DE102017114487A1

DE102017114487A1 - Planetengetriebe mit Schmiernuten im Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE102017114487A1
Application number: DE102017114487.0A
Authority: DE
Inventors: Frank BEECK; Jesko Jaekel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2018-08-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit einem Käfig (1) eines Wälzlagers zum Lagern eines Planetenrads auf einem Planetenbolzen, mit einem ersten stirnseitigen Ringkörper (2), der über eine Vielzahl von Stegen (3) mit einem zweiten stirnseitigen Ringkörper (4) verbunden ist, wobei auf der Außenumfangsfläche (5) des Käfigs (1) Schmiernuten (6) vorhanden sind, wobei sich zumindest ein Axialabschnitt (7) der Schmiernut (6) in eine Axialrichtung des Käfigs (1) erstreckt und sich zumindest ein Querabschnitt (8) der Schmiernut (6) quer zur Axialrichtung des Käfigs (1) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit einem Käfig eines Wälzlagers zum Lagern eines Planetenrads auf einem Planetenbolzen, insbesondere einem außengeführten Käfig, mit einem ersten stirnseitigen Ringkörper, der über eine Vielzahl von Stegen mit einem zweiten stirnseitigen Ringkörper verbunden ist, wobei auf der Außenumfangsfläche des Käfigs zumindest eine Schmiernut vorhanden ist.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Käfige zum Lagern von Planetenrädern auf Planetenbolzen bekannt. Zum Beispiel zeigt die DE 10 2010 009 391 A1 eine Wälzlageranordnung mit Wälzkörpern und wenigstens einem die Wälzkörper führenden Käfig, wobei der Käfig wenigstens eine Kontaktzone für Gleitkontakt mit einer weiteren Kontaktzone aufweist.
Jedoch wirken bei hohen Drehzahlen auf das Planetenradlager hohe Fliehkräfte, so dass der Käfig gegen die Planetenradbohrung gepresst wird. Bei einem außengeführten Käfig, z.B. mit einem M-Profil, führt dies dazu, dass zu wenig Schmiermittel zwischen die Planetenradbohrung und den Käfig gelangt. Dadurch wird erhöhter Verschleiß an dem Planetenrad erzeugt. Daher ist es erforderlich, mehr Schmiermittel/Öl zwischen den Käfig und das Planetenrad zu führen, um einen trennenden Schmierfilm aufzubauen.
In der japanischen Patentanmeldung JP 2004 231 844 A wird vorgeschlagen, in der Außenfläche eines Käfigs für ein Nadellager eine Ölnut auszubilden, so dass eine Schmierung zwischen der Außenfläche des Käfigs und der Innenumfangsfläche eines Planetenrads ermöglicht wird und der Verschleiß reduziert wird. Die Ölnuten sind dabei entweder in Umfangsrichtung oder in Axialrichtung ausgebildet.
Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass das in der Ölnut vorhandene Schmiermittel zwar für eine Schmierung zwischen dem Käfig und dem Planentenrad sorgt, jedoch eine Schmiermittelzufuhr/Ölzufuhr zu den Ölnuten durch die lineare Ausbildung nicht sichergestellt ist. Daher kann es dazu kommen, dass kein Schmiermittel in den Bereich der Ölnut gelangen kann.
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu verringern. Insbesondere soll ein Käfig entwickelt werden, der außengeführt ist und so ausgebildet ist, dass ein trennender Schmierfilm zwischen dem Käfig und einer Innenumfangsfläche eines Planetenrads fortwährend vorhanden ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sich zumindest ein Axialabschnitt der Schmiernut in eine Axialrichtung des Käfigs erstreckt und sich zumindest ein Querabschnitt der Schmiernut quer, also schräg bzw. geneigt, zur Axialrichtung des Käfigs erstreckt. Das heißt, dass die Schmiernut nicht als einfache lineare Nut ausgebildet ist, sondern dass die Schmiernut abschnittsweise in mehrere Richtungen verläuft und zum Beispiel ein verzweigtes Profil bzw. Muster ausbildet.
