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Die Erfindung betrifft einen Planetenträger für den Einsatz in einem Planetengetriebe, das in einem Antriebsstrang, einem Aktorgetriebe und/oder einem Kleingetriebe eines Kraftfahrzeugs einsetzbar ist, wobei der Planetenträger dazu vorbereitet ist, wenigstens ein Planetenrad zu lagern. Das Planetengetriebe kann insbesondere als Differenzialgetriebe ausgelegt sein.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2009 024 027 A1 bekannt. Diese offenbart ein Maschinenelement mit zumindest einem rotationssymmetrischen hohlkörperartig ausgebildeten Abschnitt, bei dem zumindest der rotationssymmetrische Abschnitt aus zwei napfförmig gestalteten Elementen gebildet ist, die das Maschinenelement endseitig verschließen und dabei wenigstens einen Hohlraum einschließen.
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Weiterhin offenbart die Druckschrift
DE 103 05 074 A1 eine Getriebewelle sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Getriebewelle. Bei dem Verfahren handelt es sich um ein Innenhochdruckumformverfahren, das aus einem Hohlrohr einen Ringabschnitt ausbildet.
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Unter einer Innenhochdruckumformung, kurz IHU, oder einem Hydro Forming, das als Synonym verwendet werden kann, versteht man das Umformen vorzugsweise metallischer Rohre in einem vorzugsweise geschlossenen Formwerkzeug mittels Innendruck, der vorzugsweise durch eine Wasser-Öl-Emulsion in das Werkstück bzw. das Rohr eingebracht wird. Hierbei ist es bedeutsam, dass die Rohrenden während des Umformprozesses durch so genannte Dichtstempel, die durch Hydraulikzylinder angetrieben werden, abgedichtet werden. Der Prozess des Innenhochdruckumformens kann bei Raumtemperatur ablaufen. Jenes Verfahren kann eine Vielzahl Abwandelungen beinhalten.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2011 102 764 A1 offenbart ferner ein Verfahren zum Formen einer Welle zur Drehmomentübertragung. Dabei werden wenigstens ein erster Abschnitt eines röhrenförmigen Metallrohlings durch Druckbeaufschlagung seines Innenraums mit einem Fluid in einem Formhohlraum aufdehnend umgeformt und eine Steckverzahnung in einem zweiten Abschnitt des Metallrohlings in die äußere Mantelfläche eingebracht.
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Somit sind aus dem Stand der Technik schon einerseits Planetenträger bekannt, die sich dafür eignen, eines oder mehrere Planetenräder zu lagern. Andererseits sind bereits Druckschriften bekannt, die grundsätzlich Verfahren des Innenhochdruckumformens offenbaren.
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Die Nachteile der Ausführungsformen des bekannten Standes der Technik liegen darin, dass Planetenträger in Blechbauweise an mehreren Stellen Teilungen aufweisen, die bspw. mittels Niet- und/oder Schweißverfahren überwunden werden müssen. Oftmals muss im Stand der Technik auch eine innere Nabe des Planetenträgers mit dem äußeren Teil des Planetenträgers verbunden werden. Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zum Innenhochdruckumformen sind aber aus geometrischen Gründen als nicht in der Lage eingeschätzt worden, einen Planetenträger zu fertigen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beheben, und insbesondere einen Planetenträger zu offenbaren, der eine höhere Tragfähigkeit des Planetenträgers garantiert und zeitgleich eine Kostenreduzierung realisiert.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Planetenträger innenhochdruckumgeformt hergestellt ist. Ein besonders stabiles, schnell und anwendungsgerecht gefertigtes einstückiges oder zweistückiges Bauteil ist dann herstellbar. So kann der Planetenträger in einem effizienten Verfahren, das darüber hinaus den höchsten Anforderungen an geometrischer Exaktheit genügt, hergestellt werden. Kosten- und abfallintensive Herstellungsverfahren, wie spanende Fertigungsarten, können somit vermieden werden, was die Kosten des Herstellungsprozesses des erfindungsgemäßen Planetenträgers und somit einen solchen Planetenträger einsetzenden Planetengetriebes gesenkt. Insbesondere kann auf spanlose Herstellverfahren und die Verwendung von Rohren, Platten und Blechen zurückgegriffen werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn der Planetenträger gerade nicht als einteiliges Bauteil, sondern aus zwei separaten / getrennten / unterschiedlichen Planetenträgerhälften aufgebaut ist, die form-, kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die beiden Planetenträgerhälften können aber aus demselben Material hergestellt sein und insbesondere dieselben Blechstärken aufweisen. Vorzugsweise dient für jede der beiden Planetenträgerhälften eine Platte als Ausgangselement. Insbesondere können als Ausgangselemente für die beiden Planetenträgerhälften Abschnitte eines (einzigen) die jeweilige Platte ausbildenden, vollen / massiven Rohres / Zylinderelementes, vorzugsweise eines kreisrunden Zylinderelementes genutzt werden.
