DE102015200461A1

DE102015200461A1 - Planetenradlagerung mit U-förmig gestalteter Hülse

Info

Publication number: DE102015200461A1
Application number: DE102015200461.9A
Authority: DE
Inventors: Alexander Pabst
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2015-01-14
Publication date: 2016-07-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Planetenradlagerung (1) in einem Planetengetriebe, umfassend einen Planetenträger (2) mit zwei parallel zueinander beabstandeten Seitenwänden (3, 4), die in mehreren jeweils achsgleich gegenüberliegenden Axialbohrungen (5, 6) eine Mehrzahl von Planetenradbolzen (7) aufnehmen. Auf dem Planetenradbolzen (7) ist jeweils ein Planetenrad (8) angeordnet, das über zumindest eine in eine zentrale Bohrung (11) eingesetzte Wälzlagerung drehbar gelagert ist. Die Wälzkörper (14, 15) der zwei Wälzlager (9, 10) umfassenden Wälzlagerung werden von einer U-förmig gestalteten Hülse (12) außenseitig umschlossen. Endseitige, radial nach außen weisende, ein Anlaufelement (16, 17) bildende Umkantungen greifen jeweils in den axial von den Seitenwänden (3, 4) des Planetenträgers (2) und von Stirnseiten (18, 19) des Planentenrades (8) begrenzten Zwischenraum (20, 21).

