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Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe für ein Kraftfahrzeug, wie einen Pkw, Bus, Lkw oder ein sonstiges Nutzfahrzeug, mit einem Planetenträger, an dem zumindest ein Planetenrad über einen Planetenbolzen drehbar gelagert ist, und einem mittels einer formschlüssigen Verbindung an dem Planetenträger drehfest angebrachten Hohlrad, wobei an dem Planetenträger mehrere in einer Umfangsrichtung versetzt zu einem den Planetenbolzen aufnehmenden Aufnahmeloch angeordnete sowie in einer axialen Richtung in Bezug auf eine Drehachse stirnseitig vorspringende (männliche) Formschlussbereiche und an dem Hohlrad mehrere Ausnehmungen (in Form weiblicher Formschlussbereiche / Gegenformschlussbereiche), die jeweils zur drehfesten Aufnahme eines der Formschlussbereiche ausgebildet / vorbereitet sind, vorgesehen sind. Im zusammengebauten Zustand des Planetengetriebes nehmen die Ausnehmungen zumindest teilweise jeweils einen der Formschlussbereiche drehfest auf, sodass letztendlich eine Steckverbindung / Steckverzahnung zwischen dem Hohlrad und dem Planetenträger gebildet ist. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlrades für ein Planetengetriebe und ein Verfahren zur Montage eines Planetengetriebes.
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Gattungsgemäßer Stand der Technik ist bereits hinlänglich bekannt. In diesem Zusammenhang offenbart bspw. die
DE 10 2014 208 793 A1 einen Planetenradsatz mit mehreren an einem Planetenträger gelagerten Planetenrädern und einem die Planetenräder umschließenden Hohlrad.
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Weiterer gattungsgemäßer Stand der Technik ist aus der
US 9 157 521 B2 sowie der
DE 10 2010 024 597 A1 bekannt.
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Somit sind bereits Planetengetriebe prinzipiell bekannt, deren Hohlräder mittels einer Steckverbindung an einem Planetenträger angebracht sind. Als nachteilig hat es sich hierbei jedoch herausgestellt, dass bei entsprechender Dimensionierung und Anordnung des Hohlrades seitlich des Planetenträgers im Umfangsbereich der Planetenbolzen aufgrund der für die Planetenbolzenaufnahme notwendigen Aufnahmelöcher auf einen Formschlussbereich seitens des Planetenträgers zu verzichten ist, da an diesen Stellen schlicht keine geeignete Anbringungsstelle für den Formschlussbereich vorhanden ist. Als Folge hieraus ergeben sich sogenannte Lücken in dem Zwischenbereich zwischen dem Hohlrad und dem Planetenträger, aus denen im Betrieb durch die wirkenden Fliehkräfte Öl radial austreten kann und bspw. direkt auf eine Getriebeentlüftung spritzen kann. Durch die erhöhte Belastung kann die entsprechende Entlüftung gar undicht werden und es kann Getriebeöl zur Umgebung hin austreten.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere ein möglichst einfach herstell- und montierbares Planetengetriebe zur Verfügung zu stellen, bei dem eine direkte Belastung der Getriebeentlüftung durch Ölspritzer vermieden werden soll.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in eine (freie) Ausnehmung des Hohlrades, die in Umfangsrichtung zumindest teilweise auf Höhe des Aufnahmelochs angeordnet und außer Eingriff mit einem Formschlussbereich befindlich ist, ein diese (freie) Ausnehmung radial abdeckendes Verschließteil eingesetzt ist.
