DE102017204932A1

DE102017204932A1 - Planetengetriebe für einen Wankstabilisator mit Federmechanismus

Info

Publication number: DE102017204932A1
Application number: DE102017204932.4A
Authority: DE
Inventors: Rene Schwarze
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2018-09-27
Anticipated expiration: 2037-03-24
Also published as: KR20190127744A; WO2018171993A1; DE102017204932B4; KR102463312B1

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Planetengetriebe (2) für einen Wankstabilisator (1) eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einer ersten Planetenstufe (5), die ein erstes Sonnenrad (6), ein erstes Hohlrad (7), mehrere radial zwischen diesen beiden kämmende erste Planetenräder (8), einen spielbehafteten ersten Planetenträger (9), der im Rahmen des vorhandenen Spiels in Radialrichtung verschiebbar und/oder verkippbar ist, und einen Federmechanismus (24) zur Geräuschreduzierung aufweist. Es greift der Federmechanismus (24) am ersten Planetenträger (9) an und verschiebt und/oder verkippt diesen in einem unbelasteten Zustand des Planetengetriebes (2) federbeaufschlagt aus seiner zentrierten Neutralstellung, so dass dessen erste Planetenräder (8) am ersten Sonnenrad (6) und/oder ersten Hohlrad (7) anliegen. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Wankstabilisator (1) mit einem derartigen Planetengetriebe (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Planetengetriebe, insbesondere für einen Wankstabilisator eines Kraftfahrzeugs, sowie einen Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche näher definierten Art.
Aktive bzw. elektromechanische Wankstabilisatoren umfassen einen Aktor, insbesondere einen Elektromotor, sowie ein ihm nachgeschaltetes Planetengetriebe. Über den Aktor und das Planetengetriebe können zwei Drehstabfederelemente gegeneinander verdreht werden. Die Drehstabfederelemente sind fahrwerkseitig gelagert und mit jeweils einem Rad über eine Pendelstange verbunden. Je nach Aktuatorverdrehung können Drehmomente aufgebaut und an die Drehstabfederelemente, die hierbei tordiert werden, übertragen werden. Hierdurch kann eine Wankbewegungskompensation des Kraftfahrzeugs erzielt werden.
Aus der DE 10 2014 223 019 A1 ist ein Planetengetriebe für einen Wankstabilisator bekannt. Dieses weist mehrere Federelemente auf, die jeweils zwischen dem Planetenträger und einem zugeordneten Planetenrad stirnseitig angeordnet sind. Über die Federelemente werden die Planetenräder gegenüber dem Planetenträger verkippt, so dass sich diese spielfrei mit der Verzahnung des Hohlrades und des Sonnenrades verschränken. Hierdurch können die vom Planetengetriebe erzeugten Geräusche reduziert werden. Nachteilig ist, dass sehr viele Federelemente benötigt werden, um insbesondere ein mehrstufiges Planetengetriebe geräuscharm auszubilden. Hierdurch erhöhen sich der konstruktive Aufwand und die Herstellungskosten des Planetengetriebes.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit ein Planetengetriebe gemäß der eingangs genannten Art weiter zu verbessern, insbesondere die Geräuschreduzierung zu verbessen und/oder dessen konstruktiven Aufwand zu reduzieren, so dass dieses kostengünstiger hergestellt werden kann und Getriebegeräusche vermindert werden.
Die Erfindung zeichnet sich durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche aus. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Vorgeschlagen wird ein Planetengetriebe, insbesondere für einen Wankstabilisator eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einer ersten Planetenstufe. Die erste Planetenstufe umfasst ein erstes Sonnenrad, ein erstes Hohlrad, mehrere radial zwischen diesen beiden kämmende erste Planetenräder und einen ersten Planetenträger. Der erste Planetenträger nimmt die ersten Planetenräder drehbar gelagert auf. Des Weiteren ist der erste Planetenträger spielbehaftet. Infolgedessen ist dieser im Rahmen des vorhandenen Spiels in Radialrichtung verschiebbar und/oder - insbesondere gegenüber einer zentralen Drehachse des Planetengetriebes - verkippbar. Außerdem umfasst das Planetengetriebe einen Federmechanismus zur Geräuschreduzierung. Der Federmechanismus greift am ersten Planetenträger an und verschiebt diesen, insbesondere in einem unbelasteten Zustand des Planetengetriebes, federbeaufschlagt in Radialrichtung aus seiner zentrierten Neutralstellung. Zusätzlich oder alternativ verkippt der Federmechanismus den ersten Planetenträger in dem unbelasteten Zustand des Planetengetriebes federbeaufschlagt aus seiner zentrierten Neutralstellung. Hierdurch liegen dessen erste Planetenräder am ersten Sonnenrad und/oder am ersten Hohlrad an.
