DE102016203157A1 - Planet carrier, and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf einen Planetenträger für ein Umlaufrädergetriebe mit einer zum Umlauf um eine Zentralachse vorgesehenen ersten Seitenwandungsscheibe, einer ebenfalls zum Umlauf um jene Zentralachse vorgesehenen zweiten Seitenwandungsscheibe, die in Richtung der Zentralachse axial von der ersten Seitenwandungsscheibe beabstandet ist, und Brückenabschnitten, die sich axial zwischen diesen beiden Seitenwandungsscheiben erstrecken, zur Koppelung der ersten Seitenwandungsscheibe mit der zweiten Seitenwandungsscheibe, wobei sich jede der Seitenwandungsscheiben aus mehreren in Umfangsrichtung abfolgend aneinander gebundenen Seitenwandungssegmenten zusammensetzt, und die jeweils in Umfangsrichtung abfolgenden Seitenwandungssegmente als abfolgende Ausschnitte eines Ausgangsmateriales gefertigt sind die unter Belassung von Verbindungsmaterialabschnitten miteinander verkettet sind, und die Brückenabschnitte aus jenen Verbindungsmaterialabschnitten, sowie Flankenabschnitten der Seitenwandungssegemente gefertigt sind.The invention relates to a planet carrier for an epicyclic gearbox having a first Seitenwandungsscheibe provided for circulation about a central axis, a likewise provided for circulation about that central axis second Seitenwandungsscheibe which is axially spaced in the direction of the central axis of the first Seitenwandungsscheibe, and bridge sections extending itself extend axially between these two Seitenwandungsscheiben for coupling the first Seitenwandungsscheibe with the second Seitenwandungsscheibe, each of the Seitenwandungsscheiben composed of a plurality of circumferentially successively bonded Seitenwandungssegmenten, and each of the circumferentially subsequent Seitenwandungssegmente are made as sequential cutouts of a starting material while leaving Connecting portions are chained together, and the bridge portions of those Verbindungsmaterialabschnitten, as well as edge portions of Seitenwandungssegemente are made.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Planetenträger für ein Umlaufrädergetriebe, wobei dieser Planetenträger im Wege eines Umformverfahrens aus einem flachen Ausgangsblechmaterial gefertigt ist und hierbei eine erste Seitenwandungsscheibe und eine zweite Seitenwandungsscheibe aufweist, die gemeinsam über mehrere sich axial zwischen den beiden Seitenwandungsscheiben erstreckende Brückenabschnitte miteinander verbunden sind. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Planetenträgers aus einem ursprünglich flachen Ausgangsblechmaterial.The invention relates to a planetary carrier for a planetary gear, said planet carrier is made by way of a forming process from a flat sheet material and in this case has a first Seitenwandungsscheibe and a second Seitenwandungsscheibe, which are connected together via a plurality of axially extending between the two Seitenwandungsscheiben bridge sections , Furthermore, the invention also relates to a method for producing such a planet carrier from an originally flat starting sheet material.
Aus dem auf die Anmelderin zurückgehenden europäischen Patent
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen durch welche es möglich wird, einen strukturmechanisch vorteilhaft aufgebauten Planetenträger auf kostengünstigem Wege aus einem flachen Ausgangsblechmaterial zu fertigen.The invention has for its object to provide solutions by which it is possible to produce a structurally advantageous planetary carrier constructed in a cost effective way from a flat starting sheet material.
Erfindungsgemäße LösungInventive solution
Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Planetenträger, mit:
- – einer zum Umlauf um eine Zentralachse vorgesehenen ersten Seitenwandungsscheibe,
- – einer ebenfalls zum Umlauf um jene Zentralachse vorgesehenen zweiten Seitenwandungsscheibe, die in Richtung der Zentralachse axial von der ersten Seitenwandungsscheibe beabstandet ist, und
- – Brückenabschnitten, die sich axial zwischen diesen beiden Seitenwandungsscheiben erstrecken, zur Koppelung der ersten Seitenwandungsscheibe mit der zweiten Seitenwandungsscheibe, wobei
- – sich jede Seitenwandungsscheibe aus mehreren Seitenwandungssegmenten zusammensetzt, die unter Bildung eines Ringes abfolgend aneinandergereiht sind und entlang benachbarter Segmentkanten durch Schweißverbindungsstellen aneinander gebundenen sind,
- – die jeweils in Umfangsrichtung abfolgenden Seitenwandungssegmente als abfolgende Ausschnitte eines Ausgangsmateriales gefertigt sind und dabei unter Belassung von Verbindungsmaterialabschnitten miteinander verkettet sind, und
- – die Brückenabschnitte aus jenen Verbindungsmaterialabschnitten, sowie aus Flankenabschnitten gebildet sind, die entlang einer Segmentkante eines Seitenwandungssegments an dieses winkelig angrenzen.
