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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Anlaufscheibenanordnung zur axialen Abstützung zumindest eines auf einem Planetenradbolzen gelagerten Planetenrads eines Planetenradgetriebes gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
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Eine derartige Anlaufscheibenanordnung ist aus
DE 10 2014 206 980 B3 bekannt. Dort sind in einem Planetenradgetriebe eine erste und eine zweite Anlaufscheibe auf einem Planetenradbolzen zum Anlauf eines auf dem Planetenradbolzen gelagerten Planenetrads zwischen diesem und einem Planetenradträger angeordnet. Erste und zweite Anlaufscheiben bilden ein axial zwischen dem Planetenradträger und dem Planetenrad auf dem Planetenradbolzen angeordnetes Anlaufscheibenpaar. Dieses ist so zusammengesetzt, dass ein axial vorstehendes Distanzelement an der ersten Anlaufscheibe in eine axiale Vertiefung an der zweiten Anlaufscheibe axial eintaucht. Dabei bildet das Distanzelement in der axialen Vertiefung eine Kontaktzone mit der zweiten Anlaufscheibe, wobei außerhalb der Kontaktzone zwischen den Anlaufscheiben ein axialer Spalt ausgebildet ist. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung der Umstand aus, dass das Distanzelement mit der Kontaktzone nur aufwendig und kostenintensiv herstellbar ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlaufscheibenanordnung der vorgenannten Art hinsichtlich ihrer Herstellung zu vereinfachen und kostengünstig zu gestalten.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es wird eine Anlaufscheibenanordnung zur axialen Abstützung zumindest eines auf einem Planetenradbolzen gelagerten Planetenrads eines Planetenradgetriebes vorgeschlagen, wobei zumindest eine erste und eine zweite Anlaufscheibe koaxial nebeneinander auf dem Planetenradbolzen angeordnet an einem radial innen ausgebildeten Kontaktbereich aneinander axial abgestützt und im Übrigen geringfügig axial beabstandet zueinander angeordnet sind. Da hierbei der Kontaktbereich spanlos durch Umformen einfach hergestellt ist, wird eine aufwendige und kostenintensive Herstellung vermieden.
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Zur Ausbildung des Kontaktbereichs ist vorzugsweise die erste Anlaufscheibe radial innen an einem Ringabschnitt mit einer geringfügig axial vorstehenden Oberflächenstruktur mit balligen radialen Übergängen ausgeführt und steht an dieser in Kontakt mit der zweiten Anlaufscheibe. Dabei ist die Oberflächenstruktur besonders einfach aus Vollmaterial, beispielsweise durch Prägen, herstellbar. Denkbar ist auch eine konvex gewölbte oder eine plane Abstützfläche vorzusehen. An den abgerundeten radialen Rändern der Oberflächenstruktur werden im Kontakt mit der zweiten Anlaufscheibe zudem ein verbesserter Eintritt und eine günstige Vereilung von Schmiermittel und damit eine verbesserte Schmierung erreicht. Auf diese Weise ermöglicht die erfindungsgemäße Oberflächenstruktur bei reduzierter Reibung eine zentrale gegenseitige Abstützung der Anlaufscheiben radial innen durch einen Gleitkontakt nahe dem Planetenradbolzen mit geringem Reibmoment.
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Alternativ kann zur Ausbildung des Kontaktbereichs die erste Anlaufscheibe mit einem von radial innen ausgehenden sich keilförmig nach radial außen hin verjüngenden Längsprofil ausgeführt sein. Sie steht dabei radial innen an einem Ringabschnitt in Kontakt mit der zweiten Anlaufscheibe. Hierbei ist das keilförmige Längsprofil besonders einfach, beispielsweise durch Prägen, herstellbar. Außerdem ermöglicht das keilförmige nach radial außen hin sich verjüngende Längsprofil im Kontakt mit der zweiten Anlaufscheibe einen verbesserten Eintritt und eine günstige Vereilung von Schmiermittel und damit eine verbesserte Schmierung. Auf diese Weise wird bei reduzierter Reibung eine zentrale Abstützung der Anlaufscheiben radial innen durch einen Gleitkontakt nahe dem Planetenradbolzen mit geringem Reibmoment erreicht.
