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Die Erfindung betrifft eine Planetengetriebeanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Planetengetriebeanordnung ist zum Beispiel aus der
US 6,106,429 bekannt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein mit einer derartigen Planetengetriebeanordnung ausgestattetes Kraftfahrzeug.
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Derartige Planetengetriebeanordnungen werden häufig als Gangübersetzung innerhalb von Schaltgetrieben eingesetzt, beispielsweise in verbrennungsmotorisch, hybridtechnisch oder elektrisch angetriebenen Fahrzeugen (Kraftfahrzeugen). Hierzu wird ein Antriebsmoment mittels einer Antriebswelle auf einen Planetenradsatz übertragen. Die Antriebswelle ist typischerweise mit einem wellenfesten Sonnenrad gekoppelt, welches eine Anzahl von umfangsseitig verteilt angeordneten Planetenrädern antreibt. Die Planetenräder sind hierbei miteinander durch einen Planetenträger gekoppelt und kämmen einerseits mit dem Sonnenrad sowie andererseits mit einem Hohlrad.
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Die Planetenräder sind mittels Wälzlager, insbesondere mittels Nadellager, rotierbar auf jeweils einem Planetenbolzen des Planetenträgers gelagert. Im Betrieb werden durch das Sonnenrad axial gerichtete Lastwirkungen auf die Planetenräder ausgeübt, wobei zur axialen Lagerung der Planetenräder, beispielsweise mittels Axialgleitlagern, sogenannte Anlaufscheiben vorgesehen sind, die die axialen Belastungen an beiden Stirnseiten der Planetenräder aufnehmen. Hierzu werden etwa kreisringartige Gleitflächen auf den Planetenbolzen aufgesetzt. Die Gleitflächen der Anlaufscheiben begrenzen und lagern somit im Montagezustand vorzugsweise beidseitig das jeweilige Planetenrad.
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Zusätzlich zur axialen Lagerung der Planetenräder haben derartige Anlaufscheiben im Motor- und Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen insbesondere die Aufgabe und Funktion, die Planetenräder und die meist nicht gehärteten Planetenträger beim Anlauf des Planetenradsatzes vor einem Verschleiß zu schützen.
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Zur Verschleißreduktion sind die Gleitflächen hierzu häufig verdrehgesichert. Dies bedeutet, dass sie beispielsweise mittels formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Haltekonturen drehfest an dem Planetenbolzen oder am Planetenträger befestigt sind. Zu diesem Zwecke ist es ebenso bekannt, die einzelnen Gleitflächen mehrerer Planetenräder zu einer einzigen Anlaufscheibe, beispielsweise mittels zwischen den Gleitflächen angeformten Verbindungsstegen, zu kombinieren.
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Zur Verschleißminderung des Planetenradsatzes ist es weiterhin bekannt, die Wälz- oder Nadellagerung der Planetenräder mit einem Schmiermittel, insbesondere mit einem Schmieröl, zu versorgen. Hierzu sind Ölleitstrukturen im Fahrzeuggetriebe oder in der Planetenradgetriebeanordnung vorgesehen. Derartige Ölleitstrukturen nehmen hierbei das Schmieröl auf und leiten dieses in den Planetenbolzen und/oder das Wälzlager ein.
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Aus der
DE 36 22 671 C1 ist eine Anlaufscheibenanordnung für ein Planetengetriebe bekannt, bei welcher zwei gegeneinander verdrehbare Gleitflächen jeweils eine Anzahl von umfangsseitigen Bohrungen aufweisen. Im Betrieb wird durch die dichte Folge von vorbeilaufenden Nadeln des Nadellagers ein Pumpeffekt erzeugt, der Schmieröl durch die Bohrungen in das Nadellager einsaugt. Die relative Verdrehung der Gleitflächen untereinander bewirkt, dass der Öleintritt beziehungsweise Ölaustritt versetzt zueinander erfolgt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Planetengetriebeanordnung anzugeben, die vorteilhafterweise einen möglichst geringen Verschleiß aufweist. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Planetengetriebeanordnung anzugeben.