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Die Erfindung gibt also mindestens einen zweiteiligen Planetenträger vor, zu dem wenigstens ein Trägerabschnitt durch Innenhochdruckumformen hergestellt wird. Die Einzelteile sind wahlweise gemeinsam durch Innenhochdruckumformen geformt und gefügt und/oder erst einzeln geformt und dann mittels Innenhochdruck oder andere Verfahren gefügt.
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Es ist ferner von Vorteil, wenn zumindest eine der Planetenträgerhälften oder beide Planetenträgerhälften innenhochdruckumgeformt hergestellt ist/sind. Planetenträger in Blechbauweise lassen sich dann einfach herstellen. Diese weisen dann an mehreren Stellen Teilungen auf, wobei nun nicht mehr zwei Trägerwangen zwingend vernietet oder verschweißt werden müssen. Auch das Einschweißen einer inneren Nabe ist nicht mehr zwingend notwendig. Die besagten Maßnahmen können natürlich trotzdem durchgeführt werden.
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Wenn zwischen den beiden Planetenträgerhälften eine innenhochdruckumgeformte / -gefügte Verbindung vorhanden ist, so kann mit einfachen Mitteln eine Verbindung der Planetenträgerhälften für einen ausfallsicheren, langandauernden Betrieb zur Verfügung gestellt werden.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Planetenträgerhälften topfartig ausgebildet sind und die eine Planetenträgerhälfte mit ihrer axial ausgerichteten und umlaufenden Wandung innerhalb einer axial ausgerichteten und umlaufenden Wandung der anderen Planetenträgerhälfte angeordnet ist.
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Es ist zweckmäßig, wenn die Verbindung als eine verpresste, stoffschlussfreie und nietfreie Verbindung ausgestaltet ist. Die Kosten können dadurch niedrig gehalten werden und ein schnelles Montageverfahren eingesetzt werden.
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Um eine besonders langlebige Verbindung zu erhalten ist es von Vorteil, wenn von der inneren der beiden axial ausgerichteten umlaufenden Wandungen der Planetenträgerhälften ein radial abstehender, vorzugsweise durchgehender oder unterbrochen umlaufender Vorsprung vorhanden ist, der in eine nach radial innen ausgerichtete Ausnehmung, etwa nach Art eines Radlagers oder einer Kerbe / Niete / Nut der anderen Wandung, der anderen Planetenträgerhälfte, greift. Der Vorsprung sowie die Kerbe / Niete / Nut entstehen durch ein Umformen der jeweiligen Planetenträgerhälfte.
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Die Erfindung betrifft auch ein Planetengetriebe mit einem solchen Planetenträger der erfindungsgemäßen Art.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Planetenträgers mit den folgenden Schritten:
- – Bereitstellen eines rohrförmigen Rohlings oder zumindest einer, vorzugsweise zweier kreisförmigen / zylinderförmigen Platte,
- – Druckbeaufschlagen von innen, sodass der Rohling oder die zumindest eine Platte topf-, trichter- oder glockenförmig umgeformt wird.
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Ein solches Verfahren wird vorteilhaft auch dadurch weitergebildet, dass der Rohling oder die zumindest eine Platte als erste Planetenträgerhälfte ausgebildet wird. Diese erste Planetenträgerhälfte ist mit einer zweiten Planetenträgerhälfte kombinierbar.
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So ist es diesbezüglich von Vorteil, wenn die andere Planetenträgerhälfte ebenfalls hochdruckumgeformt hergestellt wird. So kann auf dieselben Herstellverfahren zurückgegriffen werden, was die Prozessabläufe erleichtert und die Kosten senkt.
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Es ist auch von Vorteil, wenn die beiden Planetenträgerhälften mittels eines Innenhochdruckumformschrittes oder mittels eines anderen Verfahrens verbunden werden. Das Fertigungsverfahren wird dadurch besonders kurz.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Planetenträgerhälften während des Innenhochdruckumformens zumindest einer der beiden Planetenträgerhälften (gleichzeitig) miteinander verbunden werden. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die beiden Planetenträgerhälften gleichzeitig mittels Innenhochdruckumformens geformt werden und dabei auch gleichzeitig verbunden werden.
