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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Umlaufrädergetriebe mit einem Planetenträger der eine erste Planetenanordnung in einer ersten Verzahnungsebene, sowie eine zweite Planetenanordnung in einer zweiten Verzahnungsebene trägt, wobei wenigstens ein Planet der ersten Planetenanordnung mit einem Planeten der zweiten Planetenanordnung im Bereich des Planetenträgers getrieblich gekoppelt ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung dabei auf eine Ausführung dieses Umlaufrädergetriebe für ein elektromechanisch angetriebenes Kraftfahrzeug, wobei das Umlaufrädergetriebe als Reduktionsgetriebe mit einem integrierten Stirnraddifferential ausgeführt ist.
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Aus
DE 10049564 A ist ein Umlaufrädergetriebe Art bekannt. Bei diesem bekannten Getriebe setzt sich der Planetenträger aus einem Basiselement und einem daran angesetzten Deckel zusammen. Das Basiselement bildet Taschen, in welchen die Planeten eines ersten Planetensatzes sitzen. Die Planeten des zweiten Planetensatzes sitzen in einem Zwischenraum zischen dem Basiselement und dem angesetzten Deckel. Die Koppelung des Deckels mit dem Basiselement erfolgt durch Stege die integral mit dem Basiselement ausgebildet sind und die zweite Verzahnungsebene überbrücken.
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Aus
DE 740 15 23 A ist ein Planetenträger für ein Umlaufrädergetriebe bekannt, der ebenfalls Planeten in zwei Verzahnungsebenen stützt, wobei der Planetenträger derart ausgebildet ist, dass dieser als einstückiges Bauteil drei axial abfolgende und jeweils Planetenbolzen tragende Wandungen bildet.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umlaufrädergetriebe zu schaffen, dessen Planeten vorteilhaft radial abgestützt sind und das sich durch einen robusten, kompakten und kostengünstig realisierbaren Aufbau auszeichnet.
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Erfindungsgemäße Lösung Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Umlaufrädergetriebe, mit:
- – ersten Planeten, die in einer ersten Planetenebene angeordnet sind,
- – zweiten Planeten, die in einer zweiten Planetenebene angeordnet sind, und
- – einem zum Umlauf um eine Getriebeachse vorgesehenen Planetenträger mit einer Trägerwandung die sich in einem Zwischenbereich zwischen der ersten Planetenebene und der zweiten Planetenebene erstreckt, und
- – Planetenbolzen zur Lagerung der ersten und/oder der zweiten Planeten,
wobei
- – an die Trägerwandung eine Stegstruktur angebunden ist, die sich in Richtung der Getriebeachse erstreckt,
- – die Stegstruktur eine Stützstruktur trägt die sich radial zur Getriebeachse erstreckt,
- – die Stützstruktur eine zur Aufnahme eines Abschnitts des Planetenbolzens vorgesehene Bohrung aufweist,
- – der Planetenbolzen auf einer der Trägerwandung abgewandten Seite der Stützstruktur einen axialen Überstand bildet, und
- – dieser Überstand in eine Bohrung einer Trägerplatte vordringt, die an die Stützstruktur angesetzt ist.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Umlaufrädergetriebe zu schaffen, bei welchem die für die Positionierung der Planeten der ersten und/oder der zweiten Verzahnungsebene maßgeblichen Geometrien an einem einzigen, hochsteifen Integralteil ausgebildet werden können und über die angesetzte Trägerplatte eine zusätzliche Abstützung der Planetenbolzen und Kraftableitung aus diesen bewerkstelligt werden kann.
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Der Planetenträger kann in vorteilhafter Weise derart aufgebaut sein, dass dieser einen ersten Trägerwandungsabschnitt, einen zweiten Trägerwandungsabschnitt und einen dritten Trägerwandungsabschnitt umfasst. Der erste Trägerwandungsabschnitt und der zweite Trägerwandungsabschnitt werden dabei vorzugsweise durch ein Basisteil als einstückige Bestandteile desselben gebildet, wogegen der dritte Trägerwandungsabschnitt durch die an das Intergralteil angesetzte Trägerplatte gebildet ist.