Im belasteten Zustand des Planetengetriebes ist der erste Planetenträger demnach vorzugsweise koaxial zu einer zentralen Drehachse des Planetengetriebes ausgerichtet. Sobald das Planetengetriebe nicht mehr belastet wird, bewirkt der Federmechanismus ein vorstehend beschriebenes radiales Verschieben und/oder Verkippen des Planetenträgers aus seiner zentrierten Neutralstellung. Die Drehachse des Planetenträgers ist somit zumindest im unbelasteten Zustand des Planetengetriebes gegenüber der zentralen Drehachse des Planetengetriebes translatorisch in Radialrichtung verschoben und/oder gegenüber dieser verkippt. Vorteilhafterweise verschränken sich die vom Planetenträger gehaltenen Planetenräder mit dem radial inneren ersten Sonnenrad und/oder mit dem radial äußeren ersten Hohlrad. Bei einer Drehmomenteinleitung in das Planetengetriebe legen sich infolgedessen die Zahnflanken des jeweiligen Planetenrades an die Zahnflanken des ersten Sonnenrades und/oder des ersten Hohlrades über die gesamte Zahnbreite an. Während dieses Anliegens wird die Federkraft des Federmechanismus zumindest teilweise oder ganz überwunden, so dass eine Dämpfung der aufeinanderstoßenden Zahnflanken erreicht wird. Hierdurch kann das Planetengetriebe sehr geräuscharm ausgebildet werden. Des Weiteren kann diese Geräuschreduzierung über einen einzigen Federmechanismus erzielt werden, so dass das Planetengetriebe konstruktiv einfach ausgebildet ist. Hierdurch reduzieren sich wiederum die Herstellungskosten des Planetengetriebes. Des Weiteren kann durch die vorstehend beschriebene Erfindung die Störanfälligkeit des Planetengetriebes aufgrund des reduzierten konstruktiven Aufwandes verringert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Federmechanismus radial außerhalb am ersten Hohlrad abgestützt ist. Dies kann unmittelbar am ersten Hohlrad erfolgen oder mittelbar über ein Getriebegehäuse, mit dem das erste Hohlrad drehfest verbunden oder einteilig ausgebildet ist. Hierdurch ist eine gute Zugänglichkeit zum Federmechanismus sichergestellt, insbesondere wenn dieser justiert werden muss. Des Weiteren kann der Federmechanismus hierdurch konstruktiv einfach umgesetzt werden. Der Federmechanismus kann auch in jeder weiteren Planetenstufe eingesetzt werden, so dass die Geräuschminderung in jeder Planetenstufe wirksam eingesetzt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Federmechanismus ein Koppelelement auf. Das Koppelelement koppelt den ersten Planetenträger mit dem entsprechenden Bauteil, insbesondere dem ersten Hohlrad, an dem er abgestützt ist bzw. bringt diese in Wirkverbindung. Vorzugsweise ist das Koppelelement in einem radial inneren Bereich mit dem ersten Planetenträger und/oder in einem radial äußeren Bereich mit dem ersten Hohlrad, insbesondere mittelbar oder unmittelbar, gekoppelt. Hierdurch kann vom Koppelelement durch ein radial äußeres Abstützen eine radial wirkende Federkraft auf den ersten Planetenträger übertragen werden.
Vorteilhaft ist es, wenn das Koppelelement, insbesondere im radial äußeren Bereich und/oder im radial inneren Bereich am ersten Planetenträger oder am ersten Hohlrad drehbar gelagert und/oder in Radialrichtung verschiebbar verbunden ist. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Koppelelement am ersten Planetenträger und/oder am ersten Hohlrad in Radialrichtung federbeaufschlagt anliegt. Hierdurch kann verhindert werden, dass das Koppelelement einen negativen Einfluss auf die Drehbeweglichkeit des ersten Planetenträgers nimmt. Zugleich wird sichergestellt, dass über das Koppelelement eine entsprechend in Radialrichtung wirkende Federkraft auf den ersten Planetenträger übertragen wird.
Um das Planetengetriebe mit seinem Federmechanismus konstruktiv möglichst einfach ausbilden zu können, ist es vorteilhaft, wenn das Koppelelement mit dem ersten Planetenträger an einer radial äußeren Außenumfangsfläche, einem radial inneren Lagerungsschaft und/oder einer Stirnseite des ersten Planetenträgers gekoppelt ist.
