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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Stirnradumlaufrädergetriebe mit einem zum Umlauf um eine Getriebeachse vorgesehenen Planetenträger, einer von dem Planetenträger getragenen Planetenanordnung, Planetenbolzen zur Lagerung der Planeten der Planetenanordnung um Planetenachsen die zur Getriebeachse parallel ausgerichtet sind, und einem Stirnrad das mit dem Planetenträger drehfest gekoppelt ist und der Einleitung oder dem Abgriff eines Drehmomentes in bzw. von dem Planetenträger dient, wobei an den Planetenträger ein Parksperrrad angebunden ist, zur selektiven Arretierung des Planetenträgers mittels eines in das Parksperrrad eingreifenden Rastelements.
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Aus
DE 10 2011 081 884 A1 ist ein Stirnraddifferentialgetriebe bekannt, das einen Planetenträger umfasst, der sich aus zwei axial aneinander gefügten und als Blechumformteile gefertigten Schalenteilen zusammensetzt. An einen ersten Seitenbereich des Planetenträgers ist ein als Stirnradring gefertigtes Zahnrad angesetzt, an einen zweiten Seitenbereich ist ein als Parksperrrad fungierendes ringartiges, außenverzahntes Bauteil angesetzt.
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Aus
DE 10 2011 081 883 A1 ist ein Kegelraddifferentialgetriebe bekannt, auf dessen Planetenträger ein als Parksperrrad fungierendes Ringelement aufgesetzt ist, das spanlos aus einem Blechmaterial gefertigt ist. Das Ringelement ist hinsichtlich seines Radialquerschnitts derart gestaltet, dass dieses Zähne bildet, die in entsprechende Nuten eingreifen die an dem Planetenträger des Kegelraddifferentialgetriebes ausgebildet sind.
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Aus
DE 10 2013 221 254 A1 ist ein als Stirnraddifferentialgetriebe ausgeführtes Umlaufrädergetriebe bekannt, dessen Planetenträger über eine Arretiereinrichtung schaltbar festlegbar ist. Die Arretiereinrichtung ist dort als unmittelbar in einen Lageraußenring eingeformte Verzahnung realisiert, in welche ein Klinkenelement einrasten kann.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hinsichtlich seines Planetenträgers schaltbar arretierbares Stirnradumlaufrädergetriebe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das sich durch einen robusten Aufbau auszeichnet und bei welchem ein gemeinsam mit dem Planetenträger umlaufende Parksperrrad fertigungstechnisch vorteilhaft realisiert werden kann.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Umlaufrädergetriebe, mit:
- – einem zum Umlauf um eine Getriebeachse vorgesehenen Planetenträger,
- – einer von dem Planetenträger getragenen Planetenanordnung,
- – Planetenbolzen zur Lagerung der Planeten der Planetenanordnung derart, dass diese um Achsen drehbar sind, die zur Getriebeachse parallel ausgerichtet sind, und
- – einer Radialwandung die einstückigen Bestandteil des Planetenträgers bildet und Bolzenbohrungen aufweist in welche die Planetenbolzen eintauchen,
wobei
- – die Radialwandung einen sich bezüglich der Getriebeachse über das Umfangsniveau der Bolzenbohrungen erhebenden Umfangsabschnitt aufweist,
- – auf diesen Umfangsabschnitt ein Ringelement aufgesetzt ist,
- – das Ringelement eine als Parksperrverzahnung fungierende Außenverzahnung sowie eine Innenverzahnung aufweist,
- – am Außenumfangsbereich der Radialwandung eine zur Innenverzahnung des Ringelementes komplementäre Außenverzahnung ausgebildet ist, und
- – das Ringelement in enger Passung auf dieser Außenverzahnung der Radialwandung sitzt.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein aus einem Stahlwerkstoff als zunächst separtes Bauteil gefertigtes Ringelement in unmittelbarer Nachbarschaft der Bolzenbohrungen an der diese Bohrungen aufweisenden Wandstruktur torsionsfest zu sichern.
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Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Umlaufrädergetriebe derart ausgebildet, dass die zwischen dem Ringelement und der Radialwandung ausgebildete Verzahnung eine Passverzahnung bildet durch welche das Ringelement unter leichter radialer Weitung spielfrei mit hoher Haltewirkung reibschlüssig auf dem Planetenträger gesichert ist.