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Bezüglich der Planetengetriebeanordnung wird die genannte Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bezüglich eines die Planetengetriebeanordnung aufweisenden Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Planetengetriebeanordnung ist vorzugsweise in einem Fahrzeuggetriebe, insbesondere in einem Antriebsgetriebe eines Kraftfahrzeugs, angeordnet, und weist einen Planetenradsatz mit vorzugsweise einem angetriebenen Sonnenrad und mit einem Hohlrad sowie mit einem Planetenträger mit mindestens einem auf einem Planetenbolzen drehbar gelagerten Planetenrad auf. Zwischen dem Planetenbolzen und dem Planetenrad ist zur Lagerung beispielsweise ein Wälzlager vorgesehen. Vorzugsweise sind in Umfangs- oder Azimutalrichtung verteilt mehrere derartige Planetenräder angeordnet, die jeweils mit dem Sonnenrad und dem vorzugsweise innenverzahnten Hohlrad des Planetenradsatzes kämmen.
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Die Planetengetriebeanordnung weist weiterhin mindestens eine Anlaufscheibe mit einer der Anzahl der Planetenräder entsprechenden Anzahl von kreisringförmigen Gleitflächen auf. Die Gleitflächen sind auf den jeweils zugeordneten Planetenbolzen aufgesetzt und liegen stirnseitig, das bedeutet entlang einer Axialrichtung, an dem zugeordneten Planetenrad an. Die Gleitflächen sind vorzugsweise an einem kreisrunden Grundkörper der Anlaufscheibe einstückig oder monolithisch angeformt, sodass die Anlaufscheibe eine im Wesentlichen vielpassförmige Geometrie aufweist.
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Mit anderen Worten sind die einzelnen Gleitflächen durch den Grundkörper starr miteinander gekoppelt. Insbesondere in einer Ausführungsform mit mindestens zwei Planetenrädern und entsprechend mindestens zwei gekoppelten Gleitflächen ist dadurch eine Anlaufscheibe mit einer integrierten Verdrehsicherung realisiert. Es wird somit ein Verdrehen oder Rotieren der Gleitflächen auf den Planetenbolzen verhindert, wodurch im Betrieb beispielsweise der Verschleiß zwischen der Gleitfläche und dem Planetenrad und/oder der Verschleiß zwischen der Gleitfläche und dem Planetenträger reduziert werden. Mit anderen Worten ist die Relativposition der Anlaufscheibe an dem Planetenträger fixiert, sodass die Anlaufscheibe im Wesentlichen drehfest mit dem Planetenträger gekoppelt ist. Dadurch wird die Lebensdauer der Gleitflächen beziehungsweise der Anlaufscheibe und somit der damit versehenen Planetengetriebeanordnung vorteilhaft erhöht.
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Der Planetenträger der Planetengetriebeanordnung weist einen Auffangbereich zum Auffangen und Sammeln von Schmieröl auf. Der Auffangbereich ist hierbei beispielsweise durch ein separates Bauteil gebildet, das an dem Planetenträger befestigbar ist. Der Grundkörper der Anlaufscheibe weist eine dem Auffangbereich zugewandte Ringnut auf, sodass Schmieröl von dem Auffangbereich in die Ringnut einfließt. Des Weiteren weist der Grundkörper kanalartige Führungsnuten auf, die von der Ringnut aus geeigneterweise radial zu den zentralen Öffnungen der Gleitflächen verlaufen. Die Anlaufscheibe ist vorzugsweise als ein Blechformteil oder als ein Spritzgussteil ausgeführt, wobei die Ringnut und die Führungsnuten insbesondere durch Vertiefungen der Anlaufscheibe ausgebildet sind.
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Das Schmieröl dient hierbei beispielsweise auch zur Kühlung der Planetengetriebeanordnung. Der Begriff (Schmier-)Öl ist hierbei insbesondere nicht einschränkend auf mineralische Öle zu verstehen, vielmehr kann auch ein vollsynthetisches oder teilsynthetisches Öl, ein Silikonöl, oder andere ölartige Flüssigkeiten wie beispielsweise eine Hydraulikflüssigkeit oder ein Kühlschmierstoff verwendet werden.
