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Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe, insbesondere für einen Wankstabilisator eines Kraftfahrzeugs, umfassend mindestens eine Sonne und mindestens ein Hohlrad, sowie ein radial zwischen der mindestens einen Sonne und dem mindestens einen Hohlrad kämmenden Planetensatz mit mindestens drei Planeten, die über jeweils einen Planetenbolzen axial zwischen einer ersten und einer zweiten Planetenträgerhälfte drehbar gelagert sind.
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Ferner betrifft die Erfindung einen Wankstabilisator mit einem solchen Planetengetriebe.
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Gebiet der Erfindung
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Ein Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug umfasst beispielsweise einen elektromechanischen Aktuator, der einen Elektromotor sowie ein ihm nachgeschaltetes Planetengetriebe aufweist. Über die Elektromotor-Getriebe-Kombination können zwei Drehstabfederelemente gegeneinander verdreht werden, die wiederum fahrwerkseitig gelagert und mit jeweils einem Rad über eine Pendelstange verbunden sind. Je nach Aktuatorverdrehung können Drehmomente aufgebaut und an die Drehstabfederelemente, die hierbei tordiert werden, übertragen werden, die wiederum zur Wankbewegungskompensation des Kraftfahrzeugs dienen.
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Aus der
DE 720 040 C geht ein Stirnräderplanetengetriebe mit Ausgleich der Kraftübertragung der einzelnen Planeten hervor. Das Stirnräderplanetengetriebe umfasst unter anderem eine Sonne und ein Hohlrad, sowie radial zwischen der Sonne und dem Hohlrad kämmende Planeten, die an einem Planetenträger drehbar gelagert sind. Wenn ein Axialschub in einem der Planeten entsteht, der größer ist als der Axialschub der übrigen Planeten, wird eine Ausgleichsscheibe als zweiarmiger Hebel um ihren Abstützpunkt im Systemmittelpunkt des Planetenträgers gedreht. Dadurch werden die übrigen Planeten, die geringer belastet sind als das eine Planet, weiter in die Verzahnung hinein geschoben, was zur Folge hat, dass diese Planeten mehr als bisher zur Kraftübertragung herangezogen werden. Dadurch wird der Planet so weit entlastet, bis ein Gleichgewicht der Ausgleichscheibe entsteht, so dass die Axialschübe aller Planeten untereinander gleich sind.
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Ähnliche Axialschübe werden in
US 5 540 630 A angestrebt, in der ein Planetentrieb mit Doppelplaneten versehen ist, die jeweils zwei sich im Durchmesser unterscheidenden Verzahnungen aufweisen. Die eine Verzahnung ist eine Schrägverzahnung im Eingriff mit einem Hohlrad und die andere Verzahnung eine Geradverzahnung im Eingriff mit einem weiteren Hohlrad. Außerdem sind die Zähne der einen Verzahnung in Umfangsrichtung geringfügig gegenüber der anderen Verzahnung versetzt. Die Doppelplaneten sind mittels zentral angeordneter und an Kugeln abgestützter Federn axial gegen die Schrägverzahnung vorgespannt. Dabei wechselt sich jeweils in Umfangsrichtung ein nach links vorgespannter Doppelplanet mit einem nach rechts vorgespannten Doppelplanet ab.
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In einem in
US 4 524 643 A beschriebenen Planetentrieb sind die Planetenräder mit einer konisch ausgebildeten Verzahnung versehen und sitzen axial verschiebbar auf dem Planetenbolzen. Außerdem sind die Planetenräder in einem Kalottengelenk schwenkbar auf dem Planetenbolzen angeordnet und einseitig axial gegen korrespondierende Schrägverzahnungen von Sonnenrad und Hohlrad vorgespannt.
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In
DE 10 2008 009 122 A1 zeigt einen Planetentrieb, in dem wenigstens ein Planetenrad aus einem starren Zahnrad und aus einem elastisch beweglichen Zahnrad gebildet ist. Das elastisch bewegliche Zahnrad steht tangential und radial federnd im elastischen Zahnkontakt und Vorspannung mit den Verzahnungen des Sonnenrades oder Hohlrades.
