DE102017116072B4

DE102017116072B4 - Gestapelte planetenradanordnung mit verbesserter schmierung

Info

Publication number: DE102017116072B4
Application number: DE102017116072.8A
Authority: DE
Inventors: Kothamasi Sumithra Raju; Sudipto Ray; Leonid Basin; Hai Xu; Avinash Singh
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-07-18
Filing date: 2017-07-17
Publication date: 2024-02-29
Anticipated expiration: 2037-07-18
Also published as: CN107631014A; CN107631014B; US9803742B1; DE102017116072A1

Abstract

Gestapelte Planetenradanordnung (10) mit verbessertem Schmiermittelkreislauf, in Kombination umfassend:eine Welle (24) mit einem axialen Schmiermittelkanal (76), der mit einer oder mehreren radialen Auslassöffnungen (78) in Verbindung steht,einen inneren Planetenradsatz (20) mit einem inneren Sonnenrad (22) auf der Welle (24), einem inneren Hohlrad (38), und einem inneren Planetenträger (28) mit einer Vielzahl von inneren Planetenrädern (26), die in das innere Sonnenrad (22) und das innere Hohlrad (38) eingreifen,einen äußeren Planetenradsatz (40) mit äußeren Sonnenradzähnen auf dem inneren Hohlrad (38), einem äußeren Hohlrad (52) und einem äußeren Planetenträger (12) mit einer Vielzahl von äußeren Planetenrädern (44), die in die äußeren Sonnenradzähne und das äußere Hohlrad (52) eingreifen, wobei der äußere Planetenträger (12) eine Nabe (68) aufweist, die ausgebildet ist, um die Welle (24) aufzunehmen, wobei der äußere Planetenträger (12) eine Vielzahl von Flüssigkeitskanälen (64) aufweist, die sich durch die Nabe (68) erstrecken und mit der einen oder mehreren Auslassöffnungen (78) der Welle (24) in Verbindung stehen, wobei der äußere Planetenträger (12) eine Vielzahl von Öffnungen (74) aufweist, die sich von einer Rückseite (62) des äußeren Planetenträgers (12) zu einer Innenfläche (66) der Nabe (68) erstrecken, undeine Schmiermittelführung (80) mit einer Vielzahl von Kanälen (84), die sich von der Vielzahl von Flüssigkeitskanälen (64) in der Nabe (68) zu der Vielzahl von äußeren Planetenrädern (44) hin erstrecken, und mit einer Vielzahl von Kurzkanälen (86) zwischen der Vielzahl von Kanälen (84), die sich zu den Öffnungen (74) erstrecken und diese bedecken.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Planetenradanordnungen für Kraftfahrzeuggetriebe und insbesondere gestapelte Planetenradanordnungen für Kraftfahrzeuggetriebe mit verbessertem Schmierkreislauf, insbesondere die Ritzelräder des äußeren Planetenradsatzes.
HINTERGRUND
Die Erklärungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, die die vorliegende Offenbarung betreffen und dem bisherigen Stand der Technik entsprechen können oder auch nicht.
Bei modernen Kraftfahrzeuggetrieben, die mehrere Planetenradsätze verwenden, ermöglichen radial gestapelte oder verschachtelte Planetenradsätze eine axialere, kompakte Getriebekonfiguration. Obwohl es unter dem Gesichtspunkt des Bauraums sehr wünschenswert ist, platziert diese Anordnung den äußeren Planetenradsatz und insbesondere den äußeren Planetenradträger in einem relativ großen Abstand von der Schmiermittelquelle, die im Allgemeinen die zentrale Kardanwelle ist. Dieser Abstand allein kann das Volumen des Getriebeflüssigkeitskreislaufs (Schmiermittels) zum äußeren Planetenradsatz reduzieren. Darüber hinaus kann in bestimmten Fällen und bei bestimmten Betriebsarten der äußere Träger stationär sein und die Strömung der Getriebeflüssigkeit (Schmiermittel) kann gegen die Schwerkraft zum obersten Ritzelnadellager und in geringerem Maße zu den seitlichen Ritzelnadellagern ferner reduziert werden.
Eine solche Strömung ist jedoch entscheidend für die Lagerbeständigkeit und - langlebigkeit, nicht unter dem Gesichtspunkt der Schmierung, sondern auch aus der Sicht der Wärmeabfuhr, da Planetenradritzel in Automatikgetrieben moderner Kraftfahrzeuge Geschwindigkeiten von 12.000 U/min und höher während bestimmter Betriebsbedingungen erreichen können.
Somit ist es entscheidend, dass den Ritzelnadellagern des äußeren Planetenradsatzes einer gestapelten Planetenradanordnung eine geeignete Schmierung zur Verfügung gestellt wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich darauf.
Die Druckschrift JP 2016- 003 686 A offenbart ein Automatikgetriebe mit Schmiermittelkanälen in einem inneren und einem äußeren Planetenradsatz. Die Druckschrift US 2013 / 0 091 708 A1 offenbart eine gestapelte Planetenradanordnung mit einer Platte zur Schmiermittelführung, die benachbart zu einem äußeren Planetenradsatz angeordnet ist. Die Druckschrift KR 10 2009 0 053 444 A offenbart eine Schmiermittelplatte mit Kurzkanälen, die in Schmiermittelöffnungen einer Ritzelwelle ragen.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Planetenradanordnung mit einer verbesserten Lebensdauer bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich dem Zweck der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.