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Die zweite Anlaufscheibe kann radial außen an einem Ringabschnitt mit einer geringfügig axial vorstehenden Oberflächenstruktur mit balligen radialen Übergängen ausgeführt sein. Dabei ist die Oberflächenstruktur besonders einfach aus Vollmaterial, beispielsweise durch Prägen, herstellbar Hierbei ist an dieser die zweite Anlaufscheibe durch einen vorbestimmten geringfügigen axialen Spalt beabstandet zur ersten Anlaufscheibe angeordnet. Die Oberflächenstruktur ist besonders einfach, beispielsweise durch Prägen, herstellbar. Das Spaltmaß kann abgestimmt auf einen bestimmten Verschleiß und eine durch Belastung der Anlaufscheiben auftretende axiale Verformung eingestellt werden.
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Vorzugsweise ist dabei die Wandstärke an der Oberflächenstruktur des radial inneren Ringabschnitts der ersten Anlaufscheibe größer als die Wandstärke der Oberflächenstruktur des radial äußeren Ringabschnitts der zweiten Anlaufscheibe.
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Außerdem ist hierbei bevorzugt die Wandstärke der ersten Anlaufscheibe radial außen größer als die Wandstärke der zweiten Anlaufscheibe radial innen.
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Alternativ kann die zweite Anlaufscheibe mit einem von radial außen ausgehenden sich keilförmig nach radial innen hin verjüngenden Längsprofil ausgeführt sein. Hierbei ist die Steigung des Längsprofils an der ersten Anlaufscheibe größer als die Steigung des Längsprofils an der zweiten Anlaufscheibe derart, dass die zweite Anlaufscheibe radial außen durch einen vorbestimmten geringfügigen axialen Spalt beabstandet zur zweiten Anlaufscheibe angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist dabei die Wandstärke der ersten Anlaufscheibe radial innen größer ist als die Wandstärke der zweiten Anlaufscheibe radial außen.
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Denkbar ist auch die zweite Anlaufscheibe als einfache vollkommen ebene Scheibe oder stufig zur Abstützung mit der ersten Anlaufscheibe auszuführen. Die stufige Ausbildung kann dabei beispielsweise durch Stanzen einfach hergestellt werden. Der Kontaktbereich kann auch durch axiale Vertiefungen strukturiert sein.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Kontaktbereich durch Biegen und/oder Stanzen oder durch eine Kombination aus Biegen, Prägen und/oder Stanzen herzustellen.
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Die erfindungsgemäßen Anlaufscheiben können kostengünstig aus einem Blech, beispielsweise aus einem vergüteten Kaltband, gestanzt oder geprägt werden.
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Als Maßnahme, um den Verschleiß zu verringern, bietet sich eine den Verschleiß mindernde so sowie Notlaufeigenschaften gewährleistende Oberflächenbeschichtung der Anlaufscheiben zum Beispiel aus Manganphosphat (MnPh) an. Es sind auch nitrocarbonierte, phosphatierte, brünierte oder teflonbeschichtete Anlaufscheiben einsetzbar.
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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 mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anlaufscheibenanordnung in einem Planetenradgetriebe in einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anlaufscheibenanordnung in einem Planetenradgetriebe in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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3 eine geschnittene Einzelansicht der Anlaufscheibenanordnung aus 1,
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4 eine geschnittene Einzelansicht der Anlaufscheibenanordnung aus 2.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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1 und 2 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlaufscheibenanordnung zur axialen Abstützung bzw. Anlauf zumindest eines auf einem Planetenradbolzen 1 gelagerten Planetenrads 2 eines Planetenradgetriebes. Das Planetenradgetriebe, das nur in einem Ausschnitt dargestellt ist, besteht in bekannterweise aus mehreren jeweils auf einem Planetenradbolzen 1 angeordneten Planetenrädern 2, die um eine nicht dargestellte Zentralachse umlaufen.
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Die Anlaufscheibenanordnung weist eine erste und eine zweite Anlaufscheibe 3, 4 auf, die jeweils in Blech ausgeführt und als ein Anlaufscheibenpaar koaxial hintereinander auf dem Planetenradbolzen 1 axial zwischen dem Planenrad 2 und einem den Planetenradbolzen 1 jeweils an dessen gegenüberliegenden Enden tragenden Planetenradträger 5 angeordnet. Erste und eine zweite Anlaufscheibe 3, 4 sind paarweise jeweils an ihren zugewandten Innenseiten gegenseitig an einem radial innen jeweils an der ersten Anlaufscheibe 3 ausgeführten geringfügig axial vorstehenden Kontaktbereich axial abstützbar, derart, dass sie außerhalb des Kontaktbereichs axial beanstandet zueinander angeordnet sind. Auf diese bildet der Kontaktbereich einen Abstandhalter oder ein Distanzelement, der bzw. das die Anlaufscheiben im Übrigen auf Abstand hält. An ihren voneinander abgewandten Außenseiten sind die Anlaufscheiben 3, 4 einerseits am Planetenradträger 5 und andererseits radial außen am Planetenrad 2 und radial innen an dessen Lagerung 6 axial abgestützt. Hier ist beispielhaft die erste Anlaufscheibe 3 axial innen liegend mit ihrer axialen Außenseite flächig an einer axialen Außenseite des Planetenrads 2 und an dessen Lagerung 1 abgestützt, während die zweite Anlaufscheibe 4 mit ihrer axialen Außenseite am Planetenradträger 5 zur Abstützung flächig anliegt. Denkbar ist auch, die erste Anlaufscheibe 3 axial außen liegend mit ihrer Außenseite am Planetenradträger 5 und die zweite Anlaufscheibe 4 axial innen liegend mit ihrer axialen Außenseite am Planetenrad 2 und dessen Lagerung 1 abzustützen.
