DE102015214241A1

DE102015214241A1 - Aus Gleichteilen bestehender Planetenträger

Info

Publication number: DE102015214241A1
Application number: DE102015214241.8A
Authority: DE
Inventors: Ondrej Rybnikár; Andrej Sijka
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2017-02-02

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Planetenträger (1) eines Planetengetriebes, der aus einem Blechwerkstoff hergestellt ist und der zwei axial beabstandete Trägerwangen (1, 8) umfasst. Die Trägerwangen (1, 8) sind über versetzt angeordnete Verbindungsstege (4, 5) verbunden, wobei diese zumindest bereichsweise formschlüssig in fluchtende Öffnungen (6, 7) der Trägerwangen (1, 8) eingreifen und stoffschlüssig lagefixiert sind. In achsgleiche, korrespondierende Aufnahmen (13, 14) der Trägerwangen (1, 8) sind Planetenradbolzen drehfixiert eingesetzt, auf denen zumindest ein Planetenrad drehbar gelagert ist. Die jeweils übereinstimmend als Gleichteile ausgebildeten, als Blechumformteil ausgeführten Trägerwangen (1, 8) sind jeweils einstückig mit einem Verbindungssteg (4, 5) verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Planetenträger eines Planetengetriebes, der aus einem Blechwerkstoff hergestellt ist und der zwei axial beabstandete Trägerwangen umfasst, die über versetzt angeordnete Verbindungsstege verbunden sind, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung nach Anspruch 10 ein Verfahren zur Herstellung eines Planetenträgers.
Aus dem Stand der Technik sind Planetenträger bekannt, die für Planetengetriebe von Differentialgetrieben oder Verteilergetrieben bestimmt sind, deren Bauteile spanend hergestellt und/oder aus einem Gussmaterial ausgeformt sind. Weiterhin werden Planetenträger eingesetzt, die Bauteile umfassen, die durch ein Fließpressverfahren hergestellt oder aus einem Blechmaterial spanlos geformt sind.
Beispielsweise ist aus der Druckschrift US 5 470 286 A ein zweiteilig ausgeführter Planetenradträger bekannt, wobei eine als ringscheibenförmiges Bauteil ausgeführte Trägerwange erste Lagerstellen für die Planetenradbolzen bildet. Eine zugehörige weitere Trägerwange schließt zweite Lagerstellen für die Planetenradbolzen ein und bildet Befestigungspunkte, an denen die Verbindungsstege fixiert sind.
Gemäß der DE 10 2006 001 286 A1 ist ein Planetenträger vorgesehen, bei dem während der Montage einer Trägerwange mit zugehörigen Verbindungstegen zunächst die Planetenradbolzen und die Planetenräder zugeordnet werden. Anschließend wird eine scheibenartige Trägerwange zugeführt, in bzw. an der die Planetenradbolzen und die Verbindungstege dauerfest befestigt werden.
Aus der Druckschrift DE 43 02 844 C1 ist der Aufbau eines Planetenradträgers bekannt, der im Wesentlichen ein Nabenbauteil und ein gegenüberliegendes Seitenwandbauteil mit achsgleichen Bohrungen umfasst, die zur Aufnahme von Planetenradbolzen bestimmt sind. Beide Bauteile des Planetenradträgers sind als Fließpressbauteil bzw. als Blechpressbauteil ausgebildet, die zur Bildung des Planetenradträgers miteinander verschweißt sind.
Die DE 10 2011 003 706 A1 zeigt einen aus Blechen gefertigten Planetenträger, der zwei weitestgehend als Scheibenkörper ausgeführte Trägerwangen einschließt, die über Verbindungsstege als Abstandselement verbunden sind. Dabei sind alle aus Blech hergestellten Bauteile des Planetenträgers form- und stoffschlüssig miteinander verbunden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Planetenträger und ein Verfahren zum Herstellen eines Planetenradträgers vorzuschlagen, der mit einer geringen Anzahl von Einzelteilen kostengünstig herstellbar ist und der eine ausreichende Bauteilsteifigkeit aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren nach Anspruch 10. Die abhängigen, auf den unabhängigen Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß Anspruch 1 durch einen Planetenträger gelöst, der zwei übereinstimmend aufgebaute, jeweils als ein Blechumformteil ausgeführte Trägerwangen umfasst. Die als Gleichteile ausgebildeten, jeweils Verbindungsstege einschließenden Trägerwangen sind zu einer Baueinheit zusammengefasst. Durch die Verwendung von zwei gleich dimensionierten, d.h. identischen, aus Metallblechteilen hergestellten Trägerwangen können zur Herstellung dieser Bauteile dieselben Techniken bzw. Produktionsschritte eingesetzt bzw. vorgesehen werden. Durch den damit verbundenen vergrößerten Gleichteileumfang des Planetenträgers stellt sich eine gewünschte Kosteneinsparung ein. Weiterhin kann durch den erfindungsgemäßen Aufbau, wonach jede Trägerwange mit Verbindungstegen eine Baueinheit bildet, der Bauteileumfang, die Anzahl von Einzelteilen des Planetenträgers vorteilhaft verringert werden. Gleichzeitig stellt sich damit eine gewünschte Gewichtsoptimierung des Planetenträgers ein. Außerdem erfüllt der hoch belastbare, erfindungsgemäß aufgebaute Planetenträger alle Anforderungen hinsichtlich einer ausreichenden Bauteilsteifigkeit und ist somit zur Übertragung großer Drehmomente geeignet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verrastet jeder einstückig mit einer Trägerwange verbundene Verbindungssteg in eine fluchtende Öffnung der zugehörigen gegenüberliegenden Trägerwange. Die rechtwinklig gegenüber der Trägerwange abgewinkelten Verbindungselemente sind jeweils formschlüssig in Öffnungen der zugehörigen weiteren Trägerwange eingepasst und befestigt. Im Einbauzustand ist das freie Ende der einstückig mit einer Trägerwange verbundenen Verbindungsstege umfangsseitig im Wechsel an der ersten oder der zweiten Trägerwange befestigt. Durch diese Maßnahme kann in vorteilhafter Weise die Montage vereinfacht und ein kostengünstiger Planetenträger realisiert werden, der sich gleichzeitig durch eine hohe Strukturfestigkeit auszeichnet.
Zur Erreichung einer dauerfesten Verbindung der Verbindungsstege mit den Trägerwangen des Planetenträgers greifen die Verbindungsstege über einen endseitig vorspringenden Ansatz formschlüssig in die bevorzugt als Längsschlitz ausgeführte Öffnung der zugeordneten, gegenüberliegenden Trägerwange ein. Dabei weist jeder Verbindungssteg an der Stirnseite beidseitig zurückspringende, den vorspringenden Ansatz bildende Aussparungen auf, die gleichzeitig einen Abstand zwischen den axial beabstandeten Trägerwangen des Planetenträgers definieren. Im Einbauzustand des Planetengetriebes sind die Verbindungsstege an dem freien Ende und die Planetenradbolzen an beiden Enden mit den Trägerwangen des Planetenträgers insbesondere stoffschlüssig dauerfest verbunden.
Zur Herstellung der als Gleichteile gestalteten Trägerwangen ist ein Blechumformverfahren vorgesehen, wozu sich bevorzugt eine Kombination aus einem Kaltschmiede-, Tiefzieh- und einem Feinschneideverfahren eignet. Die als Gleichteile durch plastische Materialumformung gefertigten Bauteile können anschließend unter Beibehaltung identischer Bauteilgeometrien zusammengefügt werden.
Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Trägerwangen vorzugsweise so gestaltet, dass die Anzahl der Verbindungsstege mit der Anzahl der Planetenradbolzen des Planetenträgers übereinstimmt. Alternativ dazu bietet es sich an, Trägerwangen zu fertigen, bei denen die Anzahl der Verbindungsstege von der Anzahl der Planetenradbolzen abweicht.
Zur dauerhaften Sicherung der Verbindungsstege bietet es sich an, diese stoffschlüssig im Bereich der als Längsschlitz ausgeführten Fügezone bzw. Öffnung der zugeordneten Trägerwange zu befestigen. Bevorzugt eignet sich zur prozesssicheren Befestigung eine Laserschweißung. Zur Sicherung der Planetenradbolzen in den Trägerwangen ist insbesondere ein Verstemmen, eine Nietung bzw. ein Verpressen vorgesehen.
