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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Hohlradanordnung mit zwei festverbundenen Hohlrädern zum Verbinden zweier Planetenradgetriebestufen und ein Verfahren zur Herstellung einer Hohlradanordnung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 7 näher definierten Art.
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Eine derartige Getriebeanordnung ist aus
DE 10 2011 102 749 A1 bekannt. Diese weist ein erstes Planetenradgetriebe mit einem ersten Hohlrad und ein zweites Planetenradgetriebe mit einem zweiten Hohlrad auf, wobei erstes und zweites Hohlrad als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet sind. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung der Umstand aus, dass die Hohlräder als ein gemeinsames Bauteil ein Sonderbauteil bilden, das nur aufwendig herstellbar ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hohlradanordnung und ein Verfahren der vorgenannten Art zu vereinfachen und kostengünstig zu gestalten.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und alternativ durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es wird eine Hohlradanordnung mit zwei festverbundenen Hohlrädern zum Verbinden zweier Planetenradgetriebestufen vorgeschlagen, wobei die Hohlradanordnung mehrteilig aus zwei baugleichen Hohlrädern hergestellt ist. Durch die mehrteilige Herstellung aus zwei gleichen Bauteilen wird ein Skaleneffekt erzielt, wodurch eine deutliche Reduzierung der Herstellungs- und Werkzeuganschaffungskosten erreicht wird. Zugleich wird die Ersatzteilbeschaffung erheblich vereinfacht.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Hohlräder zur radialen Abstützung mit einem gemeinsamen Hohlradträger festverbunden sein. Hierdurch wird eine zentrale Abstützung beider Hohlräder zugleich ermöglicht. Dabei können Masse und Gewicht eingespart und zudem kann der Montageaufwand reduziert werden. Hohlräder und Hohlradträger bilden so eine vormontierbare Baugruppe aus drei Bauteilen. Dabei sind Hohlräder und Hohlradträger aus verschiedenen Werkstoffen herstellbar.
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Eine zumindest abschnittsweise scheibenförmige Ausbildung des Hohlradträgers ermöglicht eine weitere Reduzierung des Bauraums und der Masse bzw. des Gewichts.
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Eine besonders einfach herstellbare feste Verbindung der Hohlräder ist möglich, wenn diese jeweils koaxial an jeweils einer axialen Seite eines scheibenförmigen Abschnitts des Hohlradträgers fest angebunden sind. Die Hohlräder sind so seitlich am Hohlradträger einfach befestigbar.
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Es ist von Vorteil, wenn der Hohlradträger radial innen einen Nabenabschnitt zur zentralen radialen Lagerung aufweist.
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Am Hohlradträger ist eine axiale Abstützung beider Hohlräder zugleich möglich, wenn der Hohlradträger in einem zwischen seinen radialen Endbereichen gelegenen mittleren Bereich beidseitig ringförmige Lagerflächen zur axialen Lagerung bildet.
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Durch mehrere über den Umfang verteilt am Hohlradträger angeordnete Aussparungen können Masse und Gewicht weiter reduziert und die Dynamik verbessert werden.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung einer Hohlradanordnung mit zwei festverbundenen Hohlrädern zum Verbinden zweier Planetenradgetriebestufen gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Herstellung der Hohlradanordnung zwei baugleich hergestellte Hohlräder festverbunden werden. Durch die mehrteilige Herstellung aus zwei baugleichen Bauteilen wird ein Skaleneffekt erzielt, wodurch die Herstellung erheblich vereinfacht und die Herstellungskosten deutlich gesenkt werden.
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Eine einfache dauerfeste Verbindung kann durch Schweißen hergestellt werden. Besonders einfach und kostengünstig ist die Herstellung durch Reibschweißen.
