, 41b, 43b) composed an axially between the planet carrier (6) and the planet gear (4th ) on the planet pins (5) arranged thrust washer pair.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Anlaufscheibenanordnung eines Planetengetriebes gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The invention relates to a thrust washer assembly of a planetary gear according to the features of the preamble of claim 1.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die in den Planetengetrieben verbauten Anlaufscheiben gibt es in den unterschiedlichsten Ausführungen. Sie dienen dem axialen Anlauf des Planetenrades und schützen beispielsweise den ungehärteten Planetenradträger sowie auch das Planetenrad vor Verschleiß. Das Planetenrad läuft dabei mit einer planen Stirnfläche an einer planen Anlauffläche der Anlaufscheibe an. In das Planetenrad ist eine Durchgangsbohrung eingebracht, mit der das Planetenrad mit Hilfe einer Lagerung auf dem Bolzen aufgenommen ist.The thrust washers installed in the planetary gearboxes are available in various designs. They serve the axial start-up of the planetary gear and protect, for example, the unhardened planet carrier and the planet from wear. The planet gear runs with a flat face on a flat contact surface of the thrust washer. In the planetary gear, a through hole is introduced, with which the planet gear is received by means of a bearing on the bolt.
Die Lagerung der Planetenräder in den Planetentrieben erfolgt bevorzugt durch ein als Nadelkranz oder einen vollrolligen Nadelsatz gebildetes Wälzlager. Bei derartigen Lagerungen laufen an den Anlaufscheiben zumeist auch die Flanken bzw. die Stirnseiten der Wälzkörper der Planetenradlagerung axial an, die dort geführt werden. Die Anlauffläche an einer der Stirnfläche des Planetenrades zugewandten Stirnseite der Anlaufscheibe bildet deshalb einen umlaufenden, sich radial erstreckenden Überdeckungsbereich, der gleichzeitig den Einbauraum für die Planetenradlagerung überdeckt, der sich zwischen dem Durchmesser der Bohrung im Planetenrad und dem Außendurchmesser des Planetenbolzens erstreckt. Die Anlaufscheibe ist bevorzugt mittels einer Bohrung auf dem Planetenbolzen oder mit ihrem Außendurchmesser in einer Bohrung der Umgebungskonstruktion, z. B. im Planetenrad, geführt.The bearing of the planetary gears in the planetary drives is preferably carried out by a pinion or a full complement needle roller bearing. In such bearings usually run on the thrust washers also the edges or the end faces of the rolling elements of the Planetenradlagerung axially, which are performed there. The contact surface on one of the end face of the planetary gear facing end of the thrust washer therefore forms a circumferential, radially extending overlap region, which also covers the installation space for the Planetenradlagerung extending between the diameter of the bore in the planetary gear and the outer diameter of the planetary pin. The thrust washer is preferably by means of a bore on the planetary pin or with its outer diameter in a bore of the surrounding structure, for. B. in the planet, out.
Ein Planetentrieb mit Anlaufscheiben ist aus der
Die
Aus der
Verkippungen der Planetenräder sowie Herstellungstoleranzen und/oder Ungenauigkeiten bei der Fertigung führen zu Axialschub der Planetenräder und deren Lagerungen. Die Axialkräfte werden über die Anlaufscheiben in den Planetenradträger eingeleitet. Bei bisherigen Anlaufscheibenanordnungen von Planetengetrieben stellen sich in den Planetenradlagerungen aufgrund eines großen Wirkabstandes zwischen einem Gleitkontakt der resultierenden Angriffspunkte von Axialkräften im jeweiligen Flächenschwerpunkt von den Planetenrädern und den Wälzkörpern relativ große Reibungsverluste ein.Tilts of the planet gears and manufacturing tolerances and / or inaccuracies in the production lead to axial thrust of the planetary gears and their bearings. The axial forces are introduced via the thrust washers in the planet carrier. In previous thrust washers arrangements of planetary gears are due to a large effective distance between a sliding contact of the resulting points of application of axial forces in the respective centroid of the planetary gears and the rolling elements relatively large friction losses in the Planetenradlager.
Die
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Planetengetriebe bereitzustellen, in dem Verlustmomente durch eine Anpassung der Gleitpartner reduziert werden und indem der Wirkabstand von Kraftangriffspunkten der Axialkraft verringert wird. Weiterhin sollen die an der Lösung der Aufgabe beteiligten Elemente auf einfache Weise und kostengünstig zu fertigen sein.The invention has for its object to provide a planetary gear in the loss moments are reduced by an adjustment of the sliding and by the effective distance of force application points of the axial force is reduced. Furthermore, the elements involved in the solution of the task should be simple and inexpensive to manufacture.
Diese Aufgabe wird nach dem Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by the subject matter of claim 1.