Dies hat den Vorteil, dass das Schmiermittel/Öl dadurch einfacher den Ölnuten/Schmiernuten zugeführt werden kann und sich von dort aus über die Außenumfangsfläche des Käfigs verteilen kann. Dadurch wird also sichergestellt, dass ein trennender Schmierfilm zwischen dem Planetenrad und dem Käfig permanent zur Verfügung steht.
Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
Zudem ist es zweckmäßig, wenn der Querabschnitt der Schmiernut weniger als 90° zur Axialrichtung des Käfigs geneigt verläuft, d.h., wenn die Schmiernuten sich abschnittsweise in einem Winkel von weniger als 90° zur Axialrichtung erstrecken. Besonders bevorzugt ist es, wenn Abschnitte der Schmiernuten in einem Winkel zwischen 20° und 80° zur Axialrichtung verlaufen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Schmiernut im Längsschnitt ein Fischgrätenprofil oder ein Y-Profil, ein V-Profil, ein Doppel-V-Profil oder ein Doppel-Y-Profil aufweist, da so das Schmiermittel besonders gut über die gesamte Kontaktfläche des Käfigs verteilt werden kann.
Zudem ist es von Vorteil, wenn die Schmiernut so ausgebildet ist, dass zumindest ein Querabschnitt von dem Axialabschnitt abzweigt, d.h. dass die Schmiernut baumartig ausgebildet ist. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn mehrere Querabschnitte von dem gleichen Axialabschnitt abzweigen, vorzugsweise zu beiden Seite in Umfangsrichtung hin.
Auch zeichnet sich ein günstiges Ausführungsbeispiel dadurch aus, dass der Querabschnitt so von dem Axialabschnitt abzweigt, dass er von axial außen nach axial innen verläuft. D.h., dass der Querabschnitt sich von dem Axialabschnitt in Richtung zu der Axialmitte des Käfigs hin erstreckt. Es ist aber auch möglich, dass sich der Querabschnitt von dem Axialabschnitt in Richtung zu der Axialaußenseite des Käfigs hin erstreckt.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Schmiernut so ausgebildet ist, dass sie sich von der in Umfangsrichtung gesehenen Stegmitte in Umfangsrichtung zur Stegaußenkante, hin erstreckt.
Zusätzlich ist es zweckmäßig, wenn die Schmiernut eine Öffnung zu einer stirnseitigen Seitenfläche, also einer Außenfläche des ersten oder des zweiten stirnseitigen Ringkörpers, besitzt. D.h., dass die Schmiernut in eine Seitenfläche des Käfigs mündet, so dass vorteilhafterweise über die Schmiernut auch zu den Seitenflächen und dem dortigen Kontaktbereich, z.B. zu einem Planetenträger, Schmiermittel geführt werden kann.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Schmiernut im montierten Zustand eine Öffnung zu einer Tasche zum Lagern von Wälzkörpern besitzt. D.h., dass die Schmiernut in die Tasche mündet bzw. fluidisch mit der Tasche verbunden ist. Dadurch kann vorteilhafterweise das Schmiermittel, das zu den Wälzkörpern geführt wird, auch in die Schmiernut eingeleitet werden und zum Aufbau einen trennenden Schmierfilms verwendet werden.
Ferner ist es von Vorteil, wenn die Schmiernut so ausgebildet ist, dass sie die in Umfangsrichtung aneinander angrenzende Taschen zum Lagern von Wälzkörpern, die durch die Stege voneinander getrennt sind, verbindet. Dadurch wird ermöglicht, dass das Schmiermittel zwischen benachbarten Taschen über die Kontaktfläche des Käfigs auf der Außenseite geführt wird, so dass eine effiziente Schmierung auf den Außenumfangsfläche des Käfigs erreicht wird.