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Die Hohlräder können mit einem gemeinsamen Hohlradträger festverbunden werden. Zur festen Verbindung werden die Hohlräder dabei bevorzugt zumindest abschnittsweise mit dem Hohlradträger verschweißt. Hierzu können die Hohlräder auf besonders einfache Weise jeweils an einer axialen Seite des Hohlradträgers angeschweißt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, die Hohlräder jeweils mit einer axialen Stirnseite an jeweils einer axialen Seite des Hohlradträgers zu verschweißen. Dabei können die Hohlräder am Außen- und/oder Innendurchmesser ihres jeweiligen stirnseitigen Endes ringförmig oder nur abschnittsweise, beispielsweise durch Punktschweißen, mit dem Hohlradträger verschweißt werden. Alternativ können die Hohlräder direkt miteinander und dann mit Hohlradträger verschweißt werden.
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Eine besonders kostengünstige Herstellung der Hohlradanordnung wird erreicht, wenn die Hohlräder und/oder der Hohlradträger aus Blech hergestellt werden. Hohlräder und/oder der Hohlradträger können dabei durch blechverarbeitende Verfahren, beispielsweise durch Biegen, insbesondere durch Tiefziehen, und durch Stanzen besonders einfach hergestellt werden. Zudem können auf diese Weise Hohlräder und/oder Hohlradträger in einer besonders masse- und gewichtssparenden Leichtbauweise hergestellt werden, wodurch die Trägheit verringert und die Dynamik des Getriebes weiter erhöht wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
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1 und 2 perspektivische Darstellungen einer erfindungsgemäßen Hohlradanordnung,
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3 eine Schnittdarstellung der Hohlradanordnung,
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4 eine Schnittdarstellung der Hohlradanordnung in Verbindung mit zwei Planetenradgetriebestufen.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemäße Hohlradanordnung mit zwei festverbundenen Hohlrädern 1, 2 zum Verbinden zweier Planetenradgetriebestufen. In 1 und 2 ist die Hohlradanordnung jeweils an einer axialen Seite perspektivisch dargestellt. Die Hohlradanordnung ist mehrteilig mit zwei baugleichen Hohlrädern 1, 2 hergestellt, die mit gleichen geometrischen Abmessungen und mit gleicher Verzahnung, insbesondere mit gleichem Modul und mit gleichen Achsabständen ausgebildet sind. Die Hohlradanordnung ist auf diese Weise aus zwei gleichen Bauteilen mehrteilig zusammengesetzt. Sie ist hier beispielhaft dreiteilig ausgeführt, wobei erstes und zweites Hohlrad 1, 2 jeweils mit einem gemeinsamen Hohlradträger 3 festverbunden sind, der zur radialen Abstützung beider Hohlräder 1, 2 dient. Hierzu sind die Hohlräder 1, 2 koaxial angeordnet und jeweils an einer axialen Seite des Hohlradträgers 3 verschweißt. Sie weisen jeweils an ihrem Innendurchmesser eine Innenverzahnung 4 als Schrägverzahnung auf, die zum Eingriff mit zumindest einem Satz Planetenräder der jeweilig zugeordneten Planetenradgetriebestufe dient.
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Der Hohlradträger 3 ist an seinem radial äußeren Endbereich scheibenförmig ausgeführt. Erstes und zweites Hohlrad 1, 2 und Hohlradträger 3 sind koaxial hintereinander angeordnet, wobei dieser an seinem radial äußeren Endbereich mit einem scheibenförmigen Ringabschnitt axial zwischen den Hohlrädern 1, 2 angeordnet ist. Hierbei sind erstes und zweites Hohlrad 1, 2 jeweils axial stirnseitig ringförmig jeweils an einer planen axialen Seiten des scheibenförmigen Ringabschnitts angelegt. Zur festen Verbindung sind die Hohlräder 1, 2 jeweils mit einer ringförmigen Schweißnaht 5, 6 am Außendurchmesser ihrer stirnseitigen Enden verschweißt (3) und schließen dabei am Außendurchmesser bündig mit dem Hohlradträger 3 ab. Die Verzahnungen 4 gehen am Innendurchmesser der Hohlräder 1, 2 jeweils von deren vom Hohlradträger 3 abgewandten axial äußeren Ende aus und werden axial innen an einem verzahnungsfreien Endabschnitt begrenzt.