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Bei einer Rotation des Planetenträgers um eine Axialachse des Planetenradsatzes, insbesondere um die Axialachse des Sonnenrades, fließt somit Schmieröl aus dem Auffangbereich über die Führungsnuten zu den Planetenbolzen. Mit anderen Worten weist die Anlaufscheibe eine integrierte Ölversorgung des Planetenradsatzes auf. Dadurch wird im Betrieb zwischen der Anlaufscheibe und dem Planetenträger Schmieröl innerhalb des Auffangbereichs aufgefangen und aufgrund der Rotation durch die Führungsnuten in der Anlaufscheibe zu den Planetenbolzen, insbesondere zur Schmierung des jeweiligen Wälzlagers, geleitet. Dies bedeutet, dass im Betrieb Schmieröl automatisch aufgrund von Schwer- oder Fliehkrafteinwirkungen von dem Auffangbereich zu den Planetenbolzen fließt.
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Die Vertiefungen der Ringnut und die Führungsnuten sind als Ölleitstrukturen in den Körper der Anlaufscheibe eingebracht. In Zusammenwirkung mit dem Auffangbereich des Planetenträgers ist somit eine integrierte Ölversorgung für die Planetenbolzen, insbesondere für die auf den Planetenbolzen angeordneten Wälzlager, realisiert. Dadurch weist die erfindungsgemäße Planetengetriebeanordnung einen besonders geringen Verschleiß auf, da aufgrund der Vielpassform der Anlaufscheibe eine Verdrehsicherung der Gleitflächen einerseits und aufgrund der integrierten Ölversorgung eine Schmierung der Planetenbolzen während des Betriebs andererseits sichergestellt ist. Dadurch wird die Lebenserwartung des Planetenradsatzes wesentlich erhöht.
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Durch die Integration der Ölversorgung in eine Anlaufscheibe mit mehreren Gleitflächen ist mit Blick auf den Stand der Technik weiterhin eine Bauteilreduzierung realisiert, sodass die erfindungsgemäße Planetengetriebeanordnung besonders kostengünstig in der Herstellung und Montage ist. Die Anlaufscheibe wirkt vorzugsweise nach Art eines Axialgleitlagers für die auf den Planetenbolzen aufsitzenden Planetenräder, wobei durch die Ölversorgung insbesondere eine hydrodynamische Axialgleitlagerung realisiert ist.
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In einer geeigneten Weiterbildung ist der Auffangbereich durch eine zentrale, kegelstumpf- oder konusförmige Aufnahme des Planetenträgers gebildet. Die Aufnahme ist insbesondere stirnseitig zum Sonnenrad, also im Wesentlichen mittig in den ansonsten im Wesentlichen scheibenförmigen Planetenträger eingebracht.
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Im Stand der Technik sind die Anlaufscheibe und der Planetenträger im Wesentlichen mit zueinander parallelen und glatten Stirnflächen ausgeführt, an denen Schmieröl zwar vorbeifließt, jedoch nicht aufgefangen und/oder geleitet wird. Im Gegensatz hierzu wird durch die Aufnahme des Planetenträgers einerseits und den Ölleitstrukturen der Anlaufscheibe andererseits ein Ölleitsystem oder Ölkreislauf der Planetengetriebeanordnung gebildet. Durch dieses Ölleitsystem fließt das in die Planetengetriebeanordnung eingeleitete Schmieröl nicht lediglich an der Anlaufscheibe und dem Planetenträger vorbei, sondern wird in der reservoirartigen Aufnahme gesammelt und anschließend den Planetenbolzen zugeführt. Dadurch wird bei einer Rotation des Planetenträgers einerseits eine möglichst gleichmäßige und gleichbleibende Ölversorgung sichergestellt. Andererseits wird somit wesentlich mehr Schmieröl zur Schmierung und/oder Kühlung genutzt, da das Schmieröl nicht lediglich an den Getriebeteilen vorbeifließt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Grundkörper der Anlaufscheibe umfangsseitig zur Ringnut verlaufende und axial erhabene Dichtungsrippen auf. Die azimutal verlaufenden Dichtungsrippen sind durch die hierzu im Wesentlichen senkrecht orientierten Führungsnuten unterbrochen, sodass die Dichtungsrippen kreissegmentförmig, insbesondere kreisringsegmentförmig zwischen den Führungsnuten angeordnet sind. Die Dichtungsrippen sind insbesondere zum Planetenträger hin gerichtet und ragen somit über den Grundkörper der Anlaufscheibe in Richtung des Planetenträgers hinaus.