Gemäß Anspruch 10 sind nachfolgende Verfahrensschritte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Planetenträgers vorgesehen.
Ein erster Schritt sieht das Anfertigen von zwei formgleichen Trägerwangen aus einem Blechmaterial vor, die jeweils Aufnahmen für Planetenradbolzen und Öffnungen für die Verbindungsstege einschließen. Anschließend erfolgt ein lokales Umformen der Trägerwangen zur Bildung von abgewinkelten Verbindungsstegen, an die sich die Montage des aus zwei gleich gestalteten Trägerwangen bestehenden Planetenträgers anschließt. Bei der Montage werden zunächst Planetenradbolzen in Verbindung mit zugehörigen Planetenrädern in Aufnahmen einer Trägerwange eingesetzt.
Anschließend werden beide Trägerwangen zusammengefügt, wobei die Verbindungsstege mit einem freien Ende in korrespondierende Aufnahmen sowie die Planetenradbolzen in Öffnungen der zugehörigen weiteren Trägerwange eingreifen. Zur dauerhaften Befestigung werden die Verbindungsstege sowie die Planetenradbolzen insbesondere stoffschlüssig in der Trägerwange fixiert.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Diese erfindungsgemäße Lösung stellt jedoch keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar. Dabei zeigt:
1 in einer Ansicht eine erfindungsgemäße Trägerwange eines Planetenträgers;
2 die Trägerwange nach 1 mit abgewinkelten Verbindungsstegen in einer Perspektive;
3 zwei zu einem Planetenträger zusammengefügte Trägerwangen; und
4 den Planetenträger nach 3 in einer weiteren Perspektive.
In 1 und 2 ist eine Trägerwange 1 eines Planetenträgers 2 in unterschiedlichen Positionen gezeigt. Der in 3 und 4 abgebildete, zwei axial beabstandete Trägerwangen 1, 8 einschließende Planetenträger 2 ist einem Planetengetriebe (nicht gezeigt) zugeordnet.
Die nahezu scheibenartig gestaltete Trägerwange 1 wird in einem ersten Fertigungsschritt spanlos, bevorzugt durch ein Blechumformverfahren aus einem Metallwerkstoff, hergestellt. Die Trägerwange 1 schließt jeweils zwei um 180° zueinander versetzte Verbindungsstege 4, 5 sowie versetzt dazu zwei Öffnungen 6, 7, die ebenfalls um 180° zueinander versetzt sind, ein. Eine zentrische Ausnehmung 3 ist für eine im Einbauzustand durch das Planetengetriebe geführte Getriebewelle (nicht gezeigt) bestimmt. Gemäß einem weiteren Fertigungsschritt werden, wie in der 2 abgebildet, die Verbindungsstege 4, 5 in eine übereinstimmende Richtung zeigend rechtwinklig abgekantet.
Die 3 und 4 verdeutlichen insbesondere die Gestaltung und die Einbaulage der durch die rechtwinkligen Abkantungen gebildeten, wechselweise der Trägerwange 1 oder der Trägerwange 8 zugeordneten Verbindungsstege 4, 5. Im Einbauzustand des Planetenträgers 2 verrastet jeder Verbindungssteg 4, 5 der Trägerwange 1, 8 über einen endseitigen vorstehenden Ansatz 9, 10 formschlüssig in eine korrespondierende Öffnung 6, 7 der zugehörigen weiteren Trägerwange 1 oder 8. Der endseitig eine Stufe bildende Verbindungssteg 4, 5 weist beidseitig des Ansatzes 9, 10 eine Aussparung 11, 12 auf. Eine Länge S1 des Verbindungsstegs 4, 5 zwischen der Trägerwange 1 und der Aussparung 11, 12 bestimmt nach Fertigstellung des Planetenträgers 2 den axialen Abstand S2 zwischen den Trägerwangen 1, 8. Die 3 und 4 zeigen den Planetenträger 1 ohne Planetenräder in zwei Ansichten. Der Planetenträger 1 ist für vier um jeweils 90° versetzte, auf Planetenradbolzen geführte Planetenräder (nicht gezeigt) bestimmt. Dazu sind in den Trägerwangen 1, 8 entsprechende Aufnahmen 13 vorgesehen. Im Einbauzustand stehen die Planetenräder mit zumindest einem außenverzahnten zentralen Sonnenrad (nicht gezeigt) sowie mit einem alle Planetenräder umschließenden Hohlrad (nicht gezeigt) in Zahneingriff.
Bezugszeichenliste