1 ist eine vordere, teilweise explosionsartige, perspektivische Ansicht einer gestapelten Planetenradsatzanordnung, die die vorliegende Erfindung beinhaltet;
2 ist eine hintere perspektivische Ansicht einer Planetenradsatzanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Schmiermittelplatte oder -führung für eine gestapelte Planetenradsatzanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 ist eine gestapelte Planetenradsatzanordnung dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die gestapelte Planetenradanordnung 10 beinhaltet ein kreisförmiges Gehäuse 12 mit einem kontinuierlichen Band aus männlichen Keilverzahnungen oder der Verzahnung 14 um einen Abschnitt der Breite seines Umfangs. Wie nachfolgend näher erläutert und verstanden wird, fungiert das Gehäuse 12 auch als Träger für die Planetenräder des äußeren Planetenradsatzes. Die männlichen Keilverzahnungen oder die Verzahnung 14 greifen in komplementär konfigurierte weibliche Keilverzahnungen oder Zähne (nicht dargestellt) ein, die innerhalb eines stationären Getriebegehäuses (nicht dargestellt) liegen können, wobei in diesem Fall das Gehäuse 12 stationär ist oder im Inneren einer Hohlwelle oder einer anderen drehenden Komponente liegen kann (auch nicht dargestellt), wobei das Gehäuse 12 drehbar ist. Die gestapelte Planetenradanordnung 10 beinhaltet einen ersten oder inneren Planetenradsatz 20 mit einem ersten Sonnenrad 22, das auf einer Antriebs- oder Kardanwelle 24 angeordnet und radial ausgerichtet ist und in ständigem Eingriff mit einer ersten Vielzahl von Planetenrädern 26 ist, die drehbar in einem ersten Planetenträger 28 angeordnet sind. Die erste Vielzahl von Planetenrädern 26 ist jeweils auf Wälzlagern angeordnet, wie etwa Nadel- oder Rollenlager 32, die wiederum an Wellenstumpfe 34 angeordnet sind, die innerhalb des ersten Planetenträgers 28 befestigt sind. Ein erstes Hohlrad 38 umgibt die erste Vielzahl von Planetenrädern 26 und steht mit dieser in ständigem Eingriff.
Das erste Hohlrad 38, das eine innere Verzahnung aufweist, weist auch eine äußere Verzahnung auf und fungiert somit auch als zweites Sonnenrad eines zweiten oder äußeren Planetenradsatzes 40. Die äußeren Zähne am Hohlrad 38 stehen in ständigem Eingriff mit der zweiten Vielzahl von Planetenrädern 44, die drehbar an Wälzlagern angeordnet sind, wie etwa Rollen- oder Nadellager 46, die auf Wellenstumpfen 48 getragen werden, die im Gehäuse 12 befestigt sind, das als zweiter Planetenradträger fungiert. Ein zweites Hohlrad 52 umgibt einen Abschnitt des Gehäuses 12 und beinhaltet die Verzahnung 54, die in ständigem Eingriff mit der zweiten Vielzahl von Planetenrädern 44 steht. Das zweite Hohlrad 52 kann auch entweder stationär, beispielsweise mit einem äußeren, stationären Gehäuse (nicht dargestellt) verbunden, oder drehbar sein, beispielsweise mit einer Hohlwelle oder einer anderen drehenden Komponente (ebenfalls nicht dargestellt) verbunden.
Wie in 1 und 2 veranschaulicht, beinhaltet das Gehäuse 12, das wie bereits erwähnt als Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes 40 fungiert, vier Kerben oder Aussparungen 56 mit Paaren von axial ausgerichteten Löchern oder kreisförmigen Öffnungen 58, die die Wellenstumpfe 48 aufnehmen. Die vier kreisförmigen Öffnungen 58 auf der Rückseite 62 des Gehäuses 12 sind radial mit vier Gruppen oder einer Vielzahl von Schmiermitttelöffnungen oder Öffnungen 64 ausgerichtet, die sich von der Rückseite 62 des Gehäuses 12 zu einer Innenfläche 66 einer Manschette oder einer Nabe 68 des Gehäuses 12 erstrecken, das auf der Antriebswelle 24 aufsitzt. Das Gehäuse 12 beinhaltet auch Löcher oder kreisförmige Öffnungen 72, die die Wellenstumpfe 34 aufnehmen, die die erste Vielzahl von Planetenrädern 26 tragen und auch benachbarte Schmiermitttelöffnungen oder Öffnungen 74 aufweisen, die sich ebenfalls von der Rückseite 62 des Gehäuses 12 zur Innenfläche 66 der Manschette oder der Nabe 68 erstrecken. Die Welle 24 beinhaltet einen oder mehrere axiale Schmiermittelkanäle 76 mit einer oder mehreren radialen Auslassöffnungen 78, die axial mit den Schmiermitttelöffnungen 64 und 74 ausgerichtet sind und einen Schmiermittelkreislauf (Öl oder Getriebeflüssigkeit) von den/dem axialen Schmiermittelkanal/-kanälen 76 zu den Schmiermitttelöffnungen 64 und 74 vorsehen.