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In einer geeigneten Ausbildung sind die Dichtungsrippen insbesondere einstückig oder monolithisch an dem Grundkörper angeformt. Durch die Dichtungsrippen wird die Ringnut umfangsseitig gegenüber dem Planetenträger abgedichtet, sodass eine Leckage des Schmieröls verringert oder verhindert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung greifen die Dichtungsrippen in nutenartige Aufnahmekonturen des Planetenträgers ein. Durch das Eingreifen der Dichtungsrippen in die Aufnahmekonturen wird der Strömungswiderstand des Schmieröls in diesen Bereichen erhöht, sodass im Wesentlichen eine Abdichtung nach Art einer Labyrinthdichtung ausgebildet ist.
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Die Aufnahmekonturen sind hierbei beispielsweise als eine kreisringartige Vertiefung um den Auffangbereich beziehungsweise um die Aufnahme herum in das Material des Planetenträgers eingebracht. Somit fließt das Schmieröl aus dem Auffangbereich im Wesentlichen lediglich entlang der Ring- und Führungsnuten der Anlaufscheibe.
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Während einer Zugbelastung heben die Planetenräder von der planetenträgerseitigen Anlaufscheibe ab, sodass mitunter auch die Anlaufscheibe vom Planetenträger zumindest teilweise abhebt, das bedeutet, dass die Anlaufscheibe nicht länger an dem Planetenträger anliegt. Mit anderen Worten wird bei einem Abheben ein Spaltbereich zwischen der Anlaufscheibe und dem Planetenträger gebildet. Durch das Zusammenwirken der Dichtungsrippen mit den Aufnahmekonturen ist hierbei die Ölversorgung auch während einer Zugbelastung sichergestellt.
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Zusätzlich oder alternativ ist es in einer möglichen Ausführungsform ebenso denkbar, dass die Anlaufscheibe beispielsweise mittels zusätzlicher Befestigungsstrukturen an dem Planetenträger fixiert ist. Dadurch ist sichergestellt, dass die Anlaufscheibe auch während einer Zugbelastung nicht vom Planetenträger abhebt, sodass eine kontinuierliche Ölversorgung während des Betriebs stets ermöglicht ist. Die Befestigungsstrukturen können beispielsweise nach Art einer Clip- oder Rastverbindung ausgebildet sein, sodass die Anlaufscheibe zerstörungsfrei an dem Planetenträger befestigbar ist.
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Ein anderer oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Grundkörper der Anlaufscheibe eine von der Ringnut umgebene zentrale Aussparung für das mit einer Antriebswelle (Sonnenwelle) gekoppelte Sonnenrad des Planetenradsatzes aufweist. Dadurch ist es möglich, die Anlaufscheibe an beiden Stirnseiten der Planetenräder anzuordnen. Mit anderen Worten ist es dadurch ermöglicht, die Anlaufscheiben als Gleichteile für beide Stirnseiten einzusetzen beziehungsweise herzustellen, wodurch die Montage der Planetengetriebeanordnung wesentlich vereinfacht wird. Vorzugsweise sind insbesondere zwei derartige Anlaufscheiben vorgesehen, sodass eine beidseitige, insbesondere verdrehgesicherte, axiale Lagerung der Planetenräder hinsichtlich Schub- und Zugbelastungen ermöglicht ist.
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Durch die Aussparung ist es weiterhin möglich, dass Schmieröl aus der Aufnahme zu dem Sonnenrad fließt. Dadurch erfolgt eine Schmierung und/oder Kühlung des Sonnenrades, insbesondere wird somit das Schmieröl an der Außenverzahnung des Sonnenrades und den Außenverzahnungen der damit kämmenden Planetenräder verteilt. Im Betrieb der Planetengetriebeanordnung werden somit die Außenverzahnungen zumindest des Sonnenrades und der Planetenräder mit einem Schmierölfilm aus der Aufnahme benetzt, wodurch die Reibung zwischen den in Eingriff befindlichen Zähnen reduziert wird.
