DE102017112339A1 - Planetary gear with connected by locking pin ring gear and drive shaft with planetary gear - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe (1) mit einem Hohlrad (2) sowie einem drehfest mit dem Hohlrad (2) verbundenen Bauteil (3), wobei das Hohlrad (2) relativ zu dem Bauteil (3) über einen Sperrstift (4) drehgesichert ist, und wobei der Sperrstift (4) direkt in einer ersten Ausnehmung (5) seitens des Hohlrades (2) sowie direkt in einer zweiten Ausnehmung (6) seitens des Bauteils (3) abgestützt ist. Zudem betrifft die Erfindung eine Antriebsachse für ein Kraftfahrzeug mit diesem Planetengetriebe (1).The invention relates to a planetary gear (1) with a ring gear (2) and a rotatably connected to the ring gear (2) component (3), wherein the ring gear (2) relative to the component (3) via a locking pin (4) is secured against rotation , and wherein the locking pin (4) directly in a first recess (5) by the ring gear (2) and directly in a second recess (6) is supported by the component (3). In addition, the invention relates to a drive axle for a motor vehicle with this planetary gear (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit einem Hohlrad sowie einem drehfest mit dem Hohlrad verbundenen Bauteil. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebsachse für ein Kraftfahrzeug, wie einen Pkw, Lkw, Bus oder ein anderes Nutzfahrzeug. Die Antriebsachse kann weiter bevorzugt insbesondere als E-Achse ausgebildet sein und somit zusätzlich einen Elektromotor aufweisen, der mit dem Planetengetriebe gekoppelt ist.The invention relates to a planetary gear with a ring gear and a rotatably connected to the ring gear component. Furthermore, the invention relates to a drive axle for a motor vehicle, such as a car, truck, bus or other commercial vehicle. The drive axle can further preferably be designed in particular as an E-axis and thus additionally have an electric motor which is coupled to the planetary gear.
Gattungsgemäße Planetengetriebe sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Die
Die bisher zur Aufnahme des Hohlrades in dem Gehäuse verwendeten Mittel weisen jedoch häufig den Nachteil auf, dass sie in der Herstellung relativ aufwändig sind. Insbesondere bei Passverzahnungen, Keilverzahnungen oder Stirnverzahnungen besteht ein deutlich erhöhter Herstellaufwand. Des Weiteren treten bei diesen Anbringungsmitteln in den Verzahnungen relativ hohe Spannungen im Zahnfuß auf, welche zu Rissen im Hohlrad oder gar im Gehäuse führen können.However, the means previously used to receive the ring gear in the housing often have the disadvantage that they are relatively expensive to manufacture. In particular with splines, splines or serrations there is a significantly increased manufacturing costs. Furthermore occur in these mounting means in the teeth relatively high voltages in the tooth root, which can lead to cracks in the ring gear or even in the housing.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Aufnahme eines Hohlrades mit weniger Herstellaufwand zur Verfügung zu stellen sowie Beschädigungen des Hohlrades sowie des es aufnehmenden Bauteils zu vermeiden.It is therefore an object of the present invention to overcome the disadvantages known from the prior art and in particular to provide a recording of a ring gear with less manufacturing effort available and to avoid damage to the ring gear and the receiving component.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Hohlrad relativ zu dem Bauteil über einen Sperrstift drehgesichert ist, wobei der Sperrstift direkt in einer ersten Ausnehmung seitens des Hohlrades sowie direkt in einer zweiten Ausnehmung seitens des Bauteils abgestützt / in Anlage ist. Dies bedeutet, dass der entsprechende Sperrstift zur Drehsicherung unmittelbar in Kontakt mit dem Bauteil sowie dem Hohlrad steht.This is inventively achieved in that the ring gear is secured against rotation relative to the component via a locking pin, wherein the locking pin is supported directly in a first recess on the part of the ring gear and directly in a second recess on the part / component. This means that the corresponding locking pin for rotation lock is in direct contact with the component and the ring gear.
Dadurch wird eine in der Herstellung relativ aufwändige, der Drehsicherung dienende Verzahnung vermieden. Durch die Sperrstifte wird ein einfach in Masse herzustellendes Sicherungselement zur Verfügung gestellt, wodurch der Herstellaufwand gesenkt wird. Auch die Ausnehmungen können relativ einfach in Serie ausgebildet werden.As a result, a toothing which is relatively complex to manufacture and which serves to prevent rotation is avoided. By locking pins a simple to produce in mass fuse element is provided, whereby the manufacturing cost is reduced. The recesses can be relatively easily formed in series.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.Further advantageous embodiments are claimed with the subclaims and explained in more detail below.
