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Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe für ein Kraftfahrzeug, wie ein Pkw, Lkw oder anderes Nutzfahrzeug, mit einem Planetenrad sowie einem Lagerbolzen, auf dem das Planetenrad drehbar gelagert ist, wobei der Lagerbolzen mit einem an zwei gegenüberliegenden axialen Enden (in Bezug auf das Planetenrad / auf die Planetenraddrehachse) in einen Getriebeinnenraum mündenden Schmiermittelzuführloch sowie einem, von dem Schmiermittelzuführloch aus radial nach außen verlaufenden, in eine Lagerstelle zwischen dem Planetenrad und dem Lagerbolzen mündenden Verbindungskanal versehen ist.
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Gattungsgemäße Planetengetriebe sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. In diesem Zusammenhang offenbart etwa die
DE 10 2007 049 050 A1 eine Anordnung eines Radiallagers zwischen zwei gegeneinander verdrehbaren Teilen, insbesondere eines Getriebes, wobei das Radiallager eine Lagerhülse, einen Lagerkäfig und Nadeln aufweist.
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Somit sind bereits Ausführungen bekannt, in denen in die Lagerbolzen der Planetenräder in Längsrichtung durchgängig verlaufende Schmiermittelzuführlöcher in Form von Kanälen eingebracht sind. Im Betrieb ist es hierbei jedoch dem Zufall überlassen, von welcher Seite wie viel Schmiermittel / Öl in den Lagerbolzen hinein läuft. Die Zufuhrmenge und -richtung an der jeweiligen Seite hängt dann stark von den auf das Planetengetriebe wirkenden Kräften des Kraftfahrzeuges ab. Wenn eine einseitige Öffnung des Lagerbolzens umgesetzt ist, sind häufig relativ aufwändige Maßnahmen zu treffen, um das Schmiermittel gezielt zu dem Schmiermittelzuführloch zu leiten.
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Der Nachteil, der sich bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen herausgestellt hat, ist jedoch, dass insbesondere im Fall von Fliehkraft- oder Drehrichtungsänderungen, in Abhängigkeit mit dem Design des jeweiligen Planetengetriebes / Planetentriebes, an die jeweilige Öffnung / das jeweilige Ende des Schmiermittelzuführlochs kein oder nur relativ wenig Schmiermittel gelangen kann. Die Schmiermittelzuführung unterliegt daher im Betrieb deutlichen Schwankungen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere ein Planetengetriebe zur Verfügung zu stellen, bei dem eine möglichst konstante Schmierung der Planetenräder, unabhängig vom Betriebszustand, gewährleistet sein soll.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an jedem Ende des Schmiermittelzuführloches eine Schmiermittelfangschale angebracht ist, die zum Auffangen eines im Betrieb (durch die wirkende Zentrifugalkraft) durch den Getriebeinnenraum beförderten Schmiermittels ausgeformt und angeordnet sind.
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Durch diese Umsetzung gelingt es, während des Betriebes ausreichend Schmiermittel an zwei entgegengesetzten Enden des Schmiermittelzuführloches zur Verfügung zu stellen. Dadurch ist gewährleistet, dass auch bei auftretenden Kraftschwankungen an jeweils zumindest einem Ende ausreichend Schmiermittel vorhanden ist, um die Lagerstelle verlässlich mit Schmiermittel zu versorgen.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Vorteilhaft ist es, wenn ein verschiebbar gelagertes Schieberelement in dem Schmiermittelzuführloch derart angeordnet ist, dass es zumindest in zwei Verschiebestellungen, in Abhängigkeit eines an den Enden im Betrieb anliegenden / angelegten Staudruckunterschiedes, den Verbindungskanal über das Schmiermittelzuführloch zum ersten Ende oder zweiten Ende hin freigibt.