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Die Ölversorgung der Planetenbolzen erfolgt hierbei insbesondere mittels der planetenträgerseitigen Anlaufscheibe, das bedeutet, insbesondere auf der Seite des antreibenden Sonnenrads beziehungsweise der Sonnenwelle. In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist es ebenso möglich, dass Schmieröl beidseitig, das heißt mittels beider Anlaufscheiben, den Planetenbolzen zugeführt wird. Die zweite Anlaufscheibe ist hierbei insbesondere dazu vorgesehen, Leckageöl oder aus der Verzahnung des Sonnenrads mit den Planetenrädern austretendes Schmieröl aufzufangen und zu den Planetenbolzen zu leiten.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der Planetenbolzen hohl. Dies bedeutet, dass der Planetenbolzen einen im Wesentlichen zylindrischen Innenraum umschließt. Der Planetenbolzen weist hierbei eine anlaufscheibenseitige Einlassbohrung auf, sodass Schmieröl aus den Führungsnuten in den Innenraum fließt. Des Weiteren ist eine Auslassbohrung vorgesehen, aus der das Schmieröl vorzugsweise mittig, das bedeutet auf etwa halber Bolzenlänge, von dem Innenraum insbesondere in ein das zugeordnete Planetenrad lagernde Nadellager austritt. Dadurch wird das Schmieröl direkt in das Wälz- oder Nadellager eingeleitet, wodurch eine besonders effektive Schmierung der lagernden Komponenten ermöglicht ist. Dadurch wird ein besonders geringer Verschleiß der Nadellager realisiert, was sich vorteilhaft auf die Lebensdauer der Planetengetriebeanordnung überträgt.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung weisen die kreisringförmigen Gleitflächen auf der den Führungsnuten gegenüberliegenden Seite der Anlaufscheibe, das bedeutet insbesondere auf der dem Planetenrad zugewandten Seite, jeweils eine Anzahl von zur zentralen Öffnung hin offenen und radial gerichteten Beölungsnuten als Schmieröltaschen auf. Durch die Beölungsnuten wird das aus den Stirnseiten der Nadellager austretende Schmieröl aufgefangen und zum Zwecke einer stirnseitigen Schmierung des zugeordneten Planetenrades verteilt. Insbesondere wird bei einer Rotation des Planetenrades somit das Schmieröl auf der Fläche zwischen dem Planetenrad und der Gleitfläche verteilt, sodass der Verschleiß der Gleitfläche und des Planetenrades vorteilhaft reduziert werden. Gleichzeitig wird somit das Nadellager möglichst vollflächig und gleichmäßig an seinem stirnseitigen Umfang geschmiert. Durch die Beölungsnuten wird somit ein Schmierfilm zwischen der Gleitfläche und dem Planetenrad aufgebaut, wodurch im Wesentlichen ein hydrodynamisches Axialgleitlager für das jeweilige Planetenrad gebildet ist.
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In einer geeigneten Ausführung weist der Planetenradsatz drei Planetenräder auf, die am Planetenträger umfangsseitig gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Dadurch ist eine vergleichsweise bauteilreduzierte Planetengetriebeanordnung realisiert, die gleichzeitig eine effektive Lastübertragung oder Lastübersetzung sicherstellt.
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In einer bevorzugten Anwendung ist die Planetengetriebeanordnung in einem Kraftfahrzeug angeordnet. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein hybridtechnisch oder elektrisch angetriebenes Fahrzeug, wobei die Planetengetriebeanordnung insbesondere in einem Fahrzeuggetriebe des Fahrzeugs angeordnet ist.
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Die Planetengetriebeanordnung ist vorzugsweise in einem eingängigen Fahrzeuggetriebe eines Elektroantriebs angeordnet. Ebenso denkbar ist aber auch der Einsatz in einem Differential oder einem Schaltgetriebe, insbesondere einem Automatik- oder Doppelkupplungsgetriebe, beispielsweise zur Gangübersetzung. Aufgrund der integrierten Ölversorgung sind mit der erfindungsgemäßen Planetengetriebeanordnung problemfrei Betriebszustände mit hohen Drehzahlen realisierbar, wodurch die Flexibilität sowie die Belastbarkeit eines mit einer derartigen Planetengetriebeanordnung versehenen Fahrzeuggetriebes verbessert werden. Des Weiteren werden aufgrund der Integration der Ölversorgung in die Anlaufscheibe gegenüber dem Stand der Technik wesentlich weniger Bauteile benötigt, wodurch die Herstellungs- und Montagekosten vorteilhaft reduziert werden.