Die Erfindung sieht zwei angepasste Gleitpartner zur Reduzierung der Verlustmomente vor und umfasst eine Anlaufscheibenanordnung mit zwei abweichend zueinander abgesetzten Anlaufscheiben. Dazu sind die Anlaufscheiben so zusammengefügt, dass ein planetenbolzennahes, axial vorstehendes Distanzelement der ersten Anlaufscheibe eine Kontaktzone mit einer umlaufenden Vertiefung der weiteren Anlaufscheibe dadurch bildet, dass das Distanzelement axial in die Vertiefung eintaucht und am Boden der Vertiefung axial anliegt. Die übrigen Bereiche der Anlaufscheiben sind im Einbauzustand durch einen Spalt zueinander beabstandet angeordnet. Zur Erreichung einer definierten, partiellen, gegenseitigen Abstützung und damit zum Einhalten des axialen Spaltmaßes des Spalts übertrifft die axiale Länge des vorstehenden Distanzelements eine axiale Tiefe der Aussparung. Bei Erreichen der Verschleißgrenze, bei der die Länge des Distanzelementes mit der axialen Tiefe der Aussparung übereinstimmt, stellt sich ein großflächiger und einen weiteren Verschleiß begrenzender Kontakt beider Anlaufscheiben ein, wodurch die Funktionssicherheit ohne eine Reibungsreduzierung gewährleistet ist. Außerdem kann axiale Verformung der Anlaufscheiben unter bestimmten Lasten auch dazu führen, dass das Spaltmaß temporär überwunden wird. In diesem Fall kann der Reibkontakt gezielt für unterschiedliche Belastungsfälle eingestellt werden. Eine vorteilhafte Auslegung der Erfindung sieht deshalb ein von der Länge des Distanzelementes der Anlaufscheibe oder der Ausnehmungstiefe in dem Planetenradträger bestimmtes Spaltmaß ≤ 1 mm vor. Durch den Spalt sind die Anlaufscheiben außerhalb der Kontaktzone zumindest bei geringen oder dem Normalbetrieb entsprechenden Axiallasten berührungsfrei zueinander angeordnet. Bevorzugt zur Erzielung einer bauraumoptimierten Ausführung ist ein Spaltmaß von 0,3 mm vorgesehen.The invention provides two adapted sliding partners to reduce the torque loss and includes a thrust washer assembly with two differently stepped thrust washers. For this purpose, the thrust washers are joined together so that a planetary bolt close, axially projecting spacer element of the first thrust washer forms a contact zone with a circumferential recess of the other thrust washer in that the spacer axially dips into the recess and axially abuts the bottom of the recess. The remaining areas of the thrust washers are arranged spaced apart by a gap in the installed state. To achieve a defined, partial, mutual support and thus to comply with the axial gap of the gap, the axial length of the projecting spacer element exceeds an axial depth of the recess. Upon reaching the wear limit, in which the length of the spacer element coincides with the axial depth of the recess, there is a large-scale and further wear limiting contact of both thrust washers, whereby the reliability is ensured without a reduction in friction. In addition, axial deformation of the thrust washers under certain loads can also cause the gap is overcome temporarily. In this case, the frictional contact can be adjusted specifically for different load cases. An advantageous design of the invention therefore provides a gap dimension ≦ 1 mm, which is determined by the length of the spacer element of the thrust washer or the recess depth in the planet carrier. Through the gap, the thrust washers outside the contact zone at least at low or normal operation corresponding axial loads are arranged contactless to each other. Preferably, to achieve a space-optimized design, a gap of 0.3 mm is provided.
Im Hinblick auf eine ungehinderte Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Konzeptes ist vorgesehen, die Kontaktzone der Anlaufscheibenanordnung so auszulegen, dass die radialen Abmessungen der Kontaktzone weitestgehend den Abmessungen der Stirnseite der an dem Anlaufscheibenpaar anlaufenden Wälzlager der Planetenräder entspricht. Dazu ist der Außendurchmesser des axial vorstehenden und mit der Anlaufscheibe verbundenen Distanzelements weitestgehend gleich oder kleiner dem einer Außenkontur der oder des jeweiligen Wälzlagers bzw. dem Durchmesser der Bohrung im Planetenrad ausgelegt.With regard to an unhindered mode of operation of the concept according to the invention, it is provided that the contact zone of the thrust washer assembly be designed so that the radial dimensions of the contact zone largely corresponds to the dimensions of the end face of the roller bearing of the planetary gears running against the thrust washer pair. For this purpose, the outer diameter of the axially projecting and connected to the thrust washer spacer element is largely the same or smaller designed an outer contour of the or the respective rolling bearing or the diameter of the bore in the planetary gear.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, im Bereich der Kontaktzone zumindest eine Abstützfläche an dem Distanzelement der Anlaufscheibe und/oder dem Planetenradträger oder an der weiteren Anlaufscheibe mit einer von einer Ebene abweichenden Oberflächenstruktur zu versehen. Bevorzugt ist dazu die Abstützfläche zur Reibungsoptimierung konvex gewölbt, gewellt oder getellert ausgeführt.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided to provide in the region of the contact zone at least one support surface on the spacer element of the thrust washer and / or the planet or on the other thrust washer with a deviating from a plane surface structure. For this purpose, the support surface for friction optimization is preferably curved convex, corrugated or stapled.