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Es wird also ein zweiteiliges Design vorgestellt, wobei die Herstellung über Innenhochdruckumformverfahren erreicht wird. Der Einsatz in Getrieben für Pkws, Kleingetrieben oder Aktorgetrieben ist geplant. Es wird ein stufenweise innenhochdruckumgeformter Planetenträger geschaffen.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind auch dadurch gekennzeichnet, dass in dem Planetenträger mindestens eine in Radialrichtung ausgerichtete Aussparung vorhanden ist, die ein Hinausragen des Planetenrades ermöglicht.
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Sobald in dem Planetenträger mindestens eine Aussparung in radialer Richtung ausgestaltet ist, die ein Hinausragen eines Planetenrades ermöglicht, zieht dies positive Aspekte nach sich. So kann im Inneren des Planetenträgers, also zwischen den beiden Planetenträgerhälften, das Planetenrad derart angeordnet werden, dass es radial außen in einem Hohlrad kämmt und radial innen in einem Sonnenrad kämmt. Somit können zum einen vorhandene Komponenten, was das Sonnenrad und das Hohlrad angeht, weiterhin eingesetzt werden, zum anderen ist eine robuste und stabile Führung des Planetenträgers durch die beidseitige Umgebung garantiert, die weiterhin durch die einstückige Ausbildung einen optimierten Kraftfluss aufweist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Planetenträger mindestens eine Aussparung in axialer Richtung ausgestaltet ist, die eine Lagerung eines Bolzens, der an der Rotationsachse des Planetenrads verläuft, ermöglicht. Die axiale Aussparung garantiert eine reibungsarme Lagerung des Planetenrads, was die Energieverluste in dem Planetengetriebe senkt.
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Auch von Vorteil ist es, wenn ein Wellenschaft, der mit dem Planetenträger mit rotierbar ist, integral / einstückig / einmaterialig mit dem Planetenträger ausgeformt ist und keine zusätzliche / separate Nabe vorhanden ist. Dies bewirkt zum einen logistische Vorteile, da der Wellenschaft kein zusätzliches Bauteil darstellt. Weiterhin bewirkt eine Welle-Nabe-Verbindung, dass Spannungen im Inneren des Bauteils auftreten. Diese werden durch die integrale Ausgestaltung des Wellenschafts mit dem Planetenträger abgefedert und wirken sich positiv auf die Festigkeit aus.
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Wenn der Planetenträger aus einem durchgehenden Blechrohr oder einer (Blech-)Platte hergestellt ist, bewirkt dies zum einen eine günstige, zum anderen eine unkomplizierte Beschaffung des Rohlings. Dadurch, dass der Rohling direkt in ein dafür vorgesehenes Negativ (etwa eine Matrize) eingelegt werden kann, stellt sich der Herstellprozess des Planetenträgers als sehr unkompliziert heraus. Jene unkomplizierte Fertigung schlägt sich positiv in der Schöpfungskette des Planetengetriebes nieder.
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Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Ausnehmungen in axialer Richtung und/oder die Ausnehmungen in radialer Richtung als spanlos gefertigte Öffnungen, etwa als ein Stanzloch, ausgebildet sind. Dies bewirkt, dass auch der Prozessschritt, der auf das Innenhochdruckumformen folgt, nicht mit hohem Aufwand verbunden ist. Jenes Stanzen der Ausnehmungen stellt sich als kostengünstiges und zeiteffizientes Verfahren heraus.
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Wenn an dem Planetenträger axial in beiden Richtungen ein Wellenschaft integral anordnenbar ist, zieht dies eine robuste Vorrichtung bei geringen Fertigungskosten nach sich. Dadurch, dass der Wellenschaft sowohl ein- als auch beidseitig ausgebildet werden kann, erhöht sich die Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dies hebt sie im Vergleich zu den Planetenträgern, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, positiv ab.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn in dem Planetenträger drei radiale Ausnehmungen für drei Planetenräder in einem Winkel in Umfangsrichtung zueinander von 120° angeordnet sind. Drei Planetenräder eignen sich oft, um ein ideales Verhältnis aus Gewicht, und Drehzahl- und Drehmomentübertragung zu erhalten.