Description

Die Erfindung betrifft eine Planetenradlagerung eines Planetengetriebes, umfassend einen Planetenträger mit mehreren auf Planetenradbolzen drehbar gelagerten Planetenrädern gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Planetengetriebe in bekannter Bauweise werden bevorzugt in Getrieben von Kraftfahrzeugen eingesetzt und umfassen koaxial angeordnete Bauteile, wie ein Sonnenrad, Planetenträger und ein Hohlrad, sowie auf konstantem Achsabstand im Planetenträger drehbar angeordnete Planetenräder. Der Antrieb erfolgt beispielsweise über das Sonnenrad, während über die Planetenräder die Drehbewegung auf den mit einer Abtriebswelle verbundenen Planetenträger übertragen wird, wobei durch das Abwälzen der Planetenräder im Hohlrad eine Übersetzung erfolgt.
Die Lagerung der Planetenräder in derartigen Planetengetrieben ist beispielsweise aus der DE 103 34 880 A1 bekannt, die zwei den Planetenradträger bildende, parallel zueinander angeordnete Seitenwände umfasst, die in achsgleich gegenüberliegenden Bohrungen mehrere Planetenradbolzen aufnehmen. Auf den Planetenradbolzen sind die Planetenräder über Radialwälzlager drehbar gelagert, die in Bohrungen der Planetenräder eingesetzt sind. Als Verschleißschutz zwischen dem Planetenradträger gegenüber den Planetenrädern sowie als Axialanlauf für die Radialwälzlager der Planetenräder sind beidseitig Anlaufscheiben vorgesehen.
Aus der JP 630 13 939 ist eine Planetenradlagerung eines Planetengetriebes bekannt, bei der die Wälzkörper des für die Lagerung des Planetenrades bestimmten Wälzlagers außenseitig von einer zylindrischen Buchse umschlossen sind. Außerdem sind von der Buchse getrennte Anlaufscheiben zwischen den Seitenwänden des Planetenradträgers und den Stirnseiten der Planetenräder vorgesehen, die gleichzeitig einen Axialanlauf für die Wälzkörper bilden.
Die DE 197 28 919 A1 zeigt ein für Zahnräderwechselgetriebe bestimmtes wälzgelagertes Zahnrad. Als Wälzlager ist ein Nadellager vorgesehen, dessen Wälzkörper in einem Wälzlagerkäfig eingesetzt und geführt sind. Eine die Wälzkörper außenseitig umschließende Hülse ist dabei kraftschlüssig in eine Bohrung des Zahnrades eingepresst.
Einen gattungsgemäßen Stand der Technik offenbart die DE 10 2012 202 450 A1 , bei dem die Planetenradlagerung für ein Planetengetriebe einen Planetenbolzen vorsieht, dem an beiden Endseiten eine Hülse zugeordnet ist, die jeweils in achsgleich gegenüberliegende Bohrungen der parallel zueinander angeordneten Seitenwände des Planetenradträgers eingesetzt sind.
Jede Hülse bildet einen radial nach innen zeigenden, an der Stirnseite des Planetenbolzens abgestützten Bord. Ein weiterer radial nach außen gerichteter Bord der Hülse greift in einen axial von dem Planetenrad und der Seitenwand des Planetenradträgers begrenzten Ringspalt. Separat von diesen endseitigen Hülsen schließt die Planetenradlagerung eine weitere zylindrische Zwischenhülse ein, über die das Planetenrad auf dem Planetenradbolzen drehbar gelagert ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Planetenradlagerung mit reduzierter Reibleistung und einem bauteiloptimierten Aufbau anzubieten, die mit einfachen Mitteln kostengünstig realisierbar ist.
Diese Problemstellung wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäß ausgebildeten Planetenradlagerung sind den Unteransprüchen 2 bis 4 zu entnehmen.
Gemäß Anspruch 1 ist erfindungsgemäß eine Planetenradlagerung mit zumindest einem, bevorzugt als Nadellager ausgeführten Wälzlager vorgesehen, dessen Wälzkörper von einer U-förmig gestalteten Hülse außenseitig umschlossen sind. Endseitige, radial nach außen weisende, jeweils ein Umlaufelement bildende Umkantungen der Hülse greifen dabei im Einbauzustand der U-förmig gestalteten Hülse in einen axial von den Seitenwänden des Planetenträgers und den Stirnseiten des Planentenrades begrenzten Zwischenraum ein. Über diese Ausgestaltung der Hülse kann ein Axialschub des Planetenrades wirksam aufgenommen und auf den Planetenträger und/oder den Planetenradbolzen übertragen werden. Da das auch als Anlaufelement zu bezeichnende Umlaufelement eine unmittelbare Abstützung des Planetenrades an den Seitenwandungen des Planetenträgers verhindert, stellt sich mit der erfindungsgemäßen Planentenradlagerung eine gewünschte reduzierte Reibleistung und folglich ein verringerter Verschleiß ein. Damit verbunden ergibt sich vorteilhaft eine Planetenradlagerung, mit der eine größere Lebensdauer realisierbar ist und die gleichzeitig die Montage vereinfacht.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Planetenradlagerung zwei, insbesondere als Nadellager ausgebildete Wälzlager.