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In einem mit
DE 10 2008 035 114 A1 beschriebenen Planetentrieb sind die zwei Hohlräder und die Planeten mit konischen Verzahnungen versehen und spielfrei gestellt. Die Hohlräder weisen die gleiche Zähnezahl auf. Die Planetenräder des einen Planetensatzes weisen in etwa den gleichen Durchmesser auf wie die Planetenräder des anderen Satzes, jedoch unterscheiden sich deren Zähnezahlen.
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DE 10 2012 207 255 A1 zeigt einen Planetentrieb, in dem die Planetenräder bei Stillstand mittels Federvorspannug radial in die Gegenverzahnung in spielfreie Postion gebracht werden.
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Aufgabenstellung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Planetengetriebe hinsichtlich der Geräuschemissionen zu optimieren.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Erfindungsgemäß ist zumindest mittelbar axial zwischen der ersten Planetenträgerhälfte und jeweils einer ersten Stirnfläche der mindestens drei Planeten ein erstes Federelement angeordnet, wobei zumindest mittelbar axial zwischen der zweiten Planetenträgerhälfte und jeweils einer zweiten Stirnfläche der mindestens drei Planeten ein zweites Federelement angeordnet ist, um in einem unbelasteten Zustand des Planetensatzes die mindestens drei Planeten zu verschränken. Durch die Verschränkung der Planeten wird ein Verdrehflankenspiel während eines Drehmoment-Nulldurchgangs reduziert, so dass vorteilhafterweise ein Zwei-Flanken-Kontakt zwischen den Zähnen der Planeten und der mindestens einen Sonne bzw. zwischen den Zähnen der Planeten und des mindestens einen Hohlrades erzeugt wird. Dadurch kommt es zur Minderung von Stößen bei Lastwechseln, wodurch die Geräuschemissionen des Planetengetriebes gesenkt werden und somit die Akustik des Planetengetriebes verbessert wird.
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Mit anderen Worten werden die Planeten im unbelasteten Zustand des Planetensatzes, aufgrund der auf sie einwirkenden Federelemente, derart verschränkt, dass die Zähne der Planeten schräg zu den Zähnen der mindestens einen Sonne und des mindestens einen Hohlrads laufen. Mithin erfolgt die Verschränkung in Umfangsrichtung. Bei einer Drehmomenteinleitung in das Planetengetriebe legen sich die Zahnflanken der jeweiligen Planeten an die Zahnflanken der mindestens einen Sonne und des mindestens einen Hohlrades über die gesamte Zahnbreite an. Während des Anlegens wird die Federkraft der Federelemente überwunden, sodass eine Dämpfung der aufeinanderstoßenden Zahnflanken erreicht wird.
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Vorzugsweise weisen die beiden Federelemente annähernd den gleichen radialen Abstand zur mindestens einen Sonne auf. Der Begriff „annähernd” schließt mit ein, dass der Abstand zwischen dem ersten Federelement und der mindestens einen Sonne geringfügig von dem Abstand zwischen dem zweiten Federelement und der mindestens einen Sonne abweichen kann. Mithin sind die Federelemente im Wesentlichen auf einem Teilkreis einer Bolzenachse, also in tangentialer Richtung um die Zentralachse des Planetensatzes, angeordnet bzw. geringfügig unter oder geringfügig über dem Teilkreis der Bolzenachse angeordnet. Eine Anordnung der Federelemente in unterschiedlichen radialen Abständen von der Sonne würde zu einer Verkippung statt einer Verschränkung der Planeten führen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Federelemente aus einem vulkanisierten Elastomerwerkstoff ausgebildet. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Federelemente als Druckfedern ausgebildet.