Unter Bezugnahme nun auf 1, 2 und 3 wirken die Schmiermitttelöffnungen 64 und 74 mit einer Schmierleiterscheibe, Platte oder Führung 80 mit einer Mittelöffnung 82 zusammen, die die Manschette oder die Nabe 68 des Gehäuses 12 abdichtend aufnimmt und auf dieser sitzt. Die Schmiermittelleiterplatte 80 beinhaltet mehrere radiale Kanäle oder Nuten 84, die mit den vier Gruppen oder der Vielzahl von Schmiermitttelöffnungen 64 in dem Gehäuse 12 ausgerichtet sind und diese bedecken. Die Kanten der Kanäle oder Nuten 84 dichten gegen die Rückseite 62 des Gehäuses 12 ab und leiten Schmierflüssigkeit radial nach außen. Es sollte beachtet werden, dass während 2 drei Schmiermitttelöffnungen 64 in jeder von vier Gruppen zeigt, mehrere oder weniger Öffnungen 64 in Abhängigkeit ihrer Größe und der gewünschten Flüssigkeitsströmung verwendet werden können und im Rahmen dieser Erfindung liegen. Was die Anzahl der Gruppen betrifft, so ist die Anzahl gleich der Anzahl der Planetenräder in der zweiten Vielzahl von Planetenrädern 44 und der Anzahl der radialen Kanäle 84 in der Schmiermittelleiterplatte 80. Während 2 und 3 vier Planetenräder 44 und vier radiale Kanäle 84 veranschaulichen, wird beispielsweise ein zweiter oder ein äußerer Planetenradsatz mit drei Planetenrädern mit einem Gehäuse 12 verbunden, das drei Gruppen von Schmiermitttelöffnungen 64 und eine Schmiermittelleiterplatte 80 mit drei verbunden radialen Kanälen 84 aufweist.
Die Schmiermittelleiterplatte oder -führung 80 beinhaltet auch eine zweite Vielzahl von Kurz- oder Stumpfkanälen 86 zwischen der ersten Vielzahl von Kanälen 84, die sich zu den kreisförmigen Öffnungen 72 und den Schmiermitttelöffnungen oder Öffnungen 74 erstrecken und diese bedecken und leiten den Schmierkreislauf von den Schmiermitttelöffnungen oder Öffnungen 74 zur ersten Vielzahl von Planetenrädern 26, den ersten Nadel- oder Rollenlagern 32 und den ersten Wellenstumpfen 34.
Die Schmiermittelleiterplatte oder -führung 80 beinhaltet auch mehrere männliche Vorsprünge, Ansätze oder Passstifte 90, die mit komplementär konfigurierten und angeordneten Öffnungen 92 im Gehäuse 12 zusammenpassen, die zusammenwirkend sicherstellen, dass sich die radialen Kanäle 84 der Schmiermittelleiterplatte oder -führung 80 radial mit den vier Gruppen oder einer Vielzahl von Schmiermitttelöffnungen 64 und den vier kreisförmigen Öffnungen 58 erstrecken, die die Wellenstumpfe 48, die Nadel- oder Rollenlager 46 und die zweite Vielzahl von Planetenrädern 44 tragen, und dass die Kurz- oder Stumpfkanäle 86 der Schmiermittelleiterplatte oder -führung 80 radial mit den Schmiermitttelöffnungen oder Öffnungen 74 und den kreisförmigen Öffnungen 72 ausgerichtet sind, die die Wellenstumpfe 34, die Nadellager 32 und die erste Vielzahl von Planetenrädern 26 tragen. Falls gewünscht, können die Vorsprünge, Ansätze oder Passstifte 90 in einer Linie mit dem Durchmesser 94 getrennt oder geteilt und leicht überdimensioniert sein, um eine positive Friktionspassung der Stifte 90 innerhalb der Öffnungen 92 vorzusehen. Es versteht sich, dass eine gestapelte Planetenradanordnung 10, die die vorliegende Erfindung beinhaltet, einen stark verbesserten Schmierkreislauf an den äußeren Planetenrädern, Lagern und Wellen vorsieht. Dies ist besonders wichtig, wenn der äußere Planetenträger oder das Gehäuse stationär ist.