Weiter ist es bevorzugt, wenn in jedem der Stege eine Schmiernut ausgebildet ist, da so eine gleichmäßige Schmierung der Außenumfangsfläche des Käfigs erzielt werden kann.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Schmiernuten so ausgebildet sind, dass Schmiermittel zu einem Kontaktbereich des Käfigs, der ausgelegt ist, um einen Gegenkontaktbereich an einem Planetenrad zu kontaktieren, geführt wird. Da gerade an dem Kontaktbereich Reibung und dadurch Verschleißt entsteht, ist in diesem Bereich eine Schmierung notwendig.
Ferner ist es zweckmäßig, wenn der Käfig eine Gleitbeschichtung, insbesondere auf seiner Außenumfangsfläche, aufweist, da so der Reibwiderstand verringert werden kann.
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung einen Käfig für ein Planetengetriebe, bei dem Vertiefungen in die Außenseite eingebracht sind, um durch geänderte Beölung und Erhöhung der Getriebedrehzahlen einen trennenden Schmierfilm zwischen den Planetenradbohrung und dem Käfig aufzubauen. So kann verhindert werden, dass das M-Profil des Käfigs und die damit verbundene Außenführung des Käfigs, wie zum Beispiel bei dem aus dem Anwendungsbereich der Verbrennungskraftmaschine bekannten Kurbelzapfenkäfig, bei hohen Drehzahlen und hohen Fliehkräften so an die Planetenradbohrung gepresst wird, dass kein Öl zwischen dem Käfig und der Bohrung vorhanden ist. Durch die Ölnuten am Stegaußendurchmesser des Käfigs und der davon ausgehenden Ölzuführung wird also entsprechend Öl in den benötigten Bereich geführt.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Käfigs mit Schmiernuten, und
2 eine vergrößerte Darstellung der Schmiernuten aus 1.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
1 und 2 zeigen einen Kä1 eines Wälzlagers zum Lagern eines Planetenrads auf einem Planetenbolzen für ein Planetengetriebe. Der Kä1 weist einen ersten stirnseitigen Ringkörper 2 auf, der über mehrere über den Umfang verteilte Stege 3 mit einem zweiten stirnseitigen Ringkörper 4 verbunden ist. Die Stege 3 weisen ein M-Profil auf. Auf der Außenumfangsfläche 5 des Kä1 sind mehrere Schmiernuten/Schmiertaschen 6 zum Führen von Schmiermittel ausgebildet.
Die Schmiernut 6 besitzt im Längsschnitt ein Fischgrätenprofil mit einem Axialabschnitt 7, der sich in eine Axialrichtung des Kä1 erstreckt, von dem mehrere Querabschnitte 8, die sich in eine zur Axialrichtung des Kä1 geneigte Richtung erstrecken, abzweigen. Die Schmiernuten 6 weisen eine halbkreisförmige Querschnittsform auf. Die Schmiernuten 6 sind insbesondere in einem Außenbereich der Stege 3 angeordnet, der axial an die Ringkörper 2, 4 angrenzt. Der Außenbereich der Stege 3 ist in Umfangsrichtung breiter ausgebildet als ein Mittelabschnitt der Stege 3.
Der Axialabschnitt 7 ist in der Mitte des Steges 3 in Umfangsrichtung angeordnet. Von diesem Axialabschnitt 7 zweigen zwei Querabschnitte 8 in die eine Umfangsrichtung und zwei Querabschnitte 8 in eine entgegengesetzte Umfangsrichtung ab. Der Axialabschnitt 7 beginnt an einer axialen Seitenfläche des ersten und des zweiten stirnseitigen Ringkörpers 2, 4 und erstreckt sich auf der Außenumfangsfläche 5 zur Mitte in der Axialrichtung des Kä1 hin. Das heißt, dass in jedem Steg 3 an den axialen Enden zwei Schmiernuten 6 mit jeweils einem Axialabschnitt 7 und vier Querabschnitten 8 angeordnet sind.