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Die oben genannte, die Stegstrukturen tragende Trägerwandung entspricht dabei dem zweiten Trägerwandungsabschnitt, der sich hierbei axial zwischen dem ersten und dem zweiten Trägerwandungsabschnitt befindet.
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Die den dritten Trägerwandungsabschnitt darstellende Trägerplatte kann dann ein Deckelelement bilden, das die zweite Planetenebene auf einer der (mittigen) Trägerwandung abgewandten Seite abschließt. Dieses Deckelelement trägt dann die in entsprechende Bohrungen des Deckelelements vordringenden Abschnitte der Planetenbolzen.
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Die sich in Richtung der Getriebeachse erstreckenden Stegstrukturen und die durch diese getragenen Stützstrukturen sind vorzugsweise so gestaltet, dass diese mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete und sich in der zweiten Planetenebene erstreckende Taschen bilden. Die Stegstrukturen bilden dabei die Taschenwandungen und die Stützstrukturen bilden dabei die Taschenböden.
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Die so durch die Steg- und die Stützstrukturen gebildeten Taschen sind dann in einem dem ersten Trägerwandungsabschnitt abgewandten Endbereich durch ihre Taschenböden abgeschlossen. In der so durch die Steg- und Stützstrukturen gebildeten jeweiligen Tasche jeweils ein Planet der zweiten Verzahnungsebene aufgenommen. Die als Deckelement fungierende Trägerplatte ist dann an jeweils dem Tasscheninneren abgewandte Deckelsitzflächen der Taschenböden angesetzt.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die ersten sowie auch die die zweiten Planeten auf Planetenbolzen gelagert, die dann in Bohrungen des Basisteils in enger Passung aufgenommen sind. Die Planeten sitzen dabei vorzugsweise über Wälzlager, insbesondere Nadellager auf jenen Planetenbolzen.
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Das erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe ist vorzugsweise so ausgebildet, dass der erste Trägerwandungsabschnitt, der zweite Trägerwandungsabschnitt, die Taschenwandungen, sowie die Taschenböden durch ein Integralteil gebildet sind. Dieses Integralteil ist dabei wiederum vorzugsweise aus einem Gusswerkstoff, insbesondere einem Kugelgraphit-Stahlgusswerkstoff gefertigt. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich jenes Integralteil als Schmiedebauteil, oder auch als geschweißtes Bauteil z.B. aus mehreren Blechumformteilen zu fertigen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Basisteil derart ausgebildet, dass der jeweilige Tasschenboden eine Aufnahmebohrung bildet in welcher ein entsprechender Abschnitt eines Planetenbolzens sitzt.
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Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich den jeweiligen Planetenbolzen derart verlängert auszubilden, dass sich dieser auf einer dem Tascheninneren abgewandten Seite über die durch den Taschenboden gebildete Deckelsitzfläche erhebt, wobei dann das Deckelelement den Überstand des jeweiligen Planetenbolzens mit einer entsprechenden Pass-Bohrung aufnimmt. Hierdurch ergibt sich eine präzise Positionierung des Deckelelements sowie eine hochbelastbare drehfeste Koppelung des Deckelelements mit dem Basisteil. Zudem leistet das Deckelelement auch noch einen Festigkeitsbeitrag bei der Abstützung der in den Taschenböden sitzenden Abschnitte der Planetenbolzen.
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Gemäß einem weiteren besondern Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Umlaufrädergetriebe derart auszubilden, dass die zweite Verzahnungsebene in einem zwischen den Taschen liegenden Zwischenbereich die Komponenten eines Stirnraddifferentialgetriebes beherbergt. Hierdurch ergibt sich in besonders vorteilhafter Weise die Möglichkeit, einen verzweigten Leistungsabgriff aus dem Umlaufrädergetriebe in jener Verzahnungsebene zu bewerkstelligen, in welcher über die zweiten Planeten eine Drehmomentenerhöhung bewirkt wird. Ein Sonnenrad des Stirnraddifferentialgetriebes kann sich dabei zwischen den Taschenböden auf dem gleichen Axialniveau wie diese befinden. So kann auch dieser Bauraumbereich zur Realisierung einer hohen Teiledichte herangezogen werden. Das auf die Taschenböden aufgesetzte Deckelelement schließt dann die zweite Verzahnungsebene ab.