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Ist das Schieberelement als eine Kugel ausgeführt, ist dieses besonders kostengünstig als Massenware herstellbar. Ist das Schieberelement als Kolben ausgeführt, ist eine definierte axiale Führung des Schieberelementes umsetzbar.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn der Lagerbolzen rohrförmig, d.h. als Rohr / Hohlbolzen, ausgebildet ist. Dadurch ist der Lagerbolzen besonders kostengünstig herstellbar. Insbesondere ist es diesbezüglich auch vorteilhaft, wenn der Lagerbolzen wellenförmig / als Welle / Wellenelement ausgeführt ist.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn das Schieberelement mit einer Außenumfangsseite an einer radialen Innenfläche eine das Schmiermittelzuführloch umgebenden / definierenden Wandung der Lagewelle verschiebbar geführt ist. Dadurch wird die Haltbarkeit des Schieberelementes weiter verbessert.
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Ist das Schieberelement in einem sich zu beiden axialen Enden des Schmiermittelzuführlochs hin an den Verbindungskanal anschließenden Längsbereich des Schmiermittelzuführlochs in seiner Verschiebbarkeit begrenzt angeordnet, ist das Schieberelement sicher in dem Lagerbolzen gehalten.
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Diesbezüglich ist es insbesondere zweckmäßig, wenn der Längsbereich zu jedem axialen Ende des Schmiermittelzuführlochs hin durch einen Anschlag begrenzt ist. Dadurch ist das Schieberelement besonders sicher abgestützt. Auch ist es vorteilhaft, wenn der jeweilige Anschlag so ausgebildet ist, dass das Schieberelement in einer an dem Anschlag anliegenden Verschiebestellung den Verbindungskanal zu dem diesem Anschlag zugeordneten Ende hin abdichtet.
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Wenn ein erster Anschlag und / oder ein zweiter Anschlag durch einen integralen radialen Absatz an dem Lagerbolzen oder durch ein in dem Schmiermittelzuführloch, vorzugsweise über eine Verstemmung oder eine Verpressung, befestigtes Anschlagselement, wie ein Anschlagsring / eine Anschlagshülse oder ein integraler Stutzen einer Schmiermittelfangschale, ausgebildet sind / ist, sind die Anschläge besonders kostengünstig ausgebildet.
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Diesbezüglich ist es besonders vorteilhaft, wenn die Schmiermittelfangschale an dem ersten Ende und/oder die Schmiermittelfangschale an dem zweiten Ende in radialer Richtung von dem Schmiermittelzuführloch aus nach innen gerichtet ist innen und / oder außen gerichtet ist / sind.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn das Planetengetriebe als ein Differenzial / Differenzialgetriebe / Stirnraddifferenzial ausgeführt ist.
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In anderen Worten ausgedrückt, betrifft die Erfindung allgemein eine Schmierölzuführung über die Planetenbolzen (Lagerbolzen) eines Planetensatzes. Bei bekannten Schmiersystemen kann „Durchgang“ in der Planetenbolzenbohrung (Schmiermittelzuführloch) herrschen. Es ist dabei dem Zufall überlassen, von welcher Seite wieviel Öl einläuft. Das Schmieröl kann in anderen Fällen auch aufwändig gezielt zu den Querkanälen (Verbindungskanäle) geleitet werden. Auch sind bekannte Schmiersysteme vorhanden, die eine einseitige Zuführung von Schmieröl durch den Planetenbolzen von einer Seite her vorsehen. Die andere Seite ist durch den Planetenbolzen am Ende eines Sacklochs oder mit einer Kugel verschlossen. Die Kugel sitzt dann fest und bewirkt, dass das Öl die Planetenbohrung nicht auf der anderen Seite den Planetenbolzen wieder verlässt; erzeugt also einen Staudruck im Inneren des Bolzens (Lagerbolzen), durch den das Öl über die Querbohrungen (Verbindungskanäle) zur Planetenlagerung (Lagerstelle) gelangt. Generell werden Kugeln gerne als Verschlussstopfen für Planetenbolzen eingesetzt, weil diese bereits