Die Stege 3 sind in regelmäßigen Abständen über den Umfang verteilt angeordnet und trennen Taschen 9 zum Lagern von Wälzkörpern voneinander. Die Querabschnitte 8 sind so ausgebildet, dass sie den Axialabschnitt 7 mit einer Tasche 9 verbinden. Dabei zweigen die Querabschnitte 8 also von der Mitte des Stegs 3 zu den Taschen 9 hin ab. Die Querabschnitte 8 sind so gegenüber der Axialrichtung des Kä1 geneigt, dass sie von axial außen nach axial innen führen. Das heißt, dass von dem Axialabschnitt 7 aus in die Richtung zu der Mitte des Kä1 in Axialrichtung hin zeigen.
Die Querabschnitte 8 sind jeweils mit dem gleichen Winkel von dem Axialabschnitt 7 weg geneigt. Das heißt, dass jeweils zwei Querabschnitte 8, nämlich die zwei, die in dieselbe Tasche 9 münden, also in dieselbe Umfangsrichtung zeigen, parallel zueinander angeordnet sind. Jeweils zwei Querabschnitte 8 sind auch so angeordnet, dass sie an derselben axialen Position von dem Axialabschnitt 7 abzweigen. Das heißt, dass die Schmiernut 6 liniensymmetrisch (entlang der Mittelachse des Stegs 3 bzw. entlang des Axialabschnitts 7) aufgebaut ist.
Die Schmiernut 6 ist so ausgebildet, dass über die Querabschnitte 8 aneinander in Umfangsrichtung angrenzende Taschen 9 miteinander verbunden sind und Schmiermittel über die Außenumfangsfläche 5 des Kä1 geführt werden kann.
Der Axialabschnitt 7 ist so ausgebildet, dass er in die Seitenfläche des ersten und des zweiten stirnseitigen Ringkörpers 2, 4 mündet. Das heißt, dass die Schmiernut 6 eine Öffnung 10 zu der Seitenfläche hin (auch im montierten Zustand) ausbildet.
Bezugszeichenliste

1: Käfig
2: erster stirnseitiger Ringkörper
3: Steg
4: zweiter stirnseitiger Ringkörper
5: Außenumfangsfläche
6: Schmiernut
7: Axialabschnitt
8: Querabschnitt
9: Tasche
10: Öffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010009391 A1 [0002]
JP 2004231844 A [0004]

Claims

Planetengetriebe mit einem Käfig (1) eines Wälzlagers zum Lagern eines Planetenrads auf einem Planetenbolzen, mit einem ersten stirnseitigen Ringkörper (2), der über eine Vielzahl von Stegen (3) mit einem zweiten stirnseitigen Ringkörper (4) verbunden ist, wobei auf der Außenumfangsfläche (5) des Käfigs (1) zumindest eine Schmiernut (6) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest ein Axialabschnitt (7) der Schmiernut (6) in eine Axialrichtung des Käfigs (1) erstreckt und sich zumindest ein Querabschnitt (8) der Schmiernut (6) quer zur Axialrichtung des Käfigs (1) erstreckt.
Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querabschnitt (8) der Schmiernut (6) weniger als 90° zur Axialrichtung des Käfigs (1) geneigt verläuft.
Planetengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiernut (6) ein Fischgrätenprofil aufweist.
Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiernut (6) so ausgebildet ist, dass zumindest ein Querabschnitt (8) von dem Axialabschnitt (7) abzweigt.
Planetengetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querabschnitt (8) so von dem Axialabschnitt (7) abzweigt, dass er von axial außen nach axial innen verläuft.
Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiernut (6) eine Öffnung (10) zu einer stirnseitigen Seitenfläche des Käfigs (1) aufweist.
Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiernut (6) so ausgebildet ist, dass sie in Umfangsrichtung aneinander angrenzende Taschen (9) zum Lagern von Wälzkörpern, die durch die Stege (3) voneinander getrennt sind, verbindet.
Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der Stege (3) zumindest eine Schmiernut (6) ausgebildet ist.
Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiernuten (6) so ausgebildet sind, dass Schmiermittel zu einem Kontaktbereich des Käfigs (1), der ausgelegt ist, um eines Gegenkontaktbereich an einem Planetenrad zu kontaktieren, geführt wird.
Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (1) eine Gleitbeschichtung aufweist.