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In einer denkbaren Ausführungsform sind beispielsweise mehrere erfindungsgemäße Planetengetriebeanordnungen zu einem Mehrganggetriebe gekoppelt, wobei zum Einlegen oder Umschalten der Getriebegänge ein oder mehrere Zahnräder der Planetenradsätze beispielsweise mittels Lamellenkupplungen festbremsbar sind.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in einer Schnittdarstellung eine Planetengetriebeanordnung mit einem Planetenradsatz,
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2 in einer perspektivischen Schnittdarstellung die Planetengetriebeanordnung,
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3 in einer perspektivischer Darstellung eine Anlaufscheibe der Planetengetriebeanordnung mit Blick auf eine Vorderseite,
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4 in einer perspektivischer Darstellung die Anlaufscheibe der Planetengetriebeanordnung mit Blick auf eine Rückseite, und
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5 in einer Schnittdarstellung einen Auffangbereich des Planetenradsatzes.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in den Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die in 1 und 2 dargestellte Planetengetriebeanordnung 2 umfasst einen Planetenradsatz 4 sowie zwei Anlaufscheiben 6. Die Planetengetriebeanordnung 2 ist insbesondere für den Einsatz in einem Fahrzeuggetriebe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in einem eingängigen Antriebsgetriebe eines Elektrofahrzeugs, vorgesehen.
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Der Planetenradsatz 4 umfasst ein wellenfest an einer Antriebswelle 8 befestigtes Sonnenrad 10, das in einem kämmenden Eingriff mit drei Planetenrädern 12 ist. Die Planetenräder 12 sind gleichmäßig entlang des Umfangs oder des Azimuts des Sonnenrads 10 angeordnet und rotierbar auf jeweils einem Planetenbolzen 14 eines Planetenträgers 16 angeordnet. Mit anderen Worten ist das Sonnenrad 10 mittig beziehungsweise im Schwerpunkt eines durch die Planetenbolzen 14 beschriebenen gleichseitigen Dreiecks angeordnet. Des Weiteren kämmen die Planetenräder 12 mit einem außenumfangsseitig angeordneten und innenverzahnten Hohlrad 18. Zweckmäßigerweise sind das Sonnenrad 10 und die Planetenräder 12 als insbesondere außenverzahnte Stirnzahnräder ausgeführt.
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Im Betrieb rotiert das Sonnenrad 10 um eine entlang einer Axialrichtung A orientierte Axial- oder Drehachse DS der Antriebswelle 8. Die Planetenräder 12 sind mittels Nadellager 20 um eine jeweilige Drehachse DP drehbar auf den jeweils zugeordneten Planetenbolzen 14 gelagert. Die Drehachsen DS und DP sind hierbei parallel zueinander orientiert. Bei einer Rotation des Sonnenrads 10 werden die Planetenräder 12 durch den kämmenden Eingriff der Außenverzahnungen angetrieben. Die dadurch bedingte Rotation der Planetenräder 12 überträgt sich auf den starr mit den Planetenbolzen 14 gekoppelte Planetenträger 16 und/oder das Hohlrad 18.
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Zur axialen Lagerung der Planetenräder 12 sind die Anlaufscheiben 6 auf beiden Stegseiten der Planetenbolzen 14, das bedeutet zwischen den Planetenrädern 12 und dem Planetenträger 16 einerseits und zwischen den Planetenrädern 12 und einer Getriebewand 22 andererseits, angeordnet. Bei einem Betrieb der Planetengetriebeanordnung 2 treten durch den Antrieb des Sonnenrads 10 Schub- und Zugbelastungen entlang der Axialrichtung A auf, die auf den Planetenradsatz 4 wirken. Die Anlaufscheiben 6 dienen hierbei der Aufnahme dieser axialen Lasten und verringern oder verhindern weiterhin einen Verschleiß der Planetenräder 12 und/oder des Planetenträgers 16.
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Anhand der 3 und 4 wird der Aufbau der Anlaufscheibe 6 im Nachfolgenden näher erläutert.
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Die insbesondere als ein Blechformteil oder ein Spritzgussteil ausgeführte Anlaufscheibe 6 umfasst einen kreisringförmigen Grundkörper 24 mit einer zentralen Aussparung 26. Wie in der 1 und 5 vergleichsweise deutlich ersichtlich, ist das Sonnenrad 10 beziehungsweise die Antriebswelle 8 zumindest teilweise durch die jeweiligen Aussparungen 26 der beiden Anlaufscheiben 6 hindurchgeführt. Dadurch ist das Sonnenrad 10 im Wesentlichen zwischen den Anlaufscheiben 6 angeordnet.