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Durch ein derartiges Verschließteil wird auf besonders kostengünstige Weise die bestehende Lücke zwischen dem Hohlrad und dem Planetenträger geschlossen, sodass im Betrieb Öl nicht direkt durch diese Lücke in radialer Richtung nach außen treten und dort gegebenenfalls entsprechende Entlüftungsventile beschädigen kann. Die Haltbarkeit des Planetengetriebes und dessen Komponenten wird somit verbessert.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Hinsichtlich der Formschlussbereiche ist es auch von Vorteil, wenn diese in der Umfangsrichtung / entlang eines Umfangs kranzartig nebeneinander (d.h. entlang einer gedachten Kreislinie, die um die Drehachse herum verläuft, aneinandergereiht) angeordnet sind. Somit bilden sich mehrere Gruppen an Formschlussbereichen aus, deren Formschlussbereiche in regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung zueinander beabstandet sind, wobei die Gruppen an Formschlussbereichen untereinander in der Umfangsrichtung durch ein Aufnahmeloch beabstandet sind.
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Ist das Verschließteil so dimensioniert, dass es in Umfangsrichtung an einander zugewandten umfangsseitigen Flanken der freien Ausnehmung anliegt, ist es im Betrieb in der Umfangsrichtung / tangentialen Richtung auf einfache konstruktive Weise lagegesichert.
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In diesem Zusammenhang ist es auch zweckmäßig, wenn das Verschließteil zwischen den Flanken der freien Ausnehmung (umfangsseitig) eingeklemmt / eingepresst ist.
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Von Vorteil ist es zudem, wenn das Verschließteil an seiner radialen Innenseite zumindest einen Absatz (vorzugsweise ausgeführt als Nase / Vorsprung) aufweist, der in radialer Richtung von innen an dem Hohlrad abgestützt ist / anliegt. Dadurch ist eine stabile radiale Sicherung des Verschließteils relativ zu dem Hohlrad umgesetzt.
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Diesbezüglich ist es weiterhin zweckmäßig, wenn das Verschließteil zwei in Umfangsrichtung einander abgewandte Absätze aufweist, die in radialer Richtung von innen an dem Hohlrad abgestützt sind / anliegen.
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Sind das Hohlrad und der Planetenträger zusätzlich mittels eines Sicherungsringes in axialer Richtung (der Drehachse) relativ zueinander abgestützt / gesichert, ist eine axiale Sicherung besonders bauraumsparend umgesetzt.
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Hinsichtlich des Verschließteils ist es weiterhin von Vorteil, wenn dieses aus einem Kunststoff besteht, wodurch es besonders kostengünstig herstellbar ist.
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Das Planetengetriebe ist bevorzugt als ein Differenzial / Stirnraddifferenzial ausgeführt.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlrades für ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe, das nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen umgesetzt sein kann, wobei zunächst mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Ausnehmungen in das Hohlrad (vorzugsweise stirnseitig) eingebracht werden, und wobei in zumindest eine Ausnehmung ein diese zumindest eine Ausnehmung in radialer Richtung wieder verschließendes Verschließteil eingesetzt wird.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes, das nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen umgesetzt sein kann, wobei ein Planetenträger mit mehreren, in einer Umfangsrichtung versetzt zu einem Aufnahmeloch für einen Planetenbolzen angeordneten, sowie in einer axialen Richtung in Bezug auf eine Drehachse stirnseitig vorspringenden (männlichen) Formschlussbereiche und ein Hohlrad mit mehreren in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordneten Ausnehmungen bereit gestellt werden, und wobei zumindest eine freie Ausnehmung des Hohlrades, die nicht zum Aufnehmen eines Formschlussbereiches bestimmt ist, ein diese in radialer Richtung wieder verschließendes Verschließteil eingesetzt wird.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß möglichst einfach eine Ölfangkappe (Verschließteil) für eine regelmäßige Hohlrad-Steckverbindung realisiert. Dies hat insbesondere Vorteile, wenn die Fertigungstechnologie für das Hohlrad auf ein Schlagfräsen umgestellt ist, wofür regelmäßige gleichgroße Klauen (Stegbereiche zwischen den Ausnehmungen) benötigt sind, die hier durch die jeweiligen Ausnehmungen gebildet werden. Die dadurch entstehenden Lücken zwischen dem Hohlrad und dem Planetenträger, aus denen durch die Fliehkraft Öl direkt auf die Getriebeentlüftung spritzen kann, werden geschlossen.