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An dem Ringelement, und/oder an der Radialwandung ist vorzugsweise eine Anschlagstruktur ausgebildet, zur Festlegung der Axialposition des Ringelementes an der Radialwandung.
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Der Planetenträger ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus einem Gusswerkstoff insbesondere GJS 500-7 Gusseisen mit Kugelgraphit gefertigt und das das Ringelement ist vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff insbesondere 16MnCr5 mit reduziertem S- und P-Anteil gefertigt.
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Das Ringelement kann hierbei in vorteilhafter Weise als Schneidteil aus einem Plattenmaterial herausgetrennt sein. Es ist auch möglich, das Ringelement als nachträglich ggf. kalt umgeformtes Schneidteil zu fertigen, indem beispielsweise entweder ein schon mit einer Rohverzahnung versehener, als Schneidteil gefertigter Stab zu einem Ring gerollt und an seinen einander zugewandten Stirnenden verschweißt wird. Das Ringelement kann auch aus einem stabartigen Flachmaterial zunächst zu einem Ring gerollt werden, welcher dann verschweißt und mit der Verzahnung versehen wird. Hierdurch kann das Ringelement besonders verschnittarm gefertigt werden. Das Ringelement kann auch hergestellt werden, indem dieses als Abschnitt von einem Rohrmaterial gebildet wird, die Innen- und die Außenverzahnung kann dann spanabhebend, oder umformtechnisch realisiert werden.
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Das Ringelement kann auch als Warm- oder Pressumformteil komplett spanlos vollständig, oder weitgehend auf Endmaß gefertigt werden. Eine besonders hohe Formgenauigkeit kann hierbei erreicht werden, indem nach entsprechender Vor-Formgebung die Außenverzahnung des Ringelementes spanabhebend auf Endmaß bearbeitet ist. Diese Bearbeitung auf Endmaß kann dabei in einer Produktionsphase erfolgen bei welcher das Ringelement bereits auf den Planetenträger aufgepresst ist und die Lagerabschnitte des Planetenträgers bereits hinreichend maßgenau vorbereitet oder fertig bearbeitet sind, so dass der Planetenträger hierbei über dessen die Lager tragenden Bereiche zentrisch gespannt werden kann.
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Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Ringelement mit dem Planetenträger stofflich verbunden werden, insbesondere lokal verschweißt werden. Die Schweißstellen können dabei auf bestimmte Umfangsabschnitte beschränkt sein, insbesondere auf Umfangsabschnitte die zwischen den Winkelsegmenten liegen, in welchen sich die Planetenbolzenbohrungen befinden.
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Die geometrischen Abmessungen des Planetenträgers samt dem angesetzten ringartig vorgefertigten Parksperrenrad sind vorzugsweise so abgestimmt, dass sich die Parksperrverzahnung auf einem Umfangsniveau erstreckt, das über dem Umfangsniveau des zur Getriebeachse koaxialen Bahn- oder Umlaufraums der Planeten um die genannte Getriebeachse liegt.
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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 Axial-Halbschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaues eines erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem aus einem Stahlwerkstoff gefertigten Ringelement das als Parksperrrad fungiert und über dem Umfangsniveau der Planetenbolzen auf einen Umfangsabschnitt einer Radialwandung eines Planetenträgers aufgesetzt ist;
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2 eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaues eines erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes als Bestandteil eines Kraftfahrzeuggetriebesystems für einen elektromechanischen Fahrzeugantrieb.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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Die Darstellung nach 1 zeigt eine Axial-Halbschnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes UG für ein Kraftfahrzeug das in dieser Konfiguration als Vorstufe eines Achsdifferentialgetriebes Anwendung finden kann.
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Dieses Umlaufrädergetriebe UG umfasst einen zum Umlauf um eine Getriebeachse X vorgesehenen Planetenträger C, ein Stirnrad 7 das mit dem Planetenträger C drehfest gekoppelt ist, eine von dem Planetenträger C getragene Planetenanordnung P mit Planeten P1, sowie Planetenbolzen B zur Lagerung der Planeten P1 der Planetenanordnung P. Bei dem erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebe UG ist an dem Planetenträger C ein Nabenabschnitt 4 ausgebildet, der axial über eine die Planetenbolzen B tragende Radialwandung C1 des Planetenträgers C übersteht.