Bevorzugt ist das Bauteil ein Gehäuse, wobei das Hohlrad drehgesichert in dem Gehäuse aufgenommen ist. In alternativen Ausführungen ist das Bauteil als ein Planetenträger, als ein Sonnenrad oder als ein weiteres Hohlrad ausgebildet.Preferably, the component is a housing, wherein the ring gear is secured against rotation in the housing. In alternative embodiments, the component is designed as a planet carrier, as a sun gear or as a further ring gear.
Bestehen das Hohlrad sowie das Bauteil aus unterschiedlichen Materialien (mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten), ist die Drehsicherung durch den Sperrstift besonders effektiv eingesetzt, um durch Temperaturunterschiede entstehende Spannungen gering zu halten. Somit wird die Dauerfestigkeit der Verbindung zwischen Hohlrad und Bauteil weiter erhöht.If the ring gear and the component are made of different materials (with different coefficients of thermal expansion), the anti-rotation device used by the locking pin is particularly effective in order to minimize stresses caused by temperature differences. Thus, the fatigue strength of the connection between the ring gear and the component is further increased.
In diesem Zusammenhang ist es insbesondere vorteilhaft, wenn das Hohlrad aus einem Stahlwerkstoff besteht und/oder das Bauteil aus einem Leichtmetallwerkstoff, bevorzugt einer Aluminiumlegierung, besteht.In this context, it is particularly advantageous if the ring gear consists of a steel material and / or the component consists of a light metal material, preferably an aluminum alloy.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn der Sperrstift in einer der beiden Ausnehmungen über einen Pressverbund / Presssitz gehalten ist und in der anderen der beiden Ausnehmungen in einer radialen Richtung und/oder in einer axialen Richtung (in Bezug auf das Hohlrad gesehen) Spiel aufweist. Besonders bevorzugt ist der Sperrstift in der ersten Ausnehmung über dem Pressverbund gehalten und in der zweiten Ausnehmung seitens des Bauteils mit radialem und/oder axialem Spiel aufgenommen. Dadurch wird der Herstellaufwand weiter erleichtert. Insbesondere können bei der Montage die Sperrstifte zunächst in die entsprechenden ersten Ausnehmungen eingesetzt und im Anschluss in einem Montageschritt die gesamte Hohlrad-Sperrstifte-Einheit in das Bauteil eingesetzt / mit dem Bauteil verbunden werden.It is also advantageous if the locking pin is held in one of the two recesses via a press fit / press fit and in the other of the two recesses in a radial direction and / or in an axial direction (seen with respect to the ring gear) game. Particularly preferably, the locking pin is held in the first recess on the press assembly and received in the second recess on the part of the component with radial and / or axial play. As a result, the manufacturing effort is further facilitated. In particular, during installation, the locking pins can first be inserted into the corresponding first recesses and, subsequently, in an assembly step, the entire ring gear locking pin unit can be inserted into the component / connected to the component.
Ist der Sperrstift zylindrisch ausgeführt, ist er besonders einfach herstellbar.If the locking pin is cylindrical, it is particularly easy to produce.
Sind gar mehrere Sperrstifte entlang des Umfangs des Hohlrades verteilt angeordnet, wird eine besonders gleichmäßige Abstützung des Hohlrades relativ zum Bauteil erzeugt.Are even more locking pins distributed along the circumference of the ring gear, a particularly uniform support of the ring gear is generated relative to the component.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Sperrstift in einer axialen Richtung (in Bezug auf eine Drehachse des Hohlrades) ausgerichtet eingesetzt ist. Auch die Ausnehmungen erstrecken sich daher bevorzugt in axialer Richtung.It is particularly preferred if the locking pin is inserted in an axial direction (with respect to a rotational axis of the ring gear) aligned. The recesses therefore preferably extend in the axial direction.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin von Vorteil, wenn die erste Ausnehmung als ein zylindrisches Loch ausgebildet ist.In this context, it is also advantageous if the first recess is formed as a cylindrical hole.
Diesbezüglich ist es wiederum zweckmäßig, wenn die erste Ausnehmung als eine Bohrung, weiter bevorzugt als eine Sacklochbohrung, alternativ bevorzugt als eine Nut, ausgebildet ist. In this regard, it is again expedient if the first recess is formed as a bore, more preferably as a blind hole, alternatively preferably as a groove.
Alternativ hierzu ist es prinzipiell möglich, die erste Ausnehmung nicht spanend, sondern urformtechnisch, bspw. bei einem Gießvorgang oder einem Sintervorgang, etwa als Aussparung oder als Freiraum, unmittelbar mit auszubilden.Alternatively, it is possible in principle, not forming the first recess, but urformtechnisch, eg. In a casting or sintering process, such as a recess or as a free space to train directly with.