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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 ein Verbindungsbereich zwischen einem Hohlrad und einem Planetenträger des Planetengetriebes gut erkennbar ist,
- 2 eine perspektivische Explosionsansicht des in 1 eingesetzten Hohlrades mit einem Sicherungsring, der zur axialen Sicherung des Hohlrades an dem Planetenträger dient, sowie mehreren in entsprechende Ausnehmungen des Hohlrades einsetzbaren Verschließteilen.
- 3 eine perspektivische Darstellung des in den 1 und 2 eingesetzten Verschließteils, und
- 4 eine perspektivische Darstellung des Planetengetriebes nach 1 von einer Außenseite, zu der besonders gut die an dem Planetenträger angebrachten und in Ausnehmungen des Hohlrades eingreifenden Formschlussbereiche sowie die in freie Ausnehmungen zwischen den Formschlussbereichen eingreifenden Verschließteile erkennbar sind.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis dieser Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In Verbindung mit den 1 und 4 ist der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Das Planetengetriebe 1 ist hierbei als ein Stirnraddifferenzial eines Kraftfahrzeugs umgesetzt.
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Das Planetengetriebe 1 weist grundsätzlich einen Planetenträger 2 auf, an dem mehrere Planetenräder verschiedener Planetenstufen 16, 17 aufgenommen sind. Eine erste Planetenstufe 16 weist mehrere, hier drei, in Umfangsrichtung verteilte, (erste) Planetenräder 3 auf. Die Planetenräder 3 sind jeweils auf gewöhnliche Weise über Planetenbolzen 4 drehbar in dem korbartig ausgeführten Planetenträger 2 aufgenommen und drehbar gelagert. Weitere Planetenstufen, wie die zweite Planetenstufe 17, sind in axialer Richtung, d.h. entlang einer gedachten Drehachse 8 des Planetengetriebes 1 / des Planetenträgers 2, versetzt zu der ersten Planetenstufe 16 angeordnet. Auch die jeweiligen (zweiten) Planetenräder dieser zweiten Planetenstufe 17 sind dabei auf typische Weise über Planetenbolzen in dem Planetenträger 2 drehbar gelagert. Ein mit den Planetenrädern dieser zweiten Planetenstufe 17 kämmendes Sonnenrad 18 ist in 1 auch erkennbar.
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Des Weiteren ist der Planetenträger 2 an seiner axialen Stirnseite 19, die der ersten Planetenstufe 16 in axialer Richtung am nächsten liegt, über eine formschlüssige Verbindung 5 drehfest mit einem Hohlrad 6 verbunden. Die formschlüssige Verbindung 5 ist als Steckverbindung realisiert. Wie in 4 zu erkennen, sind hierfür an der axialen Stirnseite 19 des Planetenträgers 2 mehrere Formschlussbereiche 9 in Form von Vorsprüngen / Erhebungen / Nasen / Zähnen angeformt. Die Formschlussbereiche 9 sind allesamt gleich ausgeformt sowie dimensioniert und entlang einer gedachten Kreislinie, die um die Drehachse 8 herum verläuft, verteilt angeordnet. Hierbei ist erkennbar, dass im Bereich eines den Planetenbolzen 4 des jeweiligen ersten Planetenrades 3 aufnehmenden Aufnahmelochs 7 kein Formschlussbereich 9 vorhanden ist und dadurch die ansonsten regelmäßige umfangsseitige Beabstandung der Formschlussbereiche 9 unterbrochen ist. Insgesamt sind mehrere, hier drei, die regelmäßige Abfolge der Formschlussbereiche unterbrechende Lücken 20 an dem Formschlussbereich 9 realisiert. Somit bilden sich drei Gruppen an Formschlussbereichen 9 aus, wobei die Formschlussbereiche 9 jeder Gruppe zueinander gleich beabstandet sind. Untereinander sind die Gruppen jedoch mit einem größeren Abstand versehen relativ zueinander in Umfangsrichtung beabstandet.