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Das Stirnrad 7 ist auf eine Außenumfangsfläche des Nabenabschnitts 4 aufgesetzt und mit dem Planetenträger C drehfest verbunden. Der Planetenträger C ist aus einem Gusswerkstoff gefertigt. Das Stirnrad 7 ist aus einem Stahlwerkstoff gefertigt.
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Das Umlaufrädergetriebe UG ist mit einem Parksperrad E versehen. Dieses besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem außenverzahnten Ringelement RS.
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Die Radialwandung C1 bildet einen einstückigen Bestandteil des Planetenträgers C und ist mit Bolzenbohrungen T1 versehen in welchen Endabschnitte der Planetenbolzen B aufgenommen sind. Die Radialwandung C1 umfasst einen sich über das Umfangsniveau der Bolzenbohrungen T1 erhebenden Umfangsabschnitt C1R. Auf diesem Umfangsabschnitt C1R sitzt das Ringelement RS. Das Ringelement RS weist eine als Parksperrverzahnung fungierende Außenverzahnung 2, sowie eine Innenverzahnung 3 auf. Am Außenumfangsbereich der Radialwandung C1 ist eine zur Innenverzahnung 3 des Ringelementes RS komplementäre Außenverzahnung 3A ausgebildet. Das Ringelement RS sitzt über seine Innenverzahnung 3 in enger Passung, insbesondere Presspassung auf dieser Außenverzahnung 3A der Radialwandung C1.
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Die zwischen dem Ringelement RS und der Radialwandung C1 ausgebildete Verzahnung 3, 3A ist als Passverzahnung ausgelegt und sichert eine zur Getriebeachse X hinreichend konzentrische Positionierung der Parksperrverzahnung 2.
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Die Parksperrverzahnung 2 und vorzugsweise auch die Innenverzahnung 3 erstrecken sich auf einem Umfangsniveau, das über dem Umfangsniveau des zur Getriebeachse X koaxialen Bahnraums der Planeten P1 liegt. Der Planetenträger C ist aus einem Gusswerkstoff und das das Ringelement RS ist aus einem Stahlwerkstoff gefertigt. Das Ringelement RS kann durch zusätzliche Maßnahmen mit dem Planetenträger C verbunden, beispielsweise lokal mit diesem verschweißt sein.
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Die in die Darstellung nach 1 eingebundene Skizze Z1 veranschaulicht eine bevorzugte Gestaltung der Außenverzahnung 2 des Parksperrrades E, sowie der zueinander komplementären Verzahnungen 3, RA des Ringelements RS und der Radialwandung C1 des Planetenträgers C.
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Es ist möglich, an dem Ringelement RS Strukturen auszubilden die sich radial einwärts unter das Außenumfangsniveau des Stirnrades 7 erstrecken. Hierdurch wird es möglich, die axiale Sicherung des Ringelements RS im Zusammenspiel mit der axialen Fixierung des Stirnrades 7 zu bewerkstelligen.
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Die Darstellung nach 2 veranschaulicht den Einsatz eines erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes UG für ein Kraftfahrzeug in einem Getriebesystem, wobei das Umlaufrädergetriebe UG in dieser Konfiguration als Vorstufe eines Achsdifferentialgetriebes AD in einem Getriebegehäuse H des Getriebesystems aufgenommen ist.
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Dieses Umlaufrädergetriebe UG umfasst einen zum Umlauf um eine Getriebeachse X vorgesehenen Planetenträger C, ein Stirnrad 7 das mit dem Planetenträger C drehfest gekoppelt ist, eine von dem Planetenträger C getragene Planetenanordnung P mit Planeten P1, sowie Planetenbolzen B zur Lagerung der Planeten P1 der Planetenanordnung P. Bei dem erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebe UG ist an dem Planetenträger C ein Nabenabschnitt 4 ausgebildet, der axial über eine die Planetenbolzen tragende Seitenwand C1 des Planetenträgers C übersteht.