günstig als Massenware beziehbar sind. Die Planetenbolzen sind in diesem Fall kostengünstig mit einem Durchgangsloch zu versehen oder sind aus Rohr gefertigt. Der Nachteil der Anordnung ist, dass im Fall von Fliehraft oder Drehrichtungsänderung (im Zusammenwirken mit dem Design des Planetentriebs) an die Öffnung des Kanals kein oder zu wenig Öl gelangt. Gegenstand der Anmeldung ist demnach ein Planetentrieb (Planetengetriebe) mit einem einseitig verschließenden Stopfenelement (Schieberelement) im Planetenbolzen. Erfindungsgemäß ist dieses eine Seite der Ölbohrung (Schmiermittelzuführloch) verschließende Stopfenelement beweglich so im Kanal (Schmiermittelzuführloch) angeordnet, dass dieses zwei Endstellungen der mindestens einen Querbohrung einnehmen kann - linksseitig und rechtsseitig. Gesteuert wird die Position durch den höheren Staudruck, der betriebsbedingt an einem der beiden offenen Enden des Planetenlagerbolzens (Lagerbolzen) anliegt. Das Stopfenelement ist vorzugsweise eine Kugel, kann aber auch ein Kolbenschieber sein. Auch ist es aus dem Stand der Technik nicht bekannt, dass an beiden Seiten des Planetentriebs auf die gleichen Ölbohrungen zugreifende Ölfangschalen (Schmiermittelfangschalen) sitzen. Somit ist eine durch Staudruck gesteuerte Kolbenschieberanordnung (Schieberelement) in einer Schmierröhre (Schmiermittelzuführloch) eines Wellenelements (Lagerbolzen) eines Getriebes umgesetzt. Die beidseitige Anordnung der Ölfangschalen sowie die Ausbildung des Planetenlagerbolzens als Wellenelement (Lagerbolzen) sind besonders bevorzugt. Weitere Möglichkeiten der Sicherung des Schieberelementes / der Kugel in der Bohrung des Planetenbolzens sind durch das Einsetzen von Ringen usw. gegeben, wenn die Bohrung des Planetenlagerbolzens durchgehend einen Durchmesser ohne Stufen aufweist. Alternativ können auch ein Stutzen auf einer Seite oder die Stutzen der Ölstauscheiben (Schmiermittelfangschale) links und rechts lang genug ausgeführt sein und zugleich den Axialanschlag für den Kolbenschieber / die Kugel (Schieberelement) links und rechts bilden.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei eine Lagerstelle zwischen einem Planetenrad sowie einem dieses Planetenrad drehbar lagernden Lagerbolzen detailliert veranschaulicht ist, in dessen Schmiermittelzuführloch ein Schieberelement verschiebbar angeordnet ist,
- 2 eine Längsschnittdarstellung des Planetengetriebes nach 1, wobei das Schieberelement nun gegenüber der in 1 dargestellten Neutralstellung in einer ersten Verschiebestellung, zu einem ersten Ende des Schmiermittelzuführlochs hin, verschoben ist, sodass der Verbindungskanal zu dem zweiten Ende hin geöffnet ist, und
- 3 eine Längsschnittdarstellung des Planetengetriebes nach den 1 und 2, wobei das Schieberelement nun in einer zweiten Verschiebestellung angeordnet ist, in der es das zweite Ende vom Verbindungskanal absperrt und das erste Ende zum Verbindungskanal hin öffnet.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel abschnittsweise dargestellt. Das Planetengetriebe 1 ist als übliches Planetengetriebe 1 aufgebaut und weist eine Sonne / ein Sonnenrad sowie ein Hohlrad, die beide der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt sind, auf. Zwischen Hohlrad und Sonne sind wiederum mehrere Planetenräder 2, in Umfangsrichtung der Drehachse der Sonne verteilt, angeordnet. Jedes Planetenrad 2, wie in 1 gut zu erkennen, ist auf einem Lagerbolzen 3 drehbar gelagert. Jeder Lagerbolzen 3 ist wiederum fest in einem mehr-, nämlich zweiteiligen Planetenträger 21 aufgenommen. Insbesondere ist der jeweilige Lagerbolzen 3 zwischen zwei axial beabstandeten Trägerplatten 22a und 22b des Planetenträgers 21 angeordnet. Der Lagerbolzen 3 ist als Lagerwelle 14 ausgebildet. Das Planetenrad 2 ist in einem zwischen den beiden Trägerplatten 22a und 22b gebildeten Zwischenraum auf dem Lagerbolzen 3 drehbar angeordnet.