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An den Umfang des Grundkörpers 24 sind gleichmäßig verteilt drei kreisringförmige Gleitflächen 28 einstückig angeformt, wobei der Umfang der Gleitflächen 28 jeweils etwa einen Dreiviertelkreis beschreibt. Der aus dem Außenumfang des Grundkörpers 24 und den Außenumfängen der Gleitflächen 28 resultierende Gesamtaußenumfang der Anlaufscheibe 6 weist somit eine etwa dreipassförmige Geometrie auf.
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Die Gleitflächen 28 weisen jeweils eine kreisrunde zentrale Öffnung 30 auf, mittels denen die Anlaufscheibe 6 auf die Planetenbolzen 14 des Planetenträgers 16 aufgesetzt ist. Durch den gemeinsamen Grundkörper 24 sind die Gleitflächen 28 verdrehsicher auf den Planetenbolzen 14 angeordnet. Im Montagezustand liegen die Gleitflächen 28 funktionsgemäß jeweils an einer Stirnseite des zugeordneten Planetenrades 12 an.
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Der Grundkörper 24 weist um die Aussparung 26 herum eine Ringnut 32 auf. Die Ringnut 32 geht hierbei in Richtung der Öffnungen 30 jeweils in eine radial gerichtete Führungsnut 34 über. Die Ringnut 32 und die Führungsnut 34 sind als Materialvertiefungen in den Grundkörper 24 und die Gleitflächen 28 eingebracht.
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Wie insbesondere in der 3 ersichtlich ist, sind die Führungsnuten 34 zu den Öffnungen 30 hin geöffnet ausgeführt. Die Führungsnuten 34 weisen hierbei jeweils einen ausgehend von der Ringnut 32 zu den Öffnungen 30 hin verjüngten Verlauf auf, das heißt, dass der Nutquerschnitt im Bereich der Ringnut 32 breiter ist als im Bereich der Öffnungen 30.
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Zwischen zwei Führungsnuten 34 ist jeweils eine kreisringsegmentartige Dichtungsrippen 36 als umfangsseitig verlaufende Materialerhöhung an den Grundkörper 24 angeformt. Die Dichtungsrippen 36 sind hierbei radial außerhalb der Ringnut 32 am Grundkörper 24 angeordnet, und fluchten an den jeweiligen Scheitelpunkten im Wesentlichen mit dem Außenumfang des Grundkörpers 24. Die Dichtungsrippen 36 stehen hierbei dem Grundkörper 24 in Axialrichtung A zum Planetenträger 16 beziehungsweise zur Getriebewand 22 hin über.
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Wie in 5 ersichtlich ist, greifen die Dichtungsrippen 36 in eine entsprechende Aufnahmekontur 38 des Planetenträgers 16 ein. Die Aufnahmekontur 38 ist als eine kreisringartige Nut in den Körper des Planetenträgers 16 eingebracht, in die die Dichtungsrippen 36 eingreifen.
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Die Aufnahmekontur 38 ist hierbei um einen durch eine kegelstumpfförmige Aufnahme 40 gebildeten Auffangbereich 42 des Planetenträgers 16 herum angeordnet. Wie insbesondere in 5 erkenntlich ist, ist die Ringnut 32 zu dem Auffangbereich 42 hin offen. Die umfangsseitigen Dichtungsrippen 36 in Zusammenwirkung mit den Aufnahmekonturen 38 des Planetenträgers 16 realisieren zumindest abschnittsweise eine etwa labyrinthartige Abdichtung am Umfang der Aufnahme 40.
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Im Betrieb der Planetengetriebeanordnung 2 wird Schmieröl aus einem Ölkreislauf des Fahrzeuggetriebes mittels rückseitigen Einlassöffnungen 44 des Planetenträgers 16 in die insbesondere hohlzylinderartigen Planetenbolzen 14 gefördert. Das Schmieröl wird im Auffangbereich 42 durch die Aufnahme 40 des Planetenträgers 16 aufgefangen und gesammelt. Im Betrieb umlaufen die Planetenräder 12 das Sonnenrad 10, wodurch sowohl der Planetenträger 16 als auch die Anlaufscheiben 6 um die Drehachse DS herum rotiert werden. Dadurch wird zumindest teilweise Schmieröl aus dem Auffangbereich auf die Außenverzahnung des Sonnenrades 10 und der damit kämmenden Planetenräder 12 aufgebracht.