- A first side wall disc provided for circulation about a central axis,
- A second side wall disc also provided for circulation about that central axis, axially spaced from the first side wall disc in the direction of the central axis, and
- Bridge sections extending axially between these two side wall discs for coupling the first side wall disc with the second side wall disc, wherein
- Each sidewall disk is composed of a plurality of sidewall segments sequentially connected to form a ring and bonded together along adjacent segment edges by weld joints;
- The side wall segments which follow each other in the circumferential direction are made as successive cutouts of a starting material and are linked together while leaving connection material sections, and
- - The bridge sections are formed from those Verbindungsmaterialabschnitten, as well as from flank sections which adjoin an edge along a segment edge of a Seitenwandungssegments to this.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, einen in sich hochsteifen Planetenträger unter geringem Materialverschnitt aus einem schmalen Blechstreifen zu fertigen, wobei sämtliche zur Fertigung des Planetenträgers vorgesehene Materialabschnitte miteinander zu einer Einheit verbunden sind bei welcher im Endprodukt jene zunächst lediglich den Zusammenhalt und die Einheit der Einzelsegmente stiftenden Materialabschnitte im Wege einer plastischen Umformung zu tragenden Bauteilsabschnitten konvertiert sind und zudem im Bereich der Verbindungsstellen der Seitenwandungssegmente auch jene Flankenabschnitte an den Seitenwandungssegmenten verankert sind, welche in Verbindung mit den Verbindungsmaterialabschnitten die beiden Seitenwandungsscheiben miteinander unter Bildung von im Querschnitt Y-förmigen Brücken verbinden.This makes it possible in an advantageous manner, to manufacture a highly rigid planet carrier with a small material waste from a narrow sheet metal strip, all provided for the production of the planet carrier material sections are interconnected to form a unit in which in the end product that initially only the cohesion and unity of In the region of the junctions of the Seitenwandungssegmente also those flank sections are anchored to the Seitenwandungssegmenten, which connect the two Seitenwandungsscheiben in conjunction with the Verbindungsmaterialabschnitten to form cross-sectionally Y-shaped bridges in individual segments ,
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Fertigung des erfindungsgemäßen Materialzuschnitts unter Verwendung eines relativ schmal dimensionierten Bandblechmaterialstreifens. Die quer zu dessen Längsrichtung gemessene Streifenbreite ist dabei vorzugsweise in grober Näherung so bemessen, dass diese der Summe der zweifachen Radialtiefe eines Einzelsegmentes, der Breite eines Flankenabschnittes, sowie in etwa der axialen Baubreite des zu fertigenden Planetenträgers entspricht. Es ist auch möglich mehrere derartige Zuschnittskonzepte in enger Nachbarschaft aus einem größeren Blechmaterial zu fertigen, oder so in dem Ausgangsmaterial zu platzieren dass sich bei diesem größeren Blechmaterial im Ergebnis eine Verschachtelung und damit ein hoher Materialnutzungsgrad ergibt.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the production of the material blank according to the invention is carried out using a relatively narrow-sized strip of strip material strip. The strip width measured transversely to its longitudinal direction is preferably roughly approximated so that it corresponds to the sum of twice the radial depth of a single segment, the width of a flank section, and approximately the axial width of the planet carrier to be produced. It is also possible to produce a plurality of such blanking concepts in close proximity from a larger sheet metal material, or to place them in the starting material such that, as a result, interleaving and thus a high degree of material utilization result in this larger sheet metal material.