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Das Hohlrad 6 ist in axialer Richtung neben dem Planetenträger 2 angeordnet. Der maximale Außendurchmesser des Hohlrades 6 ist kleiner als der maximale Außendurchmesser des Planetenträgers 2 ausgeführt. Zudem sind die ersten Planetenräder 3 auch so weit in radialer Richtung nach außen versetzt, dass sie radial nach außen über das Hohlrad 6 hinüber ragen. Das Hohlrad 6 ist so dimensioniert, dass es die Aufnahmelöcher 7 teilweise axial überdeckt. Das Hohlrad 6 weist auf seiner dem Planetenträger 2 zugewandten axialen Seite mehrere komplementär zu den Formschlussbereichen 9 ausgebildete Ausnehmungen 10a und 10b auf. Auch diese Ausnehmungen 10a und 10b sind auf einer festen Kreislinie verteilt angeordnet. Die Ausnehmungen 10a und 10b sind durchgängig in Umfangsrichtung gleich beabstandet angeordnet, d.h., das Hohlrad 6 weist eine in Umfangsrichtung durchgängig gleichmäßig verlaufende, durch die Ausnehmungen 10a und 10b gebildete Verzahnung auf. Die Ausnehmungen 10a und 10b bilden eine stirnseitige Verzahnung aus, die unterschiedlich zu einer als Schrägverzahnung ausgebildeten Innenverzahnung 21 des Hohlrades 6 ausgeführt ist. Die durch die Ausnehmungen 10a und 10b gebildete Verzahnung ist somit losgelöst von der Innenverzahnung 21 ausgebildet. Jeder der Formschlussbereiche 9 ist in einer ersten Ausnehmung 10a des Hohlrades 6 zur drehfesten Verbindung formschlüssig eingesetzt. Im Bereich des Aufnahmelochs 7, aufgrund der durchgängigen Ausbildung der Ausnehmungen 10a und 10b, sind somit freie (zweite) Ausnehmungen 10b vorhanden, die je nach Einsatzbereich in unterschiedlicher Anzahl vorhanden sein können. In diesem Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei dieser zweiten Ausnehmungen 10b gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt.
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Um im Betrieb ein Austreten von Öl durch die zweiten Ausnehmungen 10b im Bereich der Lücken 20 zu vermeiden, sind in jeder zweiten Ausnehmung 10b erfindungsgemäß Verschließteile 11 eingesetzt. Jede zweite Ausnehmung 10b ist daher in radialer Richtung mittels eines Verschließteils 11 abgedeckt. Dies ist auch besonders gut aus den 1 und 2 ersichtlich. Jedes Verschließteil 11 weist eine komplementäre Form zu der zweiten Ausnehmung 10b auf.
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Das Verschließteil 11 ist in 3 alleine dargestellt. Das Verschließteil 11 ist als ein Kunststoffbauteil realisiert. Das Verschließteil 11 ist kappenförmig ausgeführt. Das Verschließteil ist derart dimensioniert, dass es mit seinen beiden Seiten 22a, 22b / Seitenflanken an den in Umfangsrichtung einander zugewandten Flanken 12a und 12b der zweiten Ausnehmung 10b anliegt. Insbesondere ist das Verschließteil 11 in die Ausnehmung 10b eingepresst (unter einer gewissen Vorspannung eingesetzt). Zusätzlich sind an einer radialen Innenseite 13 (in Bezug auf die Drehachse 8 im montierten Zustand gesehen) des Verschließteils 11 zwei in Umfangsrichtung einander abgewandte Absätze 14a und 14b an dem Verschließteil 11 angeformt. Die Absätze 14a und 14b sind so positioniert, dass sie in einer montierten Stellung radial von innen an dem Hohlrad 6 abgestützt sind. Dadurch ist das jeweilige Verschließteil 11 auch durch die im Betrieb wirkenden Fliehkräfte vor einem Verlieren gesichert.