Alternativ dazu kann eine erfindungsgemäße Planetenradlagerung auch mit einem als Radiallager ausgeführten Wälzlager realisiert werden. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Planetenradlagerung sieht vor, dass der U-förmig gestalteten Hülse entgegengesetzt zu den radial nach außen weisenden Anlauf- bzw. Umlaufelementen endseitig zumindest ein Anlaufring zugeordnet ist. Dieser einstückig mit der U-förmigen Hülse verbundene Anlaufring ist zur seitlichen Führung von dem Wälzkörperkäfig eines bevorzugt als Nadellager ausgebildeten Wälzlagers bestimmt. Gegenseitig ist zur Führung des oder der Wälzlager ein weiterer Anlaufring vorgesehen, der bevorzugt kraftschlüssig auf dem Planetenradbolzen lagefixiert ist. Die auch als Anlaufscheiben zu bezeichnenden Anlaufringe sind weiterhin zur Führung von Nadelkränzen bzw. Wälzkörpern eines vollrolligen Nadelsatzes einsetzbar. Abweichend zu unterschiedlich positionierten Anlaufringen bietet es sich an, das Wälzlager über Anlaufringe zu führen, die übereinstimmend auf dem Planetenradbolzen kraftschlüssig lagefixiert sind oder mit der U-förmigen Hülse eine Baueinheit bilden.
Als Maßnahme, zur Erzielung einer weiteren reduzierten Reibleistung und eines optimierten Verschleißschutzes, insbesondere am Axialanlauf, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest eine Kontaktfläche des Umlauf- oder des Anlaufelementes der U-förmigen Hülse reibungsmindernd beschichtet ist. Zur Erzielung einer verbesserten Lebensdauer kann vorzugsweise eine Beschichtung ausgewählt werden, die zusätzlich verschleißmindernd wirkt.
Beispielsweise bietet es sich an, die Seitenwände des häufig ungehärteten Planetenradträgers zu beschichten, die mit den gehärteten Anlaufelementen der U-förmigen Hülse zusammenwirken, die gegenseitig der Stirnseite des ebenfalls gehärteten Planetenrades zugeordnet sind.
Zur Herstellung der aus einem metallischen Werkstoff bestehenden U-förmigen Hülse eignet sich bevorzugt ein spanloses Verfahren. Vorteilhaft ist dazu eine abgestimmte Werkstoffpaarung zwischen der U-förmigen Hülse und der zugehörigen Umgebungskonstruktion der Planetenradlagerung vorgesehen.
Für eine kostengünstige Herstellung der aus einem metallischen Werkstoff bestehenden U-förmigen Hülse eignet sich vorzugsweise ein spanloses Umformverfahren, insbesondere ein Tiefziehverfahren. Zur Optimierung der erfindungsgemäßen Planetenradlagerung hinsichtlich Verschleiß bzw. Lebensdauer ist weiterhin eine abgestimmte Werkstoffpaarung der U-förmigen Hülse mit zumindest den Bauteilen der Umgebungskonstruktion vorgesehen, mit denen die Hülse unmittelbar in Wirkverbindung steht.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren, die in schematischen Halbschnitten bevorzugte Ausführungsbeispiele der Planetenradlagerung mit einer U-förmigen Hülse zeigen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Es zeigen:
1 einen schematischen Halbschnitt einer Planetenradlagerung mit zwei Wälzlagern und einer U-förmig gestalteten Hülse; und
2 die Planetenradlagerung gemäß 1, die abweichend zur 1 ein Wälzlager einschließt.
Die 1 zeigt eine Planetenradlagerung 1 in einem schematischen Längsschnitt von einem ansonsten nicht gezeigten Planetengetriebe, das beispielsweise zur Verteilung eines Antriebsdrehmoments auf zwei Abtriebswellen eines Fahrzeugs einsetzbar ist. Die Planetenradlagerung 1 umfasst einen Planetenträger 2 mit zwei parallel zueinander beabstandeten Seitenwänden 3, 4, in denen achsgleich gegenüberliegende Axialbohrungen 5, 6 eingebracht sind, die jeweils zur mittelbaren Aufnahme eines einteiligen Planetenradbolzens 7 bestimmt ist. Zwischen den Seitenwänden 3, 4 des Planetenträgers 2 ist ein Planetenrad 8 angeordnet, das mittelbar über eine zwei getrennte Wälzlager 9, 10 umfassende Wälzlagerung auf dem Planetenradbolzen 7 drehbar angeordnet ist. In eine zentrale Bohrung 11 des Planetenrades 8 ist eine U-förmige Hülse 12 eingesetzt, deren zylindrischer Abschnitt 13 die als Nadeln ausgebildeten Wälzkörper 14, 15 der Wälzlager 9, 10 umschließen, die innenseitig unmittelbar auf dem Planetenradbolzen 7 geführt sind. An beiden Endseiten bildet die U-förmige Hülse 12 ein radial nach außen weisendes Anlaufelement 16, 17, das in einen axial von einer Stirnseite 18, 19 des Planetenrades 8 und der Seitenwand 3, 4 des Planetenträgers 2 begrenzten Zwischenraum 20, 21 eingreift. Weiterhin ist die Hülse 12 einstückig mit einem Anlaufring 22 versehen, als axiale Führung für einen die Wälzkörper 14 des Wälzlagers 9 aufnehmenden Wälzkörperkäfig 24. Der weitere Wälzkörperkäfig 25 vom Wälzlager 10 wird über den Anlaufring 23 geführt, der kraftschlüssig auf dem Planetenradbolzen 7 lagefixiert ist. Als Maßnahme, zur Erzielung einer reduzierten Reibleistung, kann eine sich zwischen dem Anlaufelement 16, 17 und der Seitenwand 3, 4 einstellende Kontaktfläche 26, 27 reibungsmindernd beschichtet werden. Alternativ oder ergänzend dazu bietet es sich an, auch die gegenüberliegende, zur Stirnseite 18, 19 des Planetenrades 8 weisende Seite des Anlaufelementes 16, 17 zu beschichten.
Die 2 zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Planetenradlagerung, wobei für übereinstimmende Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Die folgende Beschreibung beschränkt sich weitestgehend auf die unterschiedliche Ausgestaltung.
Die in 2 gezeigte Planetenradlagerung 31 umfasst ein mit der U-förmig gestalteten Hülse 12 zusammenwirkendes Wälzlager 32. Die Wälzkörper 33 des Wälzlagers 32 sind einem Wälzlagerkäfig 34 zugeordnet, der einerseits über den mit der Hülse 12 verbundenen Anlaufring 22 und gegenseitig über den am Planetenradbolzen 7 fixierten Anlaufring 23 geführt ist.
Bezugszeichenliste