Claims

Gestapelte Planetenradanordnung (10) mit verbessertem Schmiermittelkreislauf, in Kombination umfassend: eine Welle (24) mit einem axialen Schmiermittelkanal (76), der mit einer oder mehreren radialen Auslassöffnungen (78) in Verbindung steht, einen inneren Planetenradsatz (20) mit einem inneren Sonnenrad (22) auf der Welle (24), einem inneren Hohlrad (38), und einem inneren Planetenträger (28) mit einer Vielzahl von inneren Planetenrädern (26), die in das innere Sonnenrad (22) und das innere Hohlrad (38) eingreifen, einen äußeren Planetenradsatz (40) mit äußeren Sonnenradzähnen auf dem inneren Hohlrad (38), einem äußeren Hohlrad (52) und einem äußeren Planetenträger (12) mit einer Vielzahl von äußeren Planetenrädern (44), die in die äußeren Sonnenradzähne und das äußere Hohlrad (52) eingreifen, wobei der äußere Planetenträger (12) eine Nabe (68) aufweist, die ausgebildet ist, um die Welle (24) aufzunehmen, wobei der äußere Planetenträger (12) eine Vielzahl von Flüssigkeitskanälen (64) aufweist, die sich durch die Nabe (68) erstrecken und mit der einen oder mehreren Auslassöffnungen (78) der Welle (24) in Verbindung stehen, wobei der äußere Planetenträger (12) eine Vielzahl von Öffnungen (74) aufweist, die sich von einer Rückseite (62) des äußeren Planetenträgers (12) zu einer Innenfläche (66) der Nabe (68) erstrecken, und eine Schmiermittelführung (80) mit einer Vielzahl von Kanälen (84), die sich von der Vielzahl von Flüssigkeitskanälen (64) in der Nabe (68) zu der Vielzahl von äußeren Planetenrädern (44) hin erstrecken, und mit einer Vielzahl von Kurzkanälen (86) zwischen der Vielzahl von Kanälen (84), die sich zu den Öffnungen (74) erstrecken und diese bedecken.
Gestapelte Planetenradanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei sich die Vielzahl von Kurzkanälen (86) auch zu der Vielzahl von inneren Planetenrädern (26) hin erstrecken.
Gestapelte Planetenradanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vielzahl von inneren und äußeren Planetenrädern (26, 44) Wälzlager (32, 46) umfassen, die auf Wellenstumpfen (34, 48) angeordnet sind.
Gestapelte Planetenradanordnung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das innere Hohlrad (38) eine innere und eine äußere Verzahnung aufweist und auch als Sonnenrad des äußeren Planetenradsatzes (40) fungiert.
Gestapelte Planetenradanordnung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der äußere Planetenträger (12) Zähne (14) umfasst, die über einen Abschnitt einer Breite seines Umfangs angeordnet sind.
Gestapelte Planetenradanordnung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schmiermittelführung (80) mehrere Passstifte (90) umfasst und der äußere Planetenträger (12) mehrere Öffnungen (92) umfasst, die ausgebildet sind, um die Passstifte (90) aufzunehmen und die Schmiermittelführung (80) drehfest auf dem äußeren Planetenradträger (12) anzuordnen.
Gestapelte Planetenradanordnung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schmiermittelführung (80) eine mittige Öffnung (82) umfasst, die über die Nabe (68) des äußeren Planetenträgers (12) passt.