Die in Umfangsrichtung abfolgend benachbarten Seitenwandungssegmente werden vorzugsweise miteinander verschweißt. Die Schweißstellen können dabei insbesondere als Kehlnähte, oder als größere runde Schweißzonen ausgebildet werden. Die Schweißstellen können weiterhin derart ausgelegt werden, dass diese auch Teile der Brückenabschnitte erfassen, z. B. jene Randzonen der Brückenabschnitte an welche die Seitenwandungen angrenzen.The circumferentially adjacent adjacent Seitenwandungssegmente are preferably welded together. The welds can be formed in particular as fillet welds, or as larger round weld zones. The welds can continue to be designed so that they also detect parts of the bridge sections, z. B. those edge zones of Bridge sections adjacent to the side walls.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es weiterhin möglich, den erfindungsgemäß konturierten Materialzuschnitt so zu gestalten, dass die Brückenabschnitte Durchbrechungen z. B. in Form von Bohrungen, Rechtecköffnungen oder polygonalen Öffnungen aufweisen. Hierdurch ergibt sich eine Reduktion der Gesamtmasse, sowie des Trägheitsmomentes des Planetenträgers. Zudem wird ein vorteilhafter Durchtritt von Schmierstoffen und Ölnebeln ermöglicht. Diese Durchbrechungen können insbesondere in der Art von Langlöchern gestaltet sein, deren schmale Innenenden gerundet ausgebildet sind. Auch die Seitenwandungsscheiben können mit Durchbrüchen versehen sein, welche die Gesamtmasse des Planetenträges reduzieren.According to a particularly preferred embodiment of the invention, it is also possible to make the material contour contoured according to the invention so that the bridge sections openings z. B. in the form of holes, rectangular openings or polygonal openings. This results in a reduction of the total mass, and the moment of inertia of the planet carrier. In addition, an advantageous passage of lubricants and oil mist is made possible. These openings can be designed in particular in the manner of elongated holes, whose narrow inner ends are rounded. The Seitenwandungsscheiben can be provided with openings, which reduce the total mass of Planetenträges.
Die Brückenabschnitte werden gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorzugsweise so gestaltet, dass diese bei Betrachtung aus Richtung der Zentralachse in Verbindung mit den Flankenabschnitten eine sich zum Außenumfang des Planetenträgers hin öffnende Y-Struktur bilden.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the bridge sections are preferably designed in such a way that, when viewed from the direction of the central axis in conjunction with the flank sections, they form a Y-structure which opens toward the outer circumference of the planet carrier.
Alternativ zu der oben beschriebenen Gestaltung der Brückenabschnitte als im Querschnitt Y-förmige Säulen, können diese auch so realisiert werden, dass jeder Brückenabschnitt bei sich Betrachtung aus Richtung der Zentralachse zum Außenumfang des Planetenträgers hin nicht direkt keilartig, sondern rinnenartig öffnet. Es sind auch Brückenabschnitts-Querschnitte möglich, die sich zumindest abschnittsweise an dem Kopfkreis der Planetenräder orientieren und dabei Taschen Wandungen bilden in welchen Planetenräder eng umhaust aufgenommen sind.As an alternative to the above-described design of the bridge sections as Y-shaped columns in cross-section, they can also be realized so that each bridge section when viewed from the direction of the central axis to the outer periphery of the planet carrier out not wedge-like, but trough-like manner. There are also bridge section cross-sections possible, which are at least partially oriented to the tip circle of the planet gears and thereby form pockets walls in which planet gears are taken close umhaust.
An den Brückenabschnitten und an den Seitenwandungssegmenten können in vorteilhafter Weise Positioniergeometrien ausgebildet werden, welche bei Erreichen der Sollpositionen der einzelnen Bauteilsabschnitte eine gegenseitigen Positionierung und Verkettung dieser Bauteilsabschnitte aneinander bewirken.Positioning geometries can be formed on the bridge sections and on the sidewall segments in an advantageous manner, which effect a mutual positioning and linking of these component sections to one another when the setpoint positions of the individual component sections are reached.
Bei der oben genannten Gestaltung der Brückenabschnitte als im Querschnitt Y-förmige Säulen kann jeder Brückenabschnitt so gefertigt werden, dass dessen aus dem ursprünglich die Segmente verbinden Verbindungsmaterialabschnitt gebildeter Bereich eine erste, eine zweite und eine dritte Biegezone umfasst, wobei durch Umformung des den jeweiligen Brückenabschnitt bildenden ursprünglichen Materialabschnitts eine Verkürzung der Verbindungsstrecke zwischen den in Umfangsrichtung abfolgenden Seitenwandungssegmenten erreicht wird und die abfolgenden Seitenwandungsegmente dabei derart eng benachbart angeordnet sind, dass sich diese zur Seitenwandungsscheibe zusammenschließen und in dieser Position dann über jeweils eine Schweißnaht miteinander verbindbar sind.In the above-mentioned design of the bridge sections as Y-shaped columns in cross section, each bridge section can be made such that its region formed from the originally connecting segments connecting material portion comprises a first, a second and a third bending zone, wherein by forming the respective bridge section forming the original material section a shortening of the connecting distance between the circumferentially succeeding Seitenwandungssegmenten is achieved and the subsequent Seitenwandungsegmente are arranged closely adjacent so that they merge together for Seitenwandungsscheibe and in this position are then connected to each other via a weld.