1: Planetenradlagerung
2: Planetenträger
3: Seitenwand
4: Seitenwand
5: Axialbohrung
6: Axialbohrung
7: Planetenradbolzen
8: Planetenrad
9: Wälzlager
10: Wälzlager
11: Bohrung
12: U-Hülse
13: Abschnitt
14: Wälzkörper
15: Wälzkörper
16: Anlaufelement
17: Anlaufelement
18: Stirnseite
19: Stirnseite
20: Zwischenraum
21: Zwischenraum
22: Anlaufring
23: Anlaufring
24: Wälzkörperkäfig
25: Wälzkörperkäfig
26: Kontaktfläche
27: Kontaktfläche
31: Planetenradlagerung
32: Wälzlager
33: Wälzkörper
34: Wälzkörperkäfig

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10334880 A1 [0003]
JP 63013939 [0004]
DE 19728919 A1 [0005]
DE 102012202450 A1 [0006]

Claims

Planetenradlagerung (1) in einem Planetengetriebe, umfassend einen Planetenträger (2) mit zwei parallel zueinander beabstandeten Seitenwänden (3, 4), die in mehreren jeweils achsgleich gegenüberliegenden Axialbohrungen (5, 6) eine Mehrzahl von einteiligen Planetenradbolzen (7) aufnehmen, auf denen jeweils ein Planetenrad (8) über zumindest eine in eine zentrale Bohrung (11) eingesetzte Wälzlagerung in Verbindung mit einer Hülse drehbar gelagert ist, wobei das Planetenrad (8) beidseitig über ein Anlaufelement (16, 17) mit den Seitenwänden (3, 4) des Planetenträgers (2) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass Wälzkörper (14, 15; 33) des Wälzlagers (9, 10; 32) von einer U-förmig gestalteten Hülse (12) umschlossen sind, deren endseitige, radial nach außen weisende, ein Anlaufelement (16, 17) bildende Umkantungen jeweils in den axial von den Seitenwänden (3, 4) des Planetenträgers (2) und von Stirnseiten (18, 19) des Planentenrades (8) begrenzten Zwischenraum (20, 21) eingreifen.
Planetenradlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradlagerung (1) zwei als Nadellager ausgebildete Wälzlager (9, 10) umfasst.
Planetenradlagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anlaufringe (22, 23) zur Führung eines Wälzkörperkäfigs (24, 25; 34) der Wälzlager (9, 10; 32) vorgesehen sind, wobei ein erster Anlaufring (22) einstückig mit der U-förmigen Hülse (12) verbunden ist und ein zweiter Anlaufring (23) auf dem Planetenradbolzen (7) lagefixiert ist.
Planetenradlagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kontaktfläche (26, 27) des Anlaufelementes (16, 17) der aus einem metallischen Werkstoff hergestellten U-förmigen Hülse (12) reibungsmindernd beschichtet ist.