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Die Taschen werden vorzugsweise derart ausgebildet, dass jede der Taschen eine im Radialschnitt U-förmige Struktur generiert, wobei dann der darin aufgenommene Planet ein Stirnrad ist, dessen Verzahnung abschnittsweise zum Umfangsbereich des Basisteils hin freiliegt. Dieser Planet kann dann beispielsweise radial von innen her in ein Hohlrad eingreifen das sich in der zweiten Verzahnungsebene erstreckt und den Planetenträger koaxial zu diesem umgreift.
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Eine besonders hohe Grundübersetzung des Umlaufrädergetriebes kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, indem der in der jeweiligen Tasche aufgenommene Planet drehfest mit einem gleichachsig in der ersten Verzahnungsebene angeordneten Planeten gekoppelt ist. Der in der ersten Verzahnungsebene angeordnete erste Planet hat vorzugsweise einen größeren Wälzkreisdurchmesser als der zweite Planet. Der erste und der zweite Planet können dabei als Stufenplanet gestaltet sein, der entweder als einstückiger Planet gefertigt ist, oder aus zwei drehfest miteinander gekoppelten Einzelrädern zusammengefügt ist.
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Das Deckelelement kann in vorteilhafter Weise so gestaltet sein, dass dieses eine Lagerbohrung bereitstellt, zur Aufnahme einer zur Umlaufachse des Planetenträgers konzentrischen Lagereinrichtung. In dieser Lagereinrichtung kann dann eine zur Lagerachse gleichachsige Welle oder ein Sonnenrad radial gestützt werden. Es kann auch über dieses Deckelelement der Planetenträger radial gestützt werden.
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Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, das Deckelelement so zu gestalten, dass dieses am Außenumfang eine Verzahnung bereitstellt die es ermöglicht, über das Deckelelement auch ein Parksperrrad zu realisieren das über ein Rastglied schaltbar festlegbar ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebe sind zwei Planetensätze vorgesehen. Diese Planetensätze sind gemeinsam in dem Planetenträger gelagert jedoch in benachbarten ersten und zweiten axial abfolgenden Verzahnungsebenen nebeneinander angeordnet, wobei ein Planetensatz der ersten Verzahnungsebene auch in die zweite Verzahnungsebene übergreift und dort in einer verzahnenenden Wirkverbindung mit dem anderen Planetensatz steht. Bei dem erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebe bildet der Planetenträger wenigstens eine Tasche für eines der übergreifenden Planetenräder, und der Boden dieser Tasche weist zugleich ein Auge auf, für die Lagerung des Bolzens dieses übergreifenden Planetenrades. Der Bolzen ragt axial über das Auge des als Steg fungierenden Taschenbodens hinaus und in ein weiteres Auge des Deckelelements hinein. Das die beiden Verzahnungsebenen übergreifende Planetenrad kann insbesondere als Stufenplanet oder als „langer“ Planet gestaltet sein.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Explosionsdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaues eines erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes mit einem Planetenträger der eine erste und eine zweite Planetenanordnung in axial abfolgenden Verzahnungsebenen trägt;
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2 eine Axialschnittdarstellung zur weiteren Veranschaulichung des Aufbaus des erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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Die Darstellung nach 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes für ein Kraftfahrzeug.
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Dieses Umlaufrädergetriebe, besteht aus ersten Planeten P1, die in einer ersten Planetenebene E1 angeordnet sind, zweiten Planeten P2, die in einer zweiten Planetenebene E2 angeordnet sind, einem zum Umlauf um eine Getriebeachse vorgesehenen Planetenträger C mit einer Trägerwandung C2` die sich in einem Zwischenbereich zwischen der ersten Planetenebene E1 und der zweiten Planetenebene E2 erstreckt, und Planetenbolzen B zur Lagerung der ersten und/oder der zweiten Planeten P1, P2.