Hinsichtlich der zweiten Ausnehmung ist es vorteilhaft, wenn diese ebenfalls als ein zylindrisches Loch ausgebildet ist. Dadurch wird die Herstellung der zweiten Ausnehmung weiter vereinfacht.With regard to the second recess, it is advantageous if this is likewise designed as a cylindrical hole. As a result, the production of the second recess is further simplified.
Bezüglich der zweiten Ausnehmung ist es weiter zweckmäßig, wenn diese urformtechnisch (etwa als Aussparung oder Freiraum) ausgebildet ist. Weiter bevorzugt ist die zweite Ausnehmung unmittelbar in einem Spritzgießprozess des Bauteils (insbesondere bei Ausbildung als Gehäuse) mit ausgebildet. Dadurch wird der Herstellaufwand der zweiten Ausnehmungen deutlich reduziert.With respect to the second recess, it is further expedient if this is formed by forming technology (for example as a recess or free space). More preferably, the second recess is formed directly in an injection molding process of the component (in particular when formed as a housing). As a result, the manufacturing cost of the second recesses is significantly reduced.
Die zweite Ausnehmung ist vorteilhafterweise als eine in radialer Richtung nach innen geöffnete Ausnehmung ausgebildet, wodurch das Gewicht des Bauteils weiter reduziert wird. Alternativ ist es jedoch auch wiederum möglich, die zweite Ausnehmung als eine Nut oder als eine Bohrung auszubilden.The second recess is advantageously designed as a radially inwardly open recess, whereby the weight of the component is further reduced. Alternatively, however, it is again possible to form the second recess as a groove or as a bore.
Ist das Hohlrad in der radialen Richtung gesehen spielbehaftet in dem Bauteil aufgenommen, d.h. mit Spiel versehen, wird eine bewusste Relativverschiebung des Hohlrades relativ zu dem Bauteil ermöglicht, sodass die im Betrieb auftretende Spannungen weiter reduziert werden.Is the ring gear seen in the radial direction with play accommodated in the component, i. Provided with play, a conscious relative displacement of the ring gear is made possible relative to the component, so that the voltages occurring during operation are further reduced.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn das Hohlrad in axialer Richtung elastisch / verlagerbar aufgenommen ist. Hierzu ist es besonders zweckmäßig, ein Sicherungselement vorzusehen, das das Hohlrad zu einer axialen Seite hin elastisch abstützt. Als Sicherungselement dient bevorzugt ein Sicherungsring.In addition, it is advantageous if the ring gear is received elastically / displaceably in the axial direction. For this purpose, it is particularly expedient to provide a securing element which elastically supports the ring gear to an axial side. As a securing element is preferably a locking ring.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebsachse für ein Kraftfahrzeug, mit einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Planetengetriebe nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Antriebsachse als E-Achse ausgebildet ist und ein Rotor eines Elektromotors mit einem Drehteil des Planetengetriebes, etwa mit einem Sonnenrad oder einem Planetenträger, drehgekoppelt ist.Furthermore, the invention relates to a drive axle for a motor vehicle, with a planetary gear formed according to the invention according to at least one of the embodiments described above. It is particularly advantageous if the drive axle is designed as an E-axis and a rotor of an electric motor with a rotary part of the planetary gear, such as a sun gear or a planet carrier, is rotationally coupled.
In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein Hohlrad in Form eines Verzahnungsbauteils mittels eines Zylinderstiftes (Sperrstiftes) an einem Gehäuse (Bauteil) angebunden. Das Gehäuse ist bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, das Hohlrad aus Stahl. Das an dem Gehäuse festgelegte Hohlrad ist gegen Verdrehen sowie Wandern (axiales Verschieben) gesichert. Im Fahrbetrieb würde sich ansonsten bei Betriebstemperatur aufgrund der unterschiedlichen Thermokompensation von Aluminium und Stahl ein Spiel einstellen und der Sitz sich grundsätzlich lockern. Erfindungsgemäß wird das Hohlrad mittels wenigstens eines Stiftes (Sperrstift) gesichert. Der Stift kann prinzipiell radial, axial oder beliebig quer im Raum angeordnet sein. Weiter bevorzugt ist es, dass der Stift beidseitig in zylindrischen Löchern sitzt und/oder wahlweise in Ausnehmungen eingreift. Die Ausnehmungen können prinzipiell bei einem Spritzguss des Gehäuses vorgesehen werden, während zylindrische Bohrungen erst durch einen zusätzlichen Arbeitsgang anzubringen sind.In other words, according to the invention a ring gear in the form of a toothed component by means of a cylindrical pin (locking pin) connected to a housing (component). The housing is preferably made of an aluminum alloy, the ring gear made of steel. The fixed to the housing ring gear is secured against twisting and walking (axial displacement). When driving, otherwise at operating temperature due to the different thermal compensation of aluminum and steel would set a game and relax the seat in principle. According to the invention, the ring gear is secured by means of at least one pin (locking pin). The pin can in principle be arranged radially, axially or arbitrarily transversely in space. It is further preferred that the pin sits on both sides in cylindrical holes and / or optionally engages in recesses. The recesses can be provided in principle in an injection molding of the housing, while cylindrical holes are to be attached only by an additional operation.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen in Figuren näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to various embodiments in FIGS.