Der erfindungsgemäße Planetenträger kann in vorteilhafter Weise derart gestaltet werden, dass wenigstens eine der sich aus Segmenten zusammensetzenden Seitenwandungsscheiben als Ringscheibe ausgebildet ist, die dann in fertig gestelltem Zustand des Planetenträgers eine zentrale Bohrung umsäumt.The planet carrier according to the invention can be designed in an advantageous manner such that at least one of the composing of segments Seitenwandungsscheiben is designed as an annular disc, which then surrounds in fertigeteem state of the planet carrier a central bore.
Das erfindungsgemäße Konzept wird in vorteilhafter Weise zur Fertigung eines Planetenträgers herangezogen, bei welchem sich jede Seitenwandungsscheibe aus vier Segmenten zusammensetzt. Das erfindungsgemäße Konzept eignet sich jedoch auch für die Umsetzung mit mehreren Segmenten, insbesondere drei oder auch fünf Segmenten.The inventive concept is used in an advantageous manner for the production of a planet carrier, in which each Seitenwandungsscheibe composed of four segments. However, the inventive concept is also suitable for implementation with multiple segments, in particular three or even five segments.
Es ist weiterhin auch möglich, das erfindungsgemäße Konzept in einer Weise umzusetzen, bei welcher die einzelnen Segmentkonturen unterschiedlich sind, oder zudem profiliert ausgebildet, insbesondere auch noch mit Sicken und ggf. Durchbrüchen versehen sind. Weiterhin ist es in vorteilhafter Weise möglich, in dem Materialzuschnitt durch plastische Umformung Zonen mit erhöhter Wanddicke zu realisieren, so dass beispielsweise im Bereich der später zur Aufnahme der Planetenachsen vorgesehenen Bohrungen eine Wandungsverdickung vorliegt, welche zu einer Reduzierung der Flächenpressung im Auflagebereich und zu einer lokalen Aussteifung der jeweiligen Seitenwandungsscheibe führt.Furthermore, it is also possible to implement the concept according to the invention in a manner in which the individual segment contours are different or, moreover, profiled, in particular also provided with beads and possibly apertures. Furthermore, it is advantageously possible to realize in the material blank by plastic deformation zones with increased wall thickness, so that, for example, in the area of the later provided for receiving the planetary axes holes wall thickness, which leads to a reduction of the surface pressure in the support area and a local Stiffening the respective Seitenwandungsscheibe leads.
Die eingangs angegebene Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Planetenträgers der eine zum Umlauf um eine Zentralachse vorgesehene erste Seitenwandungsscheibe, sowie eine ebenfalls zum Umlauf um jene Zentralachse vorgesehene zweite Seitenwandungsscheibe umfasst, die in Richtung der Zentralachse axial von der ersten Seitenwandungsscheibe beabstandet ist, und über Brückenabschnitte mit der ersten Seitenwandungsscheibe verbunden ist, und sich dabei jede der Seitenwandungsscheiben aus mehreren in Umfangsrichtung entlang von Segmentkanten abfolgend aneinander gebundenen Seitenwandungssegmenten zusammensetzt, wobei im Rahmen eines Materialbearbeitungsschrittes die jeweils abfolgenden Seitenwandungssegmente als Ausschnitte eines Ausgangsmateriales gefertigt werden, derart, dass die Seitenwandungssegmente unter Belassung eines Verbindungsmaterialabschnitts miteinander verkettet sind, wobei im Rahmen eines zeitlich nachfolgenden Umformschrittes jene oben genannten Brückenabschnitte aus dem Verbindungsmaterialabschnitt, sowie Flankenabschnitten gefertigt werden, die sich im Bereich der Segmentkanten winklig an die Seitenwandungssegemente anschließen.The above-mentioned object is also achieved according to a further aspect of the present invention by a method for producing a planetary carrier which comprises a first side wall disk provided for circulation about a central axis, and a second side wall disk likewise provided for circulation about that central axis, which extends in the direction of the central axis axially spaced from the first side wall disc and connected to the first side wall disc via bridge portions, each of the side wall discs being composed of a plurality of sidewall segments sequentially bonded to one another along segment edges, wherein in a material processing step the respective successive sidewall segments are sections of a stock material be manufactured, such that the Seitenwandungssegmente are concatenated, leaving a Verbindungsmaterialabschnitts together, wherein in the context of a temporally subsequent forming step those above bridge sections from the Connecting material section, as well as flank sections are made, which adjoin the Seitenwandungssegemente at an angle in the region of the segment edges.