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Das erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe ist derart ausgebildet, dass die Trägerwandung C2´ eine Stegstruktur T1´ trägt, die sich in Richtung der Getriebeachse X erstreckt, wobei die Stegstruktur T1´ eine Stützstruktur T2A trägt die sich radial zur Getriebeachse X erstreckt, und die Stützstruktur T2A eine zur Aufnahme eines Abschnitts des Planetenbolzens B vorgesehene Bohrung T3 aufweist. Die Planetenbolzen B sind derart in das Umlaufrädergetriebe eingebunden, dass diese auf der, der Trägerwandung C2´abgewandten Seite der Stützstruktur einen axialen Überstand bilden, wobei dieser jeweilige Überstand in eine Bohrung T4 einer Trägerplatte C3´ vordringt, die an die Stützstruktur T2A angesetzt ist.
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Die Stegstruktur T1´ und die Stützstruktur T2A bilden eine durch die Trägerwandung C2´ getragene Tasche T, wobei die Stegstruktur T1´ hierbei eine sich axial erstreckende Taschenwandung T1 der jeweilige Tasche T bildet und die Stützstruktur T2A in einem der Trägerwandung C2´ abgewandten Endbereich der Taschen T den Taschenboden T2 bildet, welcher die Tasche T abschließt.
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In der jeweiligen Tasche T ist ein zweiter Planet P2 der zweiten Verzahnungsebene E2 aufgenommen, und die Trägerplatte C3´ bildet ein Deckelement GD, das an die Taschenböden T2 an jeweils dem Tasscheninneren abgewandte Deckelsitzflächen T2´ angesetzt ist. Der Planetenträger umfasst einen ersten Trägerwandungsabschnitt C1, eine zweiten Trägerwandungsabschnitt C2, und einen dritten Trägerwandungsabschnitt C3, wobei der erste und der zweite Trägerwandungsabschnitt, sowie die die Taschenwandungen T1, und die Taschenböden T2 durch ein einstückiges Basisteil GC gebildet sind und der dritte Trägerwandungsabschnitt C3 ist durch die Trägerplatte C3´ gebildet, welche an die durch das Basisteil GC bereitgestellten Taschenböden T2 angesetzt ist.
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Die ersten und die zweiten Planeten P1, P2 sind über Nadellager auf den Planetenbolzen B gelagert. Der erste Trägerwandungsabschnitt C1, der zweite Trägerwandungsabschnitt C2, die Taschenwandungen T1, sowie die Taschenböden T2 sind durch ein Integralteil GC gebildet das hier als aus einem Gusswerkstoff gefertigt ist.
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Der jeweilige Tasschenboden T2 bildet eine Aufnahmebohrung T3 in welcher ein entsprechender Abschnitt eines Planetenbolzens B in enger Passung sitzt. Der jeweilige Planetenbolzen B ist derart verlängert ausgebildet, dass sich dieser auf einer dem Tascheninneren abgewandten Seite über die durch den Taschenboden T2 gebildete Deckelsitzfläche T2´erhebt. Der Deckel GD nimmt den Überstand des jeweiligen Planetenbolzens B mit einer entsprechenden Bohrung T4 auf.
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Die zweite Verzahnungsebene E2 beherbergt in einem zwischen den Taschen T liegenden Zwischenbereich die Komponenten eines Stirnraddifferentialgetriebes SD. Dieses Stirnraddifferentialgetriebe umfasst eine Planetenanordnung P3 die sich in der zweiten Verzahnungsebene E2 erstreckt, sowie ein erstes und ein zweites Sonnenrad S1, S2. Die beiden Sonnenräder S1, S2 sind über die Planetenanordnung P3 miteinander gegensinnig drehbar gekoppelt. Die Planeten der Planetenanordnung P3 sind an dem Planetenträger C ebenfalls über Planetenbolzen B2 gelagert. Diese Planetenbolzen B2 sitzen in Bohrungen des zweiten Trägerwandungsabschnitts C2, sowie des dritten Trägerwandungsabschnitts C3. Die Axialposition des zweiten Sonnenrades S2 ist so abgestimmt, dass sich dieses auf dem Axialniveau der Taschenböden T2 erstreckt. Das Stirnraddifferential SD ist von einer Bauart, bei welcher durch Profilverschiebung an den Sonnenrädern S1, S2 erreicht wird, dass die Planeten der Planetenanordnung P3 auf dem Axialniveau des ersten Sonnenrades S1 miteinander in Eingriff stehen können, ohne dass dabei der „längere“ Planet, welcher radial von außen her in das zweite Sonnenrad S2 eingreift mit dem ersten Sonnenrad S1 kollidieren würde. Bezüglich dieses Getriebekonzepts, insbesondere bezüglich des Zahneingriffs der Planeten und der Sonnenräder wird auf die auf die Anmelderin zurückgehende
DE 10 2012 222 223 A1 verwiesen. Eine Besonderheit bei dem hier gezeigten Umlaufrädergetriebe besteht darin, dass der innerhalb der zweiten Verzahnungsebene E2 zwischen den Taschen T verbleibenden Bauraum die Komponenten des Stirnraddifferentialgetriebes in der zweiten Verzahnungsebene aufnimmt.