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Die Anlaufscheibenanordnung sieht zwei angepasste Gleitpartner zur Reduzierung der Verlustmomente vor, wobei zwei abweichend zueinander abgesetzte Anlaufscheiben 3, 4 paarweise so zusammengefügt sind, dass diese radial innen an dem planetenradbolzennah ausgebildeten geringfügig axial vorstehenden Kontaktbereich in Gleitkontakt stehen. Die übrigen Bereiche der Anlaufscheiben 3, 4 sind dabei durch einen Spalt S axial beanstandet zueinander angeordnet. Durch den Spalt S sind die Anlaufscheiben 3, 4 außerhalb des Kontaktbereichs zumindest bei geringen oder dem Normalbetrieb entsprechenden Axialelasten berührungsfrei zueinander angeordnet. Bevorzugt ist zur Erzielung einer bauchraumoptimierten Ausführung ein Spaltsmaß von 0,3 mm vorgesehen. Denkbar ist auch, statt einem Anlaufscheibenpaar jeweils nur eine Anlaufscheibe 3 vorzusehen, die an ihrem Kontaktbereich in direktem Gleitkontakt mit dem Planetenradträger 5 steht und außerhalb des Kontaktbereichs geringfügig axial beabstandet zum Planetenradträger 5 angeordnet ist.
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Verkippung der Planetenräder 1 und Fertigungsungenauigkeiten führen zum Axialschub der Planetenräder 1 und ihrer Lagerungen 6. Die Kräfte werden über die Anlaufscheiben 3, 4 abgestützt und in den Planetenradträger 5 eingeleitet. Durch die jeweils im Flächenschwerpunkt angreifenden Axialkräfte Fax1 der Planetenräder 2 und Fax2 der Lagerungen stellen sich am Planetenradträger 5 bzw. an der zweiten Anlaufscheibe 4 die resultierenden Reaktionskräfte Fax3 ein, die jeweils der Summe der Kräfte Fax1 und Fax2 entsprechen. Am Kontaktbereich entstehen durch die vorhandene Relativbewegung der ersten Anlaufscheibe zur zweiten Anlaufscheibe die entsprechenden Reibkräfte Fr = μ × Fax mit μ als Reibkoeffizient und das entsprechende Reibmoment Mr = Fr × a mit dem Hebelarm bzw. Wirkabstand a bezogen auf die Drehachse der Planetenräder 2. Da hier der Kontaktbereich zur gegenseitigen Abstützung der Anlaufscheiben 3, 4 radial innen ausgebildet ist, greifen die resultierenden Reaktionskräfte am Planetenradträger Fax3 planetenradbolzennah mit einem kurzen Hebelarm a an, wodurch die Reibmomente Mr und die damit verbundenen Verluste im Getriebe klein sind. Die Anlaufscheiben 3, 4 können gegebenenfalls mit dem Planetenradträger 5 und/oder dem Planetenrad 2 verdrehgesichert angeordnet sein.
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Im Betriebszustand des Planetenradgetriebes greift die resultierende Axialkraft des Planetenrades 2 und der Wälzkörper seiner Lagerung 1 versetzt zu den jeweiligen Flächenschwerpunkten in Richtung zum Planetenradbolzen 1 an. Damit verringert sich der Wirkabstand der resultierenden Axial- bzw. Reibkräfte deutlich. Die erfindungsgemäße Anlaufscheibenanordnung vermeidet eine großflächige, d.h. vollständige axiale Abstützung der Anlaufscheiben 3, 4 aneinander. Vorteilhaft wird dadurch ein Gleitkontakt hergestellt, der sich ausschließlich auf einen definierten Kontaktbereich 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.