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Zusätzlich, wie in Verbindung mit 1 erkennbar, ist das Hohlrad 6 mittels eines Sicherungsrings 15 an dem Planetenträger 2 axial gesichert. Hierzu weisen sowohl die Formschlussbereiche 9 als auch die zwischen den Ausnehmungen 10a und 10b ausgebildeten Stegbereiche 23 (auch als Klauen / Zähne / Vorsprünge bezeichnet) des Hohlrades 6 durchgängige Nutkonturen 24 auf, in die der Sicherungsring 15 eingerastet ist. Auch das Verschließteil 11 / die Kappe ist mit einer komplementären Nutkontur 24 für den Sicherungsring 15 ausgeführt. Im montierten Zustand liegt der Sicherungsring 15 somit in axialer Richtung sowohl in der Nutkontur 24 des Verschließteils 11, als auch in der Nutkontur 24 des Hohlrades 6 sowie in der Nutkontur 24 des Planetenträgers 2 fest an.
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Bei der Herstellung des Hohlrades 6 wird bevorzugt entweder zuerst die Innenverzahnung 21 oder zunächst die durch die Ausnehmung 10a und 10b gebildete seitliche Verzahnung ausgeformt. Im Anschluss daran wird in die entsprechenden zweiten Ausnehmungen 10b, die nicht zum in Kontakt- / Eingriff bringen mit einem Formschlussbereich 9 vorgesehen sind, ein Verschließteil 11 eingesetzt. Bei der Montage des Planetengetriebes 1 ist bevorzugt das Verschließteil 11 bereits in der entsprechenden zweiten Ausnehmung 10b eingesetzt, wenn das Hohlrad 6 an dem Planetenträger 2 befestigt wird (Ausnehmungen 10a werden axial auf Formschlussbereiche 9 aufgeschoben und schließlich mittels des Sicherungsringes 15 zueinander gesichert).
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein kostengünstiges Verschließen der Lücken 20 durch Einschnappen von Plastikkappen (Verschließteil 11) realisiert. Das Hohlrad 6 und der Planetenträger 2 weisen eine Steckverbindung 5 mit den Zähnen (Formschlussbereiche 9 und Stegbereiche 23) auf, mit der Drehmoment übertragen werden kann. Im Bereich der Bolzen 4 fehlt ein Zahn 9 am Planetenträger 2, da kein Platz für einen Zahn 9 vorhanden ist. Die entstehende Lücke 20 wird durch die Kappe 11 geschlossen. In einem Gehäuse, das hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist und das die komplette Baugruppe umschließt, ist auf gleicher axialer Position eine Entlüftung vorgesehen. Diese soll vor direkten Ölspritzern geschützt werden, was durch die Kappe 11 gewährleistet wird. Positioniert wird die Kappe 11 in tangentialer Richtung durch die Zähne 9, 23, in radialer Richtung bei Betrieb entgegen der Fliehkraft durch die Absätze 14a, 14b sowie im Stillstand durch den Sicherungsring 15 in der Nut 24.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebe
- 2
- Planetenträger
- 3
- Planetenrad
- 4
- Planetenbolzen
- 5
- formschlüssige Verbindung
- 6
- Hohlrad
- 7
- Aufnahmeloch
- 8
- Drehachse
- 9
- Formschlussbereich
- 10a
- erste Ausnehmung
- 10b
- zweite Ausnehmung
- 11
- Verschließteil
- 12a
- erste Flanke
- 12b
- zweite Flanke
- 13
- Innenseite des Verschließteils
- 14a
- erster Absatz
- 14b
- zweiter Absatz
- 15
- Sicherungsring
- 16
- erste Planetenstufe
- 17
- zweite Planetenstufe
- 18
- Sonnenrad
- 19
- Stirnseite
- 20
- Lücke
- 21
- Innenverzahnung
- 22a
- erste Seite
- 22b
- zweite Seite
- 23
- Stegbereich
- 24
- Nutkontur