Als Maßnahme zur Erzielung einer verbesserten Schmierölversorgung für die Wälzlager der Planetenräder und Vermeidung einer Mangelschmierung in der Kontaktzone der Anlaufscheiben sind erfindungsgemäß zumindest in einer Abstützfläche der Kontaktzone partiell axiale Vertiefungen, wie Nuten, Rillen, Ausnehmungen oder Waffelstrukturen als Schmiertaschen oder Beölungsnuten eingebracht. Dazu bietet es sich an, die Vertiefungen stirnseitig an dem Distanzelement der Anlaufscheibe anzuordnen. Ergänzend oder alternativ dazu bietet es sich an, im Bereich der Kontaktzone Öffnungen, insbesondere Bohrungen, in eine oder beide Anlaufscheiben des Anlaufscheibenpaares einzubringen.As a measure to achieve an improved supply of lubricating oil for the bearings of the planetary gears and avoid a lack of lubrication in the contact zone of the thrust washers according to the invention at least in a support surface of the contact zone partially axial recesses, such as grooves, grooves, recesses or waffle structures introduced as lubrication or lubrication. For this purpose, it is advisable to arrange the depressions on the front side of the spacer element of the thrust washer. Additionally or alternatively, it is advisable to introduce openings, in particular bores, in one or both thrust washers of the thrust washer pair in the region of the contact zone.
Die erfindungsgemäße Anlaufscheibe der Anlaufscheibenanordnung kann vorteilhaft kostengünstig aus einem Blech, beispielsweise aus einem vergüteten Kaltband, gestanzt oder geprägt werden. Als Maßnahme, um den Verschleiß zu verbessern, bietet sich für die Anlaufscheibe eine den Verschleiß mindernde sowie Notlaufeigenschaften gewährleistende Oberflächenbeschichtung an. Beispielsweise sind nitrocarburierte, phosphatierte, brünierte oder teflonbeschichtete Anlaufscheiben einsetzbar.The thrust washer of the thrust washer arrangement according to the invention can advantageously be inexpensively stamped or embossed from a metal sheet, for example from a tempered cold-rolled strip. As a measure to improve the wear, offers for the thrust washer on the wear-reducing and emergency running properties guaranteeing surface coating. For example, nitrocarburized, phosphated, burnished or teflon-coated thrust washers can be used.
Im Unterschied zu bisherigen Lösungen greift im Betriebszustand des erfindungsgemäßen Planetengetriebes eine resultierende Axialkraft des Planetenrades und der Wälzkörper versetzt zu den jeweiligen Flächenschwerpunkten in Richtung zum Planetenbolzen an. Damit verringert sich ein Wirkabstand der resultierenden Axial- bzw. Reibkräfte entscheidend. Dieses Anlaufscheibenkonzept vermeidet eine großflächige, d. h. vollständige axiale Abstützung der Anlaufscheibe an den Kontaktpartnern. Vorteilhaft wird damit ein Gleitkontakt hergestellt, der sich ausschließlich auf einen gezielten Bereich bzw. eine definierte Zone beschränkt. Die erfindungsgemäße Maßnahme bewirkt, dass beispielsweise eine durch ungenaue Fertigung ausgelöste nachteilige Verkippung wirksam kompensiert werden kann. Vorteilhaft stellt sich damit gleichzeitig ein geringeres Reibmoment ein, das zu weniger Verlusten und folglich zu einer angestrebten Verbrauchsreduzierung des Fahrzeugs führt.In contrast to previous solutions, in the operating state of the planetary gear according to the invention, a resulting axial force of the planetary gear and of the rolling elements acts offset relative to the respective center of gravity in the direction of the planet pin. This effectively reduces the effective distance between the resulting axial and friction forces. This thrust washer concept avoids a large area, d. H. complete axial support of the thrust washer on the contact partners. Advantageously, a sliding contact is thus produced, which is limited exclusively to a specific area or a defined zone. The measure according to the invention has the effect that, for example, a disadvantageous tilting triggered by inaccurate production can be effectively compensated. At the same time, this advantageously results in a lower frictional torque, which leads to fewer losses and consequently to a desired reduction in fuel consumption of the vehicle.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind.Further features of the invention will become apparent from the following description of the drawings, in which embodiments of the invention are shown.
Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings
Die dargestellten Ausführungsformen zeigen Beispiele von erfindungsgemäßen Lösungen, die jedoch keine abschließende Begrenzung der Erfindung darstellen. Dabei zeigt:The illustrated embodiments show examples of solutions according to the invention, but not a final limitation of the invention. Showing:
Die
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