1: Trägerwange
2: Planetenträger
3: Ausnehmung
4: Verbindungssteg
5: Verbindungssteg
6: Öffnung
7: Öffnung
8: Trägerwange
9: Ansatz
10: Ansatz
11: Aussparung
12: Aussparung
13: Aufnahme
S1: Länge (Verbindungssteg)
S2: axialer Abstand (zwischen den Trägerwangen)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5470286 A [0003]
DE 102006001286 A1 [0004]
DE 4302844 C1 [0005]
DE 102011003706 A1 [0006]

Claims

Planetenträger eines Planetengetriebes, der aus einem Blechwerkstoff hergestellt ist und der zwei axial beabstandete Trägerwangen (1, 8) umfasst, die über versetzt angeordnete Verbindungsstege (4, 5) verbunden sind, die zumindest bereichsweise formschlüssig in fluchtende Öffnungen (6, 7) der Trägerwangen (1, 8) eingreifen und lagefixiert sind, auf versetzt zueinander angeordneten in achsgleiche, korrespondierende Aufnahmen (13, 14) der Trägerwangen (1, 8) drehfixiert eingesetzte Planetenradbolzen ist zumindest ein Planetenrad drehbar gelagert, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (2) aus jeweils übereinstimmend aufgebauten, als ein Blechumformteil ausgeführten Trägerwangen (1, 8) gebildet ist, wobei die als Gleichteile ausgebildeten Trägerwangen (1, 8) jeweils einstückig mit einem Verbindungssteg (4, 5) verbunden sind.
Planetenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Einbauzustand des Planetenträgers (2) die rechtwinklig abgekanteten Verbindungsstege (4, 5) umfangsseitig im Wechsel einstückig der ersten Trägerwange (1) oder der zweiten Trägerwange (8) zugeordnet sind.
Planetenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trägerwange (1, 8) versetzte Öffnungen (6, 7) eingebracht sind, in die die abgekanteten Verbindungsstege (4, 5) der weiteren Trägerwange (1, 8) formschlüssig eingepasst und befestigt sind.
Planetenträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verbindungssteg (4, 5) über einen endseitig vorspringenden Ansatz (9, 10) in der Öffnung (6, 7) der zugeordneten, gegenüberliegenden Trägerwange (1, 8) formschlüssig verrastet.
Planetenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verbindungssteg (4, 5) beidseitig des Ansatzes (9, 10) Aussparungen (11, 12) aufweist, die einen axialen Abstand (S2) zwischen den Trägerwangen (1, 8) definiert.
Planetenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Einbauzustand die Verbindungsstege (4, 5) an einem Ende und die Planetenradbolzen an beiden Enden mit den Trägerwangen (1, 8) des Planetenträgers (2) dauerfest verbunden sind.
Planetenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Trägerwangen (1, 8) ein Blechumformverfahren vorgesehen ist.
Planetenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Verbindungsstege (4, 5) mit der Anzahl der Planetenradbolzen des Planetenträgers (2) übereinstimmt oder davon abweicht.
Planetenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (4, 5) stoffschlüssig an der Trägerwange (1, 8) befestigt sind.
Verfahren zur Herstellung eines Planetenträgers (2) für ein Planetengetriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Verfahrensschritte vorgesehen sind: – Anfertigen von zwei formgleichen Trägerwangen (1, 8) aus einem Blechmaterial, die jeweils Aufnahmen (13) für Planetenradbolzen und Öffnungen (6, 7) für Verbindungsstege (4, 5) einschließen; – lokales Umformen der Trägerwangen (1, 8) zur Bildung von abgewinkelten Verbindungsstegen (4, 5); – Montage des aus zwei gleich gestalteten Trägerwangen (1, 8) bestehenden Planetenträgers (2); – Einbringen von Planetenradbolzen in Aufnahmen (13) einer Trägerwange (1, 8) in Verbindung mit zugehörigen Planetenrädern; – Zusammenfügen beider Trägerwangen (1, 8), wobei die freien Enden der Verbindungsstege (4, 5) in korrespondierende Aufnahmen (13) sowie die Planetenradbolzen in Öffnungen (6, 7) der zugehörigen weiteren Trägerwange (1, 8) eingreifen; – dauerhafte stoffschlüssige Fixierung der Verbindungsstege (4, 5) sowie der Planetenradbolzen in der Trägerwange (1, 8).