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In 1 ist zur Ausbildung des Kontaktbereichs die erste Anlaufscheibe 3 an ihrer Innenseite an einem Ringabschnitt radial innen mit einer vom Innendurchmesser ausgehenden geringfügig axial vorstehenden durch Prägen hergestellten Oberflächenstruktur 7 aus Vollmaterial ausgebildet. Diese ist einerseits nach radial innen bis zum Innendurchmesser hin und andererseits nach radial außen hin mit balligen bzw. fließenden Übergängen ausgeführt. Radial außen ist dabei die erste Anlaufscheibe 3 eben ausgeführt, wobei die Wandstärke D2 am Außendurchmesser kleiner ist als die Wandstärke D1 am Innendurchmesser bzw. an der Oberflächenstruktur 7 (3). Radial innen steht die erste Anlaufscheibe 3 an der axial vorstehenden Oberflächenstruktur 7 mit einem plan ausgeführten radial inneren Ringsabschnitt an der Innenseite der zweiten Anlaufscheibe 4 in Gleitkontakt. Diese ist radial außen an einem Ringabschnitt mit einer vom Außendurchmesser ausgehenden geringfügig axial vorstehenden durch Prägen hergestellten Oberflächenstruktur 8 aus Vollmaterial ausgebildet. Die Oberflächenstruktur 8 weist, ähnlich der an der ersten Anlaufscheibe 3 ausgeführten Oberflächenstruktur 7, nach radial innen hin und zum Außendurchmesser hin ballige Übergänge auf. Im Unterschied zur ersten Anlaufscheibe 3 ist die zweite Anlaufscheibe 4 mit der vorgenannten Oberflächenstruktur 8 durch einen vorbestimmten geringfügigen axialen Spalt S beabstandet zur ersten Anlaufscheibe 3 angeordnet. An der zweiten Anlaufscheibe 4 ist die Wandstärke d1 am Außendurchmesser bzw. an der Oberflächenstruktur 8 größer als die Wandstärke d2 am Innendurchmesser (3). Dabei ist die Wandstärke D1 im Bereich der Oberflächenstruktur 7 an der ersten Anlaufscheibe 3 größer als die Wandstärke d1 im Bereich der Oberflächenstruktur 8 an der zweiten Anlaufscheibe 4. Zur flächigen Anlage können die Oberflächenstrukturen 7, 8 jeweils mit einer ringförmigen planen axialen Abstützfläche ausgeführt sein.
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In dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist zur Ausbildung des Kontaktbereichs die erste Anlaufscheibe 3 an ihrer Innenseite mit einem vom Innendurchmesser ausgehenden sich keilförmig zum Außendurchmesser hin verjüngenden durch Prägen hergestellten Längsprofil derart ausgeführt, dass sie radial innen an einem vom Innendurchmesser ausgehenden Ringabschnitt 9 in Kontakt mit der zweiten Anlaufscheibe 4 steht. Diese ist an ihrer Innenseite mit einem vom Außendurchmesser ausgehenden sich keilförmig zum Innendurchmesser hin verjüngenden durch Prägen hergestellten Längsprofil ausgeführt, wobei die Steigung des Längsprofils an der ersten Anlaufscheibe 3 größer ist als die Steigung des Längsprofils an der zweiten Anlaufscheibe 4 derart, dass die zweite Anlaufscheibe 4 radial außen durch einen vorbestimmten geringfügigen axialen Spalt S beabstandet zur ersten Anlaufscheibe 3 angeordnet ist. Dabei ist an der ersten Anlaufscheibe 3 die Wandstärke D1 am Innendurchmesser größer als die Wandstärke D2 am Außendurchmesser (4). Dagegen ist an der zweiten Anlaufscheibe 4 die Wandstärke d1 am Außendurchmesser größer als die Wandstärke d2 am Innendurchmesser. Weiterhin ist die Wandstärke D1 am Innendurchmesser der ersten Anlaufscheibe 3 größer als die Wandstärke d1 am Außendurchmesser der zweiten Anlaufscheibe 4.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenradbolzen
- 2
- Planetenrad
- 3
- Anlaufscheibe
- 4
- Anlaufscheibe
- 5
- Planetenradträger
- 6
- Lagerung
- 7
- Oberflächenstruktur
- 8
- Oberflächenstruktur
- 9
- Ringabschnitt
- Fax1
- Axialkraft
- Fax2
- Axialkraft
- Fax3
- Axialkraft
- a
- Wirkabstand
- S
- Spalt
- D1
- Wandstärke
- D2
- Wandstärke
- d1
- Wandstärke
- d2
- Wandstärke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014206980 B3 [0002]