Der zunächst mit einer speziellen Konturierung gefertigte relativ schmale Segmentketten-Zuschnitt umfasst alle Materialabschnitte des zu fertigenden Planetenträgers und hält diese in der Art einer im wesentlichen starren, zunächst flachen Kette zusammen. Die Positionierung der einzelnen Materialabschnitte zueinander erfolgt durch plastische Umformung des Zuschnitts, primär unter Bildung von Biegezonen mit einem relativ geringen Umformgrad, d. h. einer auf eine geradlinige Abkantzone beschränkten Biegung von weniger als 180°, insbesondere 90° um eine im wesentlichen geradlinige Biegeachse.The initially manufactured with a special contouring relatively narrow segment chain blank includes all material sections of the planetary carrier to be produced and holds them together in the manner of a substantially rigid, initially flat chain. The positioning of the individual sections of material to each other by plastic deformation of the blank, primarily to form bending zones with a relatively low degree of deformation, d. H. a limited to a straight Abkantzone bending of less than 180 °, in particular 90 ° about a substantially rectilinear bending axis.
Das Ausgangsmaterial kann insbesondere im Rahmen eines dem Schneid- oder Stanzvorgang vorausgehenden Bearbeitungsschrittes geprägt und profiliert werden, so dass z. B. Zonen mit Materialverdickungen oder Sicken entstehen. Hierdurch wird es möglich die Strukturfestigkeit des Planetenträgers weiter zu erhöhen.The starting material can in particular be embossed and profiled in the course of a cutting or punching operation preceding processing step, so that z. B. zones with material thickening or beads arise. This makes it possible to further increase the structural strength of the planet carrier.
Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:Further details and features of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the drawings. It shows:
Ausführliche Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures
Die Darstellung nach
Jede der beiden Seitenwandungsscheiben
Das zur Fertigung des Planetenträgers verwendete Ausgangsmaterial ist dabei ein Blechmaterial, insbesondere ein schmaler Bandblechmaterialstreifen. Die in Umfangsrichtung abfolgend benachbarten Seitenwandungssegmente
Wie aus der Darstellung nach
Die Brückenabschnitte
An den Brückenabschnitten
Jeder Brückenabschnitt
In dem jeweils zur Bildung eines kompletten Planetenträgers vorgesehenen Zuschnitt sind alle Segmente
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind beide Seitenwandungsscheiben
Die Darstellungen nach den
In den Seitenwandungssegmenten
Die Darstellung nach
Die Darstellungsgruppe nach
Für die Fertigung eines Planetenträgers für vier Planetenräder wird der Träger so konzeptioniert, dass jede Seitenwandungsscheibe
Im Rahmen eines Schneidschrittes S1 erfolgt ein Heraustrennen des Zuschnitts aus dem Ausgangsmaterial unter Bildung einer Kette die insgesamt acht abfolgende und untereinander verbundene Seitenwandungssegmente
Im Rahmen eines Biegeumformschrittes S2 werden dann vorzugsweise zunächst die Flankenabschnitte
In die nunmehr gefertigten zusammenhängenden Torussegmente können dann die Bohrungen zur Aufnahme der Planetenachsbuchsen eingebracht werden. Diese Bohrungen können auch wie hier im Schritt S2 angedeutet schon im Wege der Zuschnittsbildung in die Seitenwandungssegmente eingebracht werden, oder auch erst im Rahmen späterer Bearbeitungsschritte, z. B. wenn die Hauptgeometrie des Planetenträgers nach Erkalten der Schweißstellen feststeht.In the now manufactured contiguous torus segments then the holes for receiving the Planetenachsbuchsen can be introduced. These holes can also be introduced as already indicated in step S2 already in the way of cutting formation in the Seitenwandungssegmente, or only in the context of subsequent processing steps, eg. B. if the main geometry of the planet carrier is established after cooling the welds.
Die Torussegmentkette TSK wird nunmehr in eine Matrize eingelegt, in welcher die Materialabschnitte
Die im Wege der plastischen Umformung nach S4 entsprechend positionierten Abschnitte des Planetenträgers
Der so gefertigte Planetenträger
Die Darstellung nach
Die Darstellung nach
Die Lagerung der Planeten
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE102016203157.0A DE102016203157A1 (en) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | Planet carrier, and method for producing the same |
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US20200171577A1 (en) * | 2018-12-04 | 2020-06-04 | Rolls-Royce Plc | Method of manufacturing a planet carrier of a gearbox |
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