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Der Hohlradträger 3 erstreckt sich ausgehend von seinem radial äußeren Ende scheibenförmig nach radial innen und weist dort einen Nabenabschnitt 7 zur radialen Lagerung auf. Der Nabenabschnitt 7 steht flanschartig an einer axialen Seite des Hohlradträgers 3 vor. Am Innendurchmesser des axial vorstehenden Endes des Nabenabschnitts 7 ist ein radialer Ringabsatz 8 vorgesehen, der eine ringförmige Anlagefläche zur axialen Abstützung eines am Nabenabschnitt 7 aufgenommenen Radiallagers bildet.
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An einem zwischen seinem Nabenabschnitt 7 radial innen und seinem Endbereich radial außen gelegenen mittleren Bereich weist der Hohlradträger 3 axial beidseitig ringförmige Lagerflächen 9, 10 zur axialen Lagerung auf. Im Bereich der Lagerflächen 9, 10 ist der Hohlradträger 3 zu der vom vorstehenden Nabenabschnitt 7 abgewandten axialen Seite hin leicht ausgebuchtet. Auf diese Weise ist der Hohlradträger 3 zur Lagerung einfach an die Einbauverhältnisse anpassbar.
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Der Hohlradträger 3 weist in einem radial zwischen seinem mit den Hohlrädern 1, 2 festverbundenen Ringabschnitt und den Lagerflächen 9, 10 gelegenen Bereich mehrere über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Aussparungen 11 als Durchgangsöffnungen auf, die die Form von in Umfangrichtung bogenförmig gekrümmten Langlöchern haben.
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In 4 ist die Hohlradanordnung beispielhaft mit zwei Planetenradgetriebestufen verbunden dargestellt. Dabei steht das erste Hohlrad 1 an seiner Innenverzahnung 4 mit einem einer ersten Planetenradgetriebestufe zugeordneten ersten Satz Planetenräder 12 in Eingriff, während das zweite Hohlrad 2 an seiner Innenverzahnung 4 mit einem einer zweiten Planetenradgetriebestufe zugeordneten zweiten Satz Planetenräder 13 kämmt. Auf diese Weise sind erste und zweite Planetenradgetriebestufe über die festverbundenen Hohlräder 1, 2 der Hohlradanordnung antriebsverbunden. Die erste Planetenradgetriebestufe weist ein zentrales erstes Sonnenrad 14 auf, das mit dem ersten Satz Planetenräder 12 in Eingriff steht. Diese sind die an einem ersten Planetenradträger 15 drehbar abgestützt. Der erste Planetenradträger 15 ist zur Leistungsverzweigung mit einem in axial innere Richtung des Getriebes zentral vorstehenden Naben- oder Hohlwellenabschnitt 16 ausgeführt.
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Die Planetenräder 13 der zweiten Planetenradgetriebestufe sind als Stufenplaneten zweiteilig ausgeführt, wobei die Stufe mit dem größeren Stufendurchmesser mit der Verzahnung 4 des zweiten Hohlrads 2 und die Stufe mit dem kleineren Stufendurchmesser mit einem zentralen zweiten Sonnenrad 17 in Eingriff steht. Die Stufe mit dem größeren Stufendurchmesser wird durch einen Zahnkranz gebildet, der auf einem Endabschnitt eines Bolzens drehfest angeordnet ist. Hierbei ist am Außendurchmesser des vom Zahnkranz abgewandten freien Endabschnitts des Bolzens eine Verzahnung als Stufe mit dem kleineren Stufendurchmesser ausgebildet. Der Bolzen ist einerseits mit seinem dem Zahnkranz zugewandten Ende unmittelbar am gehäusefest ausgebildeten zweiten Planetenradträger 18 und andererseits mit seinem von diesem abgewandten Ende unmittelbar an einem die erste und zweite Planetenradgetriebestufe umschließenden Gehäuse jeweils über ein Radiallager drehbar gelagert. Im Bereich des kleineren Stufendurchmessers der Planetenräder 13 ist das Gehäuse entsprechend dem kleineren Stufendurchmesser nach radial innen eingezogen.