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Die Taschenböden T2 erstrecken sich wie oben ausgeführt auf einem Axialniveau in welchem sich das Sonnenrad S2 des Stirnraddifferentialgetriebes SD befindet. Das Deckelelement GD fungiert für dieses zweite Sonnenrad S2 als Axialanschlag und Radiallagerträger und schließt die zweite Verzahnungsebene E2 axial ab.
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Jede der Taschen T bildet eine im Radialschnitt U-förmige Struktur. Der in dieser Tasche sitzende Planet P2 ist als Stirnrad ausgebildet dessen Verzahnung abschnittsweise zum Umfangsbereich des Basisteils GC hin freiliegt. Die Taschenwandung T1 ist relativ nahe an den Umkreis des Planeten P2 herangeführt. Dieser Planet P2 greift radial von innen her in ein hier nicht weiter dargestelltes Hohlrad ein, das sich in der zweiten Verzahnungsebene E2 erstreckt. Der in der jeweiligen Tasche T2 aufgenommene Planet P2 ist über einen Wellenzapfen drehfest mit einem gleichachsig in der ersten Verzahnungsebene angeordneten Planeten P1 gekoppelt. Diese Planeten P1,P2 können auch als einstückige Stufenplaneten oder sog. „lange“ und zwei Verzahnungsebenen erfassende Planeten ausgebildet sein.
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Das Deckelelement GD stellt eine Lagerbohrung bereit in welcher ein Flanschabschnitt des zweiten Sonnenrades S2 drehbar gelagert ist. Diese Lagerbohrung wird von einem Bund GD1 umsäumt. Auf diesem Bund GD1 sitzt wie in Verbindung mit Figur 2 noch ersichtlich werden wird ein Wälzlager L4 zur radialen Lagerung des Planetenträgers C. Obgleich hier nicht erkennbar ist es möglich, das Deckelement GD mit einer Verzahnung zu versehen und über das Deckelelement GD ein Parksperrenrad zu realisieren.
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Die axiale Fixierung des Deckelementes GD kann über Schrauben B3 bewerkstelligt werden die hier in Gewindebohrungen B4 eingeschraubt werden, welche in der Wandung der Taschen T ausgebildet sind.
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Die Darstellung nach 2 veranschaulicht den Aufbau des erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes im Axialschnitt. Wie bereits zu 1 ausgeführt umfasst das Umlaufrädergetriebe, erste Planeten P1, die in der ersten Planetenebene E1 angeordnet sind, zweite Planeten P2, die in der zweiten Planetenebene E2 angeordnet sind, und einen Planetenträger C. Der Planetenträger C umfasst einen ersten Trägerwandungsabschnitt C1 zur Bereitstellung einer ersten radial stützenden Wandung, einen zweiten Trägerwandungsabschnitt C2 zur Bereitstellung einer zweiten radial stützenden Wandung die von dem ersten Trägerwandungsabschnitt C1 axial beabstandet ist, und einen dritten Trägerwandungsabschnitt C3 zur Bereitstellung einer dritten radial stützenden Wandung, die von dem zweiten Trägerwandungsabschnitt C2 axial beabstandet ist.