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Es ist ebenfalls von Vorteil, wenn der Planetenträger keinerlei Fügestellen aufweist. Fügestellen führen oft dazu, dass sich im Betrieb Risse einstellen. Dem wird durch den erfindungsgemäßen Planetenträger vorgebeugt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiterhin durch die Schritte des Stanzens von Aussparungen für die Anordnung und Lagerung von Planetenrädern, sowie den Schritt der Nachbearbeitung des gesamten Planetenträgers nach sich ziehen. Diese zusätzlichen Schritte ermöglichen es, einen Planetenträger, wie er in einem Planetengetriebe eingesetzt wird, effizient herzustellen. Die Nabe kann bereits an einer Planetenträgerhälfte mit ausgebildet sein, also ein integraler Bestandteil der Planetenträgerhälfte sein. Letztlich werden besonders tragfähige und kostenreduziert hergestellte Teile verwendbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Planetenträger, wobei eine erste Platte durch Innenhochdruck umgeformt ist und gleichzeitig mit der zweiten Platte verbunden wird,
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2 das Herstellen einer ersten Planetenträgerhälfte aus einem Rohling,
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3 den Rohling aus 2, wie er in dem Ausführungsbeispiel der 1 Verwendung findet, in einer Seitenansicht,
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4 die Planetenträgerhälfte aus 3 im nachbearbeiteten Zustand,
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5 der Fertigungsschritt des Aneinanderlegens der beiden Platten,
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6 das Umformen und Verbinden der beiden Planetenträgerhälften, wobei sich die Aussparung der zweiten Platte erste nach de Umformen ausbildet, und
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7 der nachbearbeitete Zustand der beiden Planetenträgerhälften aus 6.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein erster, erfindungsgemäßer Planetenträger 1 dargestellt. Der Planetenträger 1 ist zum Einsatz in ein Planetengetriebe gedacht und mittels Innenhochdruckumformens hergestellt. Er weist eine erste Planetenträgerhälfte 2 und eine zweite Planetenträgerhälfte 3 auf.
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Die erste Planetenträgerhälfte 2 weist eine axial ausgerichtete und umlaufende Wandung 4 auf. Die zweite Planetenträgerhälfte 3 weist auch eine axial ausgerichtete, umlaufende Wandung 5 auf. In der axial ausgerichteten Wandung 5 der zweiten Planetenträgerhälfte 3 ist eine Ausnehmung 6 vorhanden, die dazu ausgelegt ist, dass ein Planetenrad (nicht dargestellt) dort nach außen hin durchragen kann, während es auf der Innenseite der beiden Planetenträgerhälften 2 und 3 angebracht ist. Zum Lagern können Böden 7 und 8 der Planetenträgerhälften 2 und 3 Löcher (nicht dargestellt) zum Aufnehmen von Bolzen oder Achsen (nicht dargestellt) vorhanden sein.
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Die beiden Planetenträgerhälften 2 und 3 sind im Bereich einer Verbindung 9 miteinander verbunden. So greift ein Vorsprung 10 der ersten Planetenträgerhälfte 2 in eine Ausnehmung 11 der zweiten Planetenträgerhälfte 3, welche sich während des Umformens entwickeln. An der ersten Planetenträgerhälfte 2 ist eine Nabe 12 mit ausgebildet.
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Die Abfolge des Fertigens der ersten Planetenträgerhälfte 2 ist in den 2 bis 4 gekennzeichnet. Das Ausformen des Planetenträgers mit den beiden Planetenträgerhälften 2 und 3 ist in den 5 bis 7 dargestellt. Dabei ist in der 6 eine Trennebene 13 visualisiert. Eine bei der Herstellung benutzte Matrize ist in den 2 und 6 angedeutet und mit dem Bezugszeichen 14 versehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenträger
- 2
- erste Planetenträgerhälfte
- 3
- zweite Planetenträgerhälfte
- 4
- axial ausgerichtete Wandung der ersten Planetenträgerhälfte
- 5
- axial ausgerichtete Wandung der zweiten Planetenträgerhälfte
- 6
- Ausnehmung
- 7
- Boden der ersten Planetenträgerhälfte
- 8
- Boden der zweiten Planetenträgerhälfte
- 9
- Verbindung
- 10
- Vorsprung
- 11
- Ausnehmung
- 12
- Nabe
- 13
- Trennebene
- 14
- Matrize
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009024027 A1 [0002]
- DE 10305074 A1 [0003]
- DE 102011102764 A1 [0005]