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Besonders bevorzugt ist an den beiden Stirnflächen der mindestens drei Planeten jeweils eine Anlaufscheibe zur Einleitung einer im Wesentlichen axialen Kraft des Federelements in den jeweiligen Planeten angeordnet. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist axial an den beiden Planetenträgerhälften jeweils eine Anlaufscheibe zur axialen Aufnahme des Federelements angeordnet. Die Anlaufscheiben dienen insbesondere zur Minderung der Reibung zwischen den Federelementen und den Planeten bzw. zwischen den Federelementen und den Planetenträgerhälften.
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Des Weiteren bevorzugt ist an den beiden Stirnflächen der mindestens drei Planeten jeweils eine Aussparung zur Aufnahme des jeweiligen Federelements und/oder der jeweiligen Anlaufscheibe ausgebildet. Vorzugsweise ist axial an den beiden Planetenträgerhälften jeweils eine Aussparung zur Aufnahme des jeweiligen Federelements und/oder der jeweiligen Anlaufscheibe ausgebildet. Sofern die Anlaufscheibe in der jeweiligen Aussparung angeordnet ist, erstreckt sich diese entweder ringförmig über die jeweilige Stirnfläche des jeweiligen Planeten oder ringförmig axial an den beiden Planetenträgerhälften, um die Anlaufscheibe zu fixieren. Wenn jedoch nur das jeweilige Federelement in der Aussparung angeordnet ist, ist die geometrische Ausbildung der Aussparung vorteilhafterweise an einer Anlagefläche des jeweiligen Federelements angepasst. In dem Fall sind die Aussparungen als Taschen zur radialen und tangentialen Fixierung des Federelements ausgebildet. Dies erleichtert nicht nur die Montage des Planetengetriebes sondern erhöht auch die Sicherheit im Betrieb.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die mindestens drei Planeten Zahnflanken aufweisen, die mit einer Breitenballigkeit gefertigt sind. Die Breitenballigkeit ist insbesondere zur verbesserten Krafteinleitung in die Zahnflanken der Planeten vorgesehen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
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1 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Ausschnitts des erfindungsgemäßen Planetengetriebes,
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2a eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung des Aufbaus des erfindungsgemäßen Planetengetriebes gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels,
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2b eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung des Aufbaus des erfindungsgemäßen Planetengetriebes gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels, und
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3 eine schematische Seitenansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus des erfindungsgemäßen Planetengetriebes aus 1, und
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4 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Wankstabilisators mit einem erfindungsgemäßen Planetengetriebe.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Gemäß der 1 weist ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe 20, eine Sonne 1 und ein Hohlrad 2, sowie ein radial zwischen der Sonne 1 und dem Hohlrad 2 kämmenden Planetensatz 3 auf. Der Planetensatz 3 umfasst mehrere Planeten 3a, wobei aufgrund der Schnittdarstellung nur ein Planet 3a dargestellt ist. Die Planeten 3a sind über jeweils einen Planetenbolzen 4a axial zwischen einer ersten und einer zweiten Planetenträgerhälfte 5a, 5b drehbar gelagert. Radial zwischen dem jeweiligen Planetenbolzen 4a und dem jeweiligen Planet 3a ist ein Lagerelement 12 zur drehbaren Lagerung des jeweiligen Planeten 3a auf dem jeweiligen Planetenbolzen 4a angeordnet.
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Nach 2a und 2b ist axial zwischen der ersten Planetenträgerhälfte 5a und jeweils einer ersten Stirnfläche 6a des jeweiligen Planeten 3a ein erstes Federelement 7a angeordnet. Ferner ist axial zwischen der zweiten Planetenträgerhälfte 5b und jeweils einer zweiten Stirnfläche 6b des jeweiligen Planeten 3a ein zweites Federelement 7b angeordnet. Dadurch werden die jeweiligen Planeten 3a in dem hier dargestellten unbelasteten Zustand des Planetensatzes 3 verschränkt. Durch die Verschränkung der Planeten 3a wird ein Verdrehflankenspiel während eines Drehmoment-Nulldurchgangs des Planetengetriebes reduziert und somit die Akustik verbessert.