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Das Stirnrad 7 ist auf eine Außenumfangsfläche des Nabenabschnitts 4 aufgesetzt und mit dem Planetenträger C hier beispielhaft über eine den Nabenabschnitt 4 erfassende Schweißstelle W verschweißt, d.h. stofflich verbunden. Das Stirnrad 7 ist auf dem Nabenabschnitt des Planetenträgers präzise zentriert und die Schweißstelle erstreckt sich über den gesamten Umfang des Nabenabschnitts 4 entlang eines Bohrungskantenbereiches des Stirnrades 7. Die Schweißstelle W ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Laserschweißstelle ausgebildet. Das Stirnrad 7 sitzt zudem mittels einer Presspassung auf dem Nabenabschnitt 4. Der Planetenträger C ist aus einem Gusswerkstoff gefertigt. Das Stirnrad 7 ist aus einem Stahlwerkstoff gefertigt. Die Koppelung des Stirnrades 7 mit dem Planetenträger C kann auch auf konstruktiv abweichende Weise bewerkstelligt werden.
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Das Umlaufrädergetriebe UG ist mit einem Parksperrrad E versehen. Dieses besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wie bereits in Verbindung mit 1 beschrieben aus einem außenverzahnten Stahlring RS. Dieser Stahlring RS ist auf eine mit einer Außenverzahnung 3A versehene Umfangsfläche der Seitenwandung C1 des Planetenträgers C aufgesetzt und über eine komplementäre Innenverzahnung 3 des Ringelements RS mit dem Planetenträger C torsionssteif verbunden. Der Stahlring RS sitzt auf dem Planetenträger C mit einem Presssitz. Das Parksperrrad E ermöglicht eine schaltbar aufhebbare oder schaltbar herbeiführbare Festlegung des Planetenträges C.
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Das Umlaufrädergetriebe UG umfasst hier ein Sonnenrad S1, das radial von innen her in die Planetenanordnung P eingreift. Die Planetenanordnung P wiederum umfasst Planeten P1 die radial von innen her in ein Hohlrad H1 eingreifen. Das Hohlrad H1 ist drehfest in dem Getriebegehäuse H verankert.
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Das Sonnenrad S1, die Planeten P1 und das Holrad H1 sind als schräg verzahnte Evolventenräder ausgebildet. Aus diesem Umstand ergeben sich die in dieser Darstellung als Wellenlinien erscheinenden Begrenzungslinien des geschnittenen Bereiches der Verzahnungen dieser Räder.
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Das Sonnenrad S1 sitzt auf einer Sonnenradwelle 6 oder ist mit dieser einstückig ausgeführt. Es greift radial von innen her in die Planeten P1 ein. Die Sonnenradwelle 6 ist in dem Planetenträger C über ein Wälzlager L1 radial gelagert und auch axial abgestützt. Das Lager L1 fungiert als Festlager. Der Planetenträger C ist über die hier dargestellten Lagereinrichtungen L2 und L3 in dem Getriebegehäuse H gelagert.
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Das mit dem Nabenabschnitt 4 des Planetenträgers C drehfest gekoppelte Stirnrad 7 steht mit einem Stirnrad 8 in Eingriff, welches drehfest mit dem Planetenträger C3 des Stirnraddifferentialgetriebes AD gekoppelt ist.
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Das Getriebegehäuse H ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Gehäuseschale ausgeführt, wobei sowohl das als Reduktionsgetriebe fungierende Umlaufrädergetriebe UG als auch das Achsdifferentialgetriebe AD von der gleichen, zunächst offenen Seite des Gehäuses H entlang ihrer jeweiligen Getriebeachsen X, X1 in die hier gezeigte Schale eingesetzt sind. Die in dieser Darstellung linke Seite des Getriebesystems wird später mit einem hier nicht weiter dargestellten Deckel verschlossen. Dieser Deckel schließt das Differentialgetriebe AD und bildet einen Anschlussflansch für einen Elektromotor dessen Rotorwelle die Sonnenradwelle 6 antreibt. Dieser Deckel bildet auch einen Sitzbereich zur Aufnahme des Lageraußenringes des Lagers L3. Der Deckel bildet dann Teil des Getriebegehäuses H.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011081884 A1 [0002]
- DE 102011081883 A1 [0003]
- DE 102013221254 A1 [0004]