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Der erste und der zweite Trägerwandungsabschnitt C1, C2 werden durch das Basisteil GC und der dritte Wandungsabschnitt C3 durch ein Deckelelement GD gebildet. Der zweite Trägerwandungsabschnitt C2 trägt dabei mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Taschen T, die jeweils eine sich in der zweiten Verzahnungsebene E2 axial erstreckende Taschenwandung T1 aufweisen und in einem dem ersten Trägerwandungsabschnitt C1 abgewandten Endbereich durch sich radial erstreckende Taschenböden T2 abgeschlossen sind. In der jeweiligen Tasche T ist ein Planet P2 der zweiten Verzahnungsebene E2 aufgenommen, und das Deckelelement C3 ist an die Taschenböden T2 an jeweils dem Tasscheninneren abgewandte Deckelsitzflächen T2´angesetzt.
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Die ersten und die zweiten Planeten P1, P2 sind über Nadellager L2 auf Planetenbolzen B gelagert. Der erste Trägerwandungsabschnitt C1, der zweite Trägerwandungsabschnitt C2, die Taschenwandungen T1, sowie die Taschenböden T2 sind durch das Integralteil GC gebildet das hier als aus einem Gusswerkstoff gefertigt ist.
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Die Planeten P1 der ersten Verzahnungsebene E1 sind torsionssteif mit den Planeten P2 der zweiten Verzahnungsebene P2 gekoppelt. Diese die beiden Ebenen E1, E2 axial übergreifende Zahnradstruktur bildet einen Stufenplaneten. Der Antrieb des Stufenplaneten wird über ein Sonnenrad S3 bewerkstelligt, das radial von innen her in die Planeten P1 der ersten Verzahnungsebene E1 eingreift. Die zweiten Planeten P2 greifen radial von innen her in ein hier nicht weiter dargestelltes stationäres Hohlrad ein, das sich in der zweiten Verzahnungsebene E2 erstreckt. Die den zweiten Planeten P2 beherbergende Tasche T ist zum ersten Planeten P1 hin axial offen. Der aus den beiden Planeten P1, P2 gebildete Stufenplanet ist radial an der ersten Trägerwandung C1 und im Auge des Taschenbodens T2 abgestützt. In dem zwischen den Taschen T verbleibenden Innenraum des Planetenträgers ist das Stirnraddifferentialgetriebe SD aufgenommen. Die Sonnenräder S1, S2 sind aneinander zentriert und zudem radial in dem zweiten Trägerwandungsabschnitt C2 sowie dem dritten Trägerwandungsabschnitt C3 abgestützt. Diese beiden Trägerwandungsabschnitte C2, C3 bilden auch die Axialanschläge für diese beiden Sonnenräder S1, S2 des Stirnraddifferentialgetriebes.
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Die Planetenbolzen B durchsetzen die Taschenböden T2 axial unter Bildung eines Überstandabschnittes. Dieser Überstandabschnitt greift dann in eine Passbohrung des Deckels GD ein und zentriert diesen unter drehfester Koppelung desselben mit dem Basisteil GC.
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Die Planetenbolzen B sind mit Zentralbohrungen versehen, zur Zuleitung von Schmieröl in den Bereich der Lager L2. Die Einspeisung des Schmierstoffes erfolgt durch einen Fangring R der einen radial nach innen offenen Fangkanal bildet, welcher über Steckzapfenkanäle R1 mit dem Innenbereich der Planetenbolzen B kommuniziert. Der Schmieröleintrag in die Planetenbolzen B erfolgt hierbei durch Zentrifugaleffekte.