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Der gemeinsame Hohlradträger 3 der Hohlräder 1, 2 ist scheibenförmig axial zwischen dem ersten Planetenradträger 15 und dem zweiten Planetenradträger 18 koaxial zu diesen angeordnet und zur radialen Abstützung nach radial innen geführt. Dort ist er an seinem Nabenabschnitt 7 über ein Radiallager direkt auf dem zentralen Naben- oder Hohlwellenabschnitt 16 des ersten Planetenradträgers 15 drehbar gelagert. Zugleich ist der Hohlradträger 3 an den Lagerflächen 9, 10 jeweils über ein Axiallager einerseits am ersten Planetenradträger 15 und andererseits am zweiten Planetenradträger 18 gelagert.
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Die erfindungsgemäße Hohlradanordnung kann besonders vorteilhaft in einem Differenzialgetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrzeug verwendet werden. Dabei ist die erste Planetenradgetriebestufe am ersten Sonnenrad 14 als Leistungseingang direkt mit einem Antriebsmotor oder einer Ausgangswelle eines zwischen diesem und dem Differenzialgetriebe zwischengeschalteten Getriebes des Fahrzeugs verbindbar. Die zugeführte Antriebsleistung wird über das erste Sonnenrad 14 und über den ersten Satz Planetenräder 12 einerseits auf das erste Hohlrad 1 und andererseits über die Leistungsverzweigung am ersten Planetenradträgers 15 auf dessen zentralen Naben- oder Hohlwellenabschnitt übertragen. Dieser bildet einen ersten Leistungsausgang, der mit einer ersten Achswelle zum Antrieb eines ersten Fahrzeugrads verbindbar ist. Die auf das erste Hohlrad 1 übertragene Antriebsleistung wird über das mit diesem festverbundene zweite Hohlrad 2 auf die zweite Planetenradgetriebestufe geleitet und dort über den zweiten Satz Planetenräder 13 auf das zweite Sonnenrad 17 übertragen. Dieses bildet an seinem Naben- oder Hohlwellenabschnitt einen zweiten Leistungsausgang, der mit einer zweiten Achswelle zum Antrieb eines zweiten Fahrzeugrads verbindbar ist. Da die Planetenräder 13 als Stufenplaneten ausgebildet sind, wird in der zweiten Planetenradgetriebestufe eine vorbestimmte Übersetzung erreicht.
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Die erste Planetenradgetriebestufe wird als sogenanntes Überlagerungsgetriebe und die zweite Planetenradgetriebestufe als sogenanntes Wendegetriebe bezeichnet. Die Zähnezahlkombinationen der beiden Planetenradgetriebestufen können derart vorbestimmt sein, dass die Ausgangsdrehzahlen und Ausgangsdrehmomente der Ausgangswellen beider Planetenradgetriebestufen gleich sind. Eine solche Getriebeanordnung wird auch als wälzendes Differenzial bezeichnet, bei dem die Ausgleichsräder auch bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs mit den Abtriebsrädern in wälzendem Zahnkontakt stehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hohlrad
- 2
- Hohlrad
- 3
- Hohlradträger
- 4
- Innenverzahnung
- 5
- Schweißnaht
- 6
- Schweißnaht
- 7
- Nabenabschnitt
- 8
- Ringsabsatz
- 9
- Lagerfläche
- 10
- Lagerfläche
- 11
- Aussparung
- 12
- Planetenrad
- 13
- Planetenrad
- 14
- Sonnenrad
- 15
- Planetenradträger
- 16
- Naben- oder Hohlwellenabschnitt
- 17
- Sonnenrad
- 18
- Planetenradträger
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011102749 A1 [0002]