Es zeigen:
-
1 eine Längsschnittdarstellung eines teilweise abgebildeten erfindungsgemäßen Planetengetriebes nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei der Verbindungsbereich zwischen einem Hohlrad und einem als Gehäuse ausgebildeten Bauteil des Planetengetriebes erkennbar ist, -
2 eine perspektivische Darstellung des in1 eingesetzten Gehäuses von einer Rückseite, sodass ein das Hohlrad aufnehmender Aufnahmeraum sowie mehrere zur Aufnahme von Sperrstiften dienende (zweite) Ausnehmungen des Gehäuses zu erkennen sind, -
3 eine perspektivische Darstellung des in1 eingesetzten Hohlrades von einer die mehreren (hier acht) Sperrstifte aufnehmenden Stirnseite, -
4 eine Detaildarstellung des Planetengetriebes nach1 im Bereich einer die Drehsicherung des Hohlrades relativ zum Gehäuse umsetzenden Sperrstiftes, der in je eine Ausnehmung seitens des Hohlrades sowie des Gehäuses eingesetzt ist, und -
5 eine Längsschnittdarstellung eines teilweise abgebildeten erfindungsgemäßen Planetengetriebes nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei eine (zweiten) Ausnehmung seitens des Gehäuses nun in radialer Richtung nach innen geöffnet ist.
-
1 a longitudinal sectional view of a partially depicted planetary gear according to the invention according to a first embodiment, wherein the connecting portion between a ring gear and a housing formed as a component of the planetary gear is recognizable, -
2 a perspective view of the in1 Inserted housing from a rear side, so that a recording space receiving the ring gear and a plurality of (second) recesses of the housing serving for receiving locking pins can be seen, -
3 a perspective view of the in1 used ring gear of one of the plurality (here eight) locking pins receiving end face, -
4 a detailed representation of the planetary gear to1 in the range of a rotation of the ring gear relative to the housing converting locking pin, which is inserted in a respective recess on the part of the ring gear and the housing, and -
5 a longitudinal sectional view of a partially imaged planetary gear according to the invention according to a second embodiment, wherein a (second) recess on the part of the housing is now open in the radial direction inwards.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Des Weiteren ist es prinzipiell auch möglich, die verschiedenen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele frei miteinander zu kombinieren.The figures are merely schematic in nature and are for the sole purpose of understanding the invention. The same elements are provided with the same reference numerals. Furthermore it is in principle also possible to freely combine the different features of the different embodiments with each other.
In
In
Das Gehäuse
Erfindungsgemäß wird zur Drehsicherung des Hohlrades
In diesem Ausführungsbeispiel ist der jeweilige Sperrstift
Demzufolge ist jeder Sperrstift
Der Sperrstift
In der zweiten Ausnehmung
In diesem Zusammenhang sei auch auf
Zurückkommend auf das erste Ausführungsbeispiel, ist in
In axialer Richtung ist das Hohlrad
Hinsichtlich der Materialien ist es bevorzugt, das Gehäuse
In anderen Worten ausgedrückt, werden die Bauteile - Gehäuse
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Planetengetriebeplanetary gear
- 22
- Hohlradring gear
- 33
- Gehäusecasing
- 44
- Sperrstiftlocking pin
- 55
- erste Ausnehmungfirst recess
- 66
- zweite Ausnehmungsecond recess
- 77
- Pressverbundpress fit
- 88th
- Innenverzahnunginternal gearing
- 99
- Aufnahmeraumaccommodation space
- 1010
- Stirnseitefront
- 1111
- erster Längsbereichfirst longitudinal area
- 1212
- zweiter Längsbereichsecond longitudinal area
- 1313
- Spaltgap
- 1414
- Sicherungsringcirclip
- 1515
- Haltenutretaining groove
- 1616
- Absatzparagraph
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- 2017-06-06 DE DE102017112339.3A patent/DE102017112339A1/en not_active Withdrawn
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