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Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes als Reduktionsgetriebe mit integriertem Achsdifferential eines elektromotorisch angetrieben Kraftfahrzeuges ist wie folgt:
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Das von einem hier nicht weiter dargestellten Elektromotor generierte Antriebsdrehmoment wird in das Sonnenrad S3 über dessen Innenverzahnung SZ3 eingekoppelt. Das Sonnenrad S3 greift radial von innen her in die Planeten P1 ein und treibt diese Planeten P1. Die Planeten P1 sind über die Nadellager L2 auf den Planetenbolzen B gelagert. Die Planetenbolzen B sind beidseitig in den Radialwandungen C1, T2 und C3 des Planetenträgers C abgestützt. Der Planetenträger C ist hierbei als gebaute Struktur gestaltet, er besteht aus einem Integralteil GC und dem axial angesetzten Deckelelement C3. Der Planet P1 ist torsionssteif mit dem Planeten P2 gekoppelt. Dies wird erreicht, indem am Planeten P2 ein axial über seine Stirnverzahnung überstehender Buchsenabschnitt ausgebildet ist, der eine flache Außenverzahnung trägt die in eine komplementäre Innenverzahnung des ersten Planeten P1 eingreift. Der zweite Planet P2 greift radial von innen her in ein den Planetenträger C auf dem Axialniveau der zweiten Verzahnungsebene E2 umgreifendes Hohlrad ein. Aufgrund der Drehung des zweiten Planeten P2 relativ zu diesem Hohlrad wandert der Planet P2 entlang des Innenumfangs des Hohlrades und nimmt über den Planetenbolzen B den Planetenträger C mit. Der Planetenträger C trägt in einem Zwischenraum zwischen den Taschen T ein Stirnraddifferential SD. Die kinematische Koppelung dieses Stirnraddifferentials SD mit dem Planetenträger C erfolgt über die Planetenbolzen B2 des Stirnraddifferentials SD. Diese Bolzen B2 sitzen in Bohrungen die in der mittleren Trägerwand C2, sowie dem Deckelement C3 ausgebildet sind. Auf diesen Bolzen B2 sitzen die Planeten P3 des Stirnraddifferentials SD. Ein Teil der Planeten P3 greift radial von außen her in das erste Sonnenrad S1 ein, ein weiterer Teil der Planeten P3 greift radial von außen her in das zweite Sonnenrad S2 ein. Diese Planten P3 sind dann paarweise gegensinnig drehbar gekoppelt, so dass im Ergebnis eine gegensinnig drehbare Koppelung der Sonnenräder S1, S2 erreicht wird. Die Sonnenräder S1, S2 sind mit einer Innenverzahnung S1Z, S2Z versehen. Über diese Innenverzahnungen S1Z, S2Z wird ein Drehmomentenabgriff zu einer linken und einer rechten Radantriebswelle, oder zu einer Vorderachse und einer Hinterachse bewerkstelligt.
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Es ist möglich, die in die Verzahnung SZ3 des dritten Sonnenrades S3 eingreifende Antriebswelle als Hohlwelle auszuführen und die in die Verzahnung S1Z eingreifende Radantriebswelle koaxial durch diese Welle hindurchzuführen. Jene in die Verzahnung SZ3 eingreifende Holwelle kann zugleich die Rotorwelle eines Elektromotors bilden, welcher das Sonnenrad S3 treibt. Es ist jedoch auch möglich, den Antrieb des Sonnenrades S3 unter Zwischenschaltung anderweitiger Getriebeorgane, insbesondere Zugmittel oder Stirnradtriebe so zu gestalten, dass der Antriebsmotor radial zur Getriebeachse X versetzt angeordnet werden kann.
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Der durch das Basisteil GC und den angesetzten Deckel C3 gebildete Planetenträger C wird beidseitig über die Lagerungen L3, L4 gelagert. Die Lagerung L3 ist als Wälzlager ausgebildet und sitzt auf einem Bund C1B der axial über die erste Trägerwand C1 auf einer der Trägerwand C2 abgewandten Seite übersteht. Die Lagerung L3 ist ebenfalls als Wälzlager ausgebildet und sitzt auf einem Bund GD1 der durch das Deckelelement C3 bereitgestellt wird und axial über dessen Frontfläche auf einer der mittleren Trägerwand C2 abgewandten Seite übersteht.