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Das Planetengetriebe 1 ist als Stirnraddifferenzial ausgeführt und bevorzugt in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Jedoch sind prinzipiell auch weitere Einsatzmöglichkeiten des Planetengetriebes 1 denkbar.
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Der Lagerbolzen 3 ist prinzipiell so ausgebildet, dass durch ihn ein im Betrieb in einem Getriebeinnenraum 6, außerhalb der Trägerplatten 22a und 22b / des Zwischenraums, durch die wirkende Zentrifugalkraft umherwirbelndes Schmiermittel einer Lagerstelle 8 zwischen dem Planetenrad 2 und dem Lagerbolzen 3 zugeführt wird. Hierfür ist der Lagerbolzen 3 zu seinen beiden axialen Enden 4 und 5, in Bezug auf seine Drehachse 23, die koaxial zu einer Längsachse des Lagerbolzens 3 ausgerichtet ist, geöffnet ausgeführt. Zwischen den beiden Enden 4 und 5 verläuft ein durchgängiges Loch in Form eines Schmiermittelzuführloches 7 durch den Lagerbolzen 3. Zentral in der Lagerstelle 8, die hier in Form eines doppelreihigen Wälzlagers, alternativ jedoch auch als anderes Wälzlager oder als Gleitlager, ausgestaltet ist, dient zumindest ein Verbindungskanal 9 zur Anbindung des Schmiermittelzuführloches 7 mit der Lagerstelle 8. Der Verbindungskanal 9 ist insbesondere als eine sich in radialer Richtung erstreckende Bohrung ausgeführt, die das Schmiermittelzuführloch 7 mit der Lagerstelle 8 verbindet. Insbesondere sind in Umfangsrichtung verteilt mehrere solcher Verbindungskanäle 9 in Form von Bohrungen realisiert.
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Erfindungsgemäß ist in dem Schmiermittelzuführloch 7 ein in axialer Richtung (der Drehachse 23) verschiebbares Schieberelement 10 (auch als Verschlusselement bezeichnet) angebracht. Das Schieberelement 10 dient als verschiebbares Ventilelement, das in Abhängigkeit einer zwischen den beiden Enden 4 und 5 angelegten Druckdifferenz entsprechend in eine erste Stellung / Verschiebestellung nach 2 oder in eine zweite Stellung / Verschiebestellung nach 3 verschoben ist.
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Zur optimalen Zuführung des Schmiermittels / Öls im Betrieb ist an jedem axialen Ende 4 bzw. 5 eine erste und zweite Schmiermittelfangschale 20a bzw. 20b angeordnet. Jede Schmiermittelfangschale 20a bzw. 20b weist einen in radialer Richtung verlaufenden Trichter auf, der das im Betrieb durch die Zentrifugalkraft durch den Getriebeinnenraum 6 gewirbelte Schmiermittel auffängt. Die jeweilige Ölfangschale / Schmiermittelfangschale 20a und 20b weist einen rohrförmigen Stutzen 24 auf, der in das Schmiermittelzuführloch 7 an dem jeweiligen Ende 4, 5 eingeschoben ist. Dadurch wird im Betrieb an dem jeweiligen Ende 4 und 5 das Schmiermittel dem Schmiermittelzuführloch 7 zugeführt.
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Herrschen nun zusätzlich Seitenkräfte oder sich ändernde Fliehkräfte auf das Schmiermittel, kann es im Fahrzustand des Kraftfahrzeuges prinzipiell zu unterschiedlichen Kräften führen, sodass letztendlich an den beiden Enden 4 und 5 unterschiedliche Mengen an Schmiermittel zugeführt werden, wodurch der Staudruck an beiden Enden 4, 5 schwankt. Um in diesen Zuständen dennoch eine Schmiermittelzufuhr weitestgehend in den Verbindungskanal 9 hinein gewährleisten zu können, ist das Schieberelement 10 in Abhängigkeit dieser Staudruckdifferenz verschiebbar in dem Schmiermittelzuführloch 7 angeordnet.