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Gemäß 2a sind die beiden Federelemente 7a, 7b als Druckfedern 8a, 8b ausgebildet. An den beiden Stirnflächen 6a, 6b der Planeten 3a ist jeweils eine Anlaufscheibe 9a, 9b zur Einleitung einer im Wesentlichen axialen Kraft des Federelements 7a, 7b in den jeweiligen Planeten 3a angeordnet. Ferner ist axial an den beiden Planetenträgerhälften 5a, 5b jeweils eine Aussparung 10a', 10b' zur Aufnahme des jeweiligen Federelements 7a, 7b.
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Gemäß 2b sind die beiden Federelemente 7a, 7b aus einem vulkanisierten Elastomerwerkstoff ausgebildet. Axial an den beiden Planetenträgerhälften 5a, 5b ist jeweils eine Anlaufscheibe 9a', 9b' zur axialen Aufnahme des jeweiligen Federelements 7a, 7b angeordnet. Ferner ist axial an den beiden Planetenträgerhälften 5a, 5b jeweils eine Aussparung 10a', 10b' zur Aufnahme des jeweiligen Federelements 7a, 7b und der jeweiligen Anlaufscheibe 9a', 9b' ausgebildet. Darüber hinaus ist auch an den beiden Stirnflächen 6a, 6b des jeweiligen Planeten 3a jeweils eine Aussparung 10a, 10b zur Aufnahme des jeweiligen Federelements 7a, 7b ausgebildet.
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In 3 ist das seitlich dargestellte und teilweise geschnittene Planetengetriebe 20 zur Vereinfachung unvollständig abgebildet. Aus dieser Figur wird ersichtlich, dass der Planetensatz 3 vier Planeten 3a–3d umfasst, die über jeweils einen Planetenbolzen 4a–4d axial zwischen den Planetenträgerhälften 5a, 5b drehbar gelagert sind. Das Hohlrad 2 ist zur Vereinfachung in der Darstellung nicht abgebildet. Die beiden dargestellten Federelemente 7a, 7b weisen annähernd den gleichen radialen Abstand zur Sonne 1 auf. Ferner weisen die Planeten 3a–3d Zahnflanken 11 auf, die mit einer Breitenballigkeit gefertigt sind.
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Gemäß 4 weist ein erfindungsgemäßer Wankstabilisator 21 einen elektromechanischen Aktuator 13, umfassend einen Elektromotor 14 und ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe 20. Durch das Planetengetriebe 20 erfolgt eine hohe Übersetzung. Ferner weist der Wankstabilisator 21 ein erstes und ein zweites Drehstabfederelement 15a, 15b auf, die über zwei Lagerstellen 16a, 16b fahrzeugseitig drehgelagert sind und mit ihren distalen Enden über eine – hier nicht dargestellte – Pendelstange mit jeweils einem – hier nicht dargestellten – Rad eines – hier nicht dargestellten – Kraftfahrzeugs, verbunden sind. Die beiden Drehstabfederelemente 15a, 15b sind über den Aktuator 13 verdrehbar verbunden, um eine Wankbewegungskompensation des Kraftfahrzeugs zu erzielen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sonne
- 2
- Hohlrad
- 3
- Planetensatz
- 3a–3d
- Planet
- 4a–4d
- Planetenbolzen
- 5a, 5b
- Planetenträgerhälfte
- 6a, 6b
- Stirnfläche
- 7a, 7b
- Federelement
- 8a, 8b
- Druckfeder
- 9a, 9b, 9a', 9b'
- Anlaufscheibe
- 10a, 10b, 10a', 10b'
- Aussparung
- 11
- Zahnflanken
- 12
- Lagerelement
- 13
- Aktuator
- 14
- Elektromotor
- 15a, 15b
- Drehstabfederelemente
- 16a, 16b
- Lagerstellen
- 20
- Planetengetriebe
- 21
- Wankstabilisator