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Der Planetenträger C setzt sich wie oben angegeben aus zwei Hauptbestandteilen, d.h. dem Basisteil GC und dem Deckelement C3 zusammen. Das Basisteil GC bildet die beiden benachbarten, und die erste Verzahnungsebene beherbergenden Trägerwandungen C1 und C2, sowie die Taschen T die sich in Richtung zu dem Deckelelement von der mittleren Trägerwandung C2 axial erstrecken. Die hier als Taschen bezeichneten Strukturen bestehen aus einer sich axial erstreckenden Taschenwandung T1 und den Taschenböden T2. Die Taschen T sind durch die Mittlere Trägerwandung C2 zur ersten Verzahnungsebenen E1 hin axial offen und bieten zudem ein radial nach außen offenes Fenster durch welches ein Teil der Stirnradverzahnung der Planeten P2 radial nach außen hin frei liegt. Die Taschenböden T2 bilden eine Sitzfläche T2´auf welche das Deckelelement C3 aufgesetzt ist, zudem bilden die Taschenböden die Bohrungen (Augen) T3 in welchen die Planetenbolzen B mit Überstand sitzen. Das Basisteil GC fungiert damit als komplexes räumliches Strukturbauteil das beide Bolzenbohrungen T5, T4 für die Planetenbolzen B und damit für die beidseitige Lagerung des sich auch den Planeten P1 und P2 zusammensetzenden Stufenplaneten bildet. Das Deckelelement C3 unterstützt das Tragvermögen der Abstützung des Planetenbolzens B im Bereich des Taschenbodens T2 und bewirkt eine Koppelung aller aus der zweiten Verzahnungsebene E2 axial herausragenden Planetenbolzen B, B2. Die Planeten P1, P2 können mit den bereits in diesen aufgenommenen Nadellagern radial von außen her in das Basisteil GC eingefügt werden, dann können die Planetenbolzen B durch die Bohrungen T4, T5 axial eingeschoben werden. Das Stirnraddifferential SD wird von der Seite der Taschenböden T2 aus an die mittlere Trägerwand C2 angesetzt. Dann wird auf diese Baugruppe das Deckelelement C3 aufgesetzt und über die Schrauben B3 (siehe 1) am Basisteil GC montiert. Die axiale Erstreckung der zweiten Verzahnungsebene E2 wird durch die als Taschen T gestalteten Strukturen überbrückt. Die Taschen fungieren damit als Stege, als Umhausung der Planeten P2 und als Bolzenträger zur Abstützung der Planetenbolzen B jenseits der ersten Trägerwandung C1. Die Planetenbolzen B fungieren auch als Koppelglieder zur lagerichtigen Anbindung des Deckelelementes C3 an das Basisteil CG. Das von den Bodenabschnitten T2 der Taschen vereinnahmte Axialniveau beherbergt ein zwischen den Taschen T liegendes Sonnenrad S2 des Stirnraddifferentials SD, so dass auch dieser Bauraum noch genutzt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Konzept wird vorzugsweise derart umgesetzt, dass das Basisteil GC drei in gleicher Umfangsteilung angeordnete Taschen T trägt. Es eignet sich besonders vorteilhaft auch für die Realisierung mit lediglich zwei Taschen T, oder auch vier Taschen T.
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Unter den Begriffen Verzahnungs- oder Planetenebene E1, E2 sind im Kontext der vorliegenden Beschreibung Raumbereiche zu verstehen in welchen sich die jeweiligen Stirnräder P1, P2 befinden und mit entsprechenden Gegenrädern in Eingriff stehen. Es sind damit keine geometrisch zwei dimensionalen Bereiche, sondern Räume deren Höhe im wesentlichen der axialen Länge des Verzahnungsbereiches der Planeten P1, P2 entspricht. Die zweite Verzahnungsebene E2 umfasst hier auch noch den Bereich des zweiten Sonnenrades S2 dessen Verzahnung sich in etwa auf dem Axialniveau der Taschenböden T2 erstreckt. Die in die 1 und 2 eingebunden Skizzen zu diesen Ebenen dienen nur der Veranschaulichung und entsprechen hinsichtlich ihrer axiale Erstreckung nicht exakt den bei diesem Ausführungsbeispiel tatsächlich bestehenden geometrischen Gegebenheiten.
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Die Koppelung des ersten Trägerwandungsabsschnitts C1 mit dem zweiten, d.h. dem mittleren Trägerwandungsabschnitt C2 erfolgt einerseits durch Zylinderwandungen die sich entlang des Außenumfangs dieser Trägerwandungsabschnitte zwischen den von der Verzahnung der Planeten P1 eingenommenen Umfangsbereichen erstrecken. Die Planeten P1 können im Umkreis des ersten Trägerwandungsabschnitts C1 ebenfalls von einer Taschen wandung umhaust sein die lediglich im Eingriffsbereich mit dem Sonnenrad S3 hinreichend groß dimensionierte Fenster bildet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10049564 A [0002]
- DE 7401523 A [0003]
- DE 102012222223 A1 [0032]