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Insbesondere während einer Schubbelastung des Planetenradsatzes 4 wird die Anlaufscheibe 6 gegen den Planetenträger 16 gedrückt, sodass die Dichtungsrippen 36 abdichtend in die Aufnahmekonturen 38 eingreifen. Das aufgefangene Schmieröl fließt somit während der Rotation von der Aufnahme 40 des Planetenträgers 16 in die zugewandte Ringnut 32 der Anlaufscheibe 6 ein.
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Während einer Zugbelastung des Planetenradsatzes 4 heben die Planetenräder 12 von der planetenträgerseitigen Anlaufscheibe 6 ab, sodass auch die Anlaufscheibe 6 vom Planetenträger 16 zumindest teilweise abgehoben wird. Durch das Zusammenwirken der Dichtungsrippen 36 mit den Aufnahmekonturen 38 ist die Ölversorgung, das bedeutet das Fließen des Schmieröls zu den Planetenbolzen 14, auch während einer Zugbelastung sichergestellt.
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Von der Ringnut 32 aus fließt das Schmieröl aufgrund von Schwerkraft- und/oder Fliehkrafteinwirkung über die Führungsnuten 34 zu den Öffnungen 30 der Gleitflächen 28. Die Planetenbolzen 14 weisen hierbei anlaufscheibenseitig jeweils eine zum Sonnenrad 10 hin geöffnete Einlassbohrung 46 auf, durch die das Schmieröl in den im Wesentlichen zylindrischen Innenraum 48 des jeweiligen Planetenbolzens 14 fließt.
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Zwischen den beiden Einlassbohrungen 46 ist etwa auf halber Bolzenlänge eine Auslassbohrung 50 in die Mantelfläche des Planetenbolzens 14 eingebracht. Die Auslassbohrung 50 ist hierbei an einer den Einlassbohrungen 46 gegenüberliegenden, das bedeutet insbesondere einer dem Hohlrad 28 zugewandten, Seite angeordnet. Durch die Auslassbohrung 50 fließt das Schmieröl vom Innenraum 48 des Planetenbolzens 14 in das darauf angeordnete Nadellager 20 ein.
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Das Schmieröl tritt an den Stirnseiten der Nadellager 20 zu den Rückseiten der Anlagescheiben 6 hin aus. Wie insbesondere in der 4 ersichtlich ist, weisen die Gleitflächen 28 hierbei rückseitig im Bereich der Umfänge der Nadellager 20 jeweils drei Beölungsnuten 52 als Schmieröltaschen auf. Die Beölungsnuten 52 verlaufen radial von der jeweiligen Öffnung 30 aus und sind zu dem Nadellagern 20 hin offen ausgestaltet. Durch die Beölungsnuten 52 werden somit die Anlageflächen zwischen den Anlaufscheiben 6 und den Planetenrädern 12 beziehungsweise zwischen den Gleitflächen 28 und den Planetenrädern 12 geschmiert. Der dadurch ausgebildete Schmierfilm zwischen den Gleitflächen 28 und dem jeweils zugeordneten Planetenrad 12 dient im Betrieb als ein hydrodynamisches Axialgleitlager für das jeweilige Planetenrad 12.
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Die Erfindung ist nicht auf das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Planetengetriebeanordnung
- 4
- Planetenradsatz
- 6
- Anlaufscheibe
- 8
- Antriebswelle
- 10
- Sonnenrad
- 12
- Planetenrad
- 14
- Planetenbolzen
- 16
- Planetenträger
- 18
- Hohlrad
- 20
- Nadellager
- 22
- Getriebewand
- 24
- Grundkörper
- 26
- Aussparung
- 28
- Gleitfläche
- 30
- Öffnung
- 32
- Ringnut
- 34
- Führungsnut
- 36
- Dichtungsrippe
- 38
- Aufnahmekontur
- 40
- Aufnahme
- 42
- Auffangbereich
- 44
- Einlassöffnung
- 46
- Einlassbohrung
- 48
- Innenraum
- 50
- Auslassbohrung
- 52
- Beölungsnuten
- A
- Axialrichtung
- DS, DP
- Axialachse/Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6106429 [0001]
- DE 3622671 C1 [0007]