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Insbesondere ist das Schieberelement 10 in einem Längsbereich 15 des Schmiermittelzuführloches 7 verschiebbar gelagert. Der Längsbereich 15 ist ein axialer Mittenbereich des Schmiermittelzuführloches 7, der sich im Anschluss an den Verbindungskanal 9 aus zu beiden Enden 4, 5 hin erstreckt. Der Längsbereich 15 erstreckt sich folglich in axialer Richtung über den Verbindungskanal 9 hinweg, sodass das Schieberelement 10 eine zum ersten Ende 4 (2) ausgerichtete erste Verschiebestellung und eine zum zweiten Ende 5 (3) ausgerichtete zweite Verschiebestellung einnehmen kann. In den beiden Verschiebestellungen dient jeweils ein Anschlag 16 bzw. 17 dazu, dass das Schieberelement 10 das Schmiermittelzuführloch 7 zu dem jeweiligen Ende 4, 5 hin abdichtet, wobei indem das Schieberelement 10 dann dichtend an dem jeweiligen Anschlag 16 bzw. 17 angelegt ist.
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Wie in 2 zu erkennen, ist ein erster Anschlag 16 als ein separates Anschlagselement 19 ausgeführt. Das Anschlagselement 19 ist als eine eingepresste Hülse umgesetzt. Das Anschlagselement 19 kann jedoch auch in beliebig anderen Formen ausgeführt sein. So ist das Anschlagselement 19 in einer weiteren bevorzugten Ausführung als integraler Bestandteil des Stutzens 24 ausgeführt. Das Anschlagselement 19 ist vorzugsweise eingepresst, kann jedoch alternativ oder zusätzlich durch eine Verstemmung befestigt sein. Der zweite Anschlag 17, wie in 3 gut zu erkennen, ist durch einen integralen radialen Absatz 18 an einer Innenfläche 12 einer Wandung 13 des hohlen Lagerbolzens 3 ausgebildet. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, den zweiten Anschlag 17 wie den ersten Anschlag 16 bzw. den ersten Anschlag 16 wie den zweiten Anschlag 17 auszubilden. Zwischen den beiden Verschiebestellungen ist das Schieberelement 10 entlang der Innenfläche 12 des Lagerbolzens 3 mittels seiner Außenumfangsseite 11 geführt.
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Das Schieberelement 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Kugel ausgeführt, kann jedoch auch als Schiebekolben o.ä. ausgeführt sein.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit ein erfindungsgemäßes Getriebe 1 derart umgesetzt, dass es bei Situationen, wie Kurvenfahrten oder Pumpwirkungen möglich ist, das Schmiermittel / Öl dennoch von verschiedenen Seiten dem Planetenradsatz zuzuführen. Es ist somit möglich, das Lager (Lagerstelle 8) des Planeten (Planetenrad 2) von beiden Seiten (Enden 4, 5) zu beölen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebe
- 2
- Planetenrad
- 3
- Lagerbolzen
- 4
- erstes Ende
- 5
- zweites Ende
- 6
- Getriebeinnenraum
- 7
- Schmiermittelzuführloch
- 8
- Lagerstelle
- 9
- Verbindungskanal
- 10
- Schieberelement
- 11
- Außenumfangsseite
- 12
- Innenfläche
- 13
- Wandung
- 14
- Lagerwelle
- 15
- Längsbereich
- 16
- erster Anschlag
- 17
- zweiter Anschlag
- 18
- Absatz
- 19
- Anschlagselement
- 20a
- erste Schmiermittelfangschale
- 20b
- zweite Schmiermittelfangschale
- 21
- Planetenträger
- 22a
- erste Trägerplatte
- 22b
- zweite Trägerplatte
- 23
- Drehachse
- 24
- Stutzen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007049050 A1 [0002]
- DE 19536027 A1 [0003]
- DE 19736686 A1 [0003]
- DE 102010051056 A1 [0003]
- US 8911318 B2 [0003]
- US 4968157 A [0003]