Um auf den ersten Planetenträger eine in Radialrichtung wirkende Federkraft aufbringen zu können, ist es vorteilhaft, wenn das erste Koppelelement elastisch, insbesondere aus einem Elastomer oder einem Federstahl, ausgebildet ist.
Alternativ oder zusätzlich ist es aus demselben Zweck vorteilhaft, wenn der Federmechanismus ein Federelement umfasst, welches das Koppelelement in Radialrichtung federbeaufschlagt. Wenn das Koppelelement am radial äußeren ersten Hohlrad angeordnet ist, wirkt die Federkraft des Federelementes radial nach innen, so dass das Koppelelement gegen den ersten Planetenträger gedrückt wird. Ist das Koppelelement mit dem ersten Planetenträger verbunden, ist das Federelement derart ausgebildet, dass es das Koppelelement federbeaufschlagt radial nach außen drückt, so dass der erste Planetenträger aus seiner Neutralstellung radial verschoben und/oder verkippt wird.
Das Planetengetriebe kann sehr kostengünstig ausgebildet werden, wenn das Koppelelement als Druckstift, Rolle oder, insbesondere geschlossenes, Ringelement ausgebildet ist. Der Druckstift ist hierbei vorzugsweise in Radialrichtung verschiebbar ausgebildet. Die Rolle ist vorzugsweise derart angeordnet, dass sich deren Drehachse im Wesentlichen in Längsrichtung des Planetengetriebes erstreckt und/oder deren Drehachse zumindest in der zentrierten Neutralstellung des ersten Planetenträgers zu dieser im Wesentlichen parallel ausgerichtet ist.
Vorteilhaft ist es, wenn der Druckstift unmittelbar oder mittelbar am ersten Hohlrad in Radialrichtung beweglich gelagert ist. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn der Druckstift von dem Federelement, insbesondere einer Schraubenfeder, mit seinem radial inneren freien Ende gegen den ersten Planetenträger gedrückt ist. Der Druckstift ist somit nicht mit dem ersten Planetenträger verbunden, sondern liegt an diesem an, so dass der erste Planetenträger einem Druckstift vorbeirotieren kann.
Im Falle eines als Rolle ausgebildeten Koppelelements ist es vorteilhaft, wenn die Rolle am ersten Planetenträger, insbesondere an dessen Stirnseite, drehbar gelagert ist. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn die Rolle derart angeordnet ist, dass sich diese mit seiner äußeren Abrollfläche in einem radial äußeren Kontaktbereich unmittelbar am ersten Hohlrad oder mittelbar, insbesondere am Getriebegehäuse, anliegt. Beim Rotieren des ersten Planetenträgers kann sich somit die Rolle im radial äußeren Kontaktbereich am ersten Hohlrad oder am Getriebegehäuse abrollen. Je nachdem, ob die Rolle selbst elastisch ausgebildet ist und/oder mit einem Federelement radial federbeaufschlagt ist, kann somit auf den ersten Planetenträger eine in Radialrichtung wirkende Federkraft ausgeübt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Rolle freilagernd in Radialrichtung zwischen dem ersten Planetenträger und dem ersten Hohlrad angeordnet. Sie ist somit im Bereich ihrer Drehachse weder am ersten Planetenträger noch am ersten Hohlrad drehbar gelagert. Stattdessen ist unter der Begrifflichkeit „freilagernd“ zu verstehen, dass die Rolle mit ihrem Außenumfang sowohl am ersten Planetenträger als auch am ersten Hohlrad oder am Getriebegehäuse anliegt und somit durch diese beiden Bauteile gelagert ist. Infolgedessen bewegt sich die freilagernde Rolle bei drehendem Planetengetriebe in Umfangsrichtung des Planetengetriebes gegenüber dem ersten Planetenträger und dem ersten Hohlrad.
Insbesondere im Falle einer freilagernden Rolle ist es vorteilhaft, wenn die Rolle mit seiner Abrollfläche in einem radial äußeren Kontaktbereich unmittelbar oder mittelbar am ersten Hohlrad und in einem radial inneren Kontaktbereich am ersten Planetenträger anliegt.
Insbesondere bei einer am ersten Planetenträger drehbar gelagerten Rolle ist es vorteilhaft, wenn die Rolle über das Federelement radial nach außen gedrückt ist. Hierdurch kann die Federkraft des Federelementes auf die insbesondere drehbar gelagerte Rolle übertragen werden, so dass der erste Planetenträger federbeaufschlagt radial nach innen gedrückt ist.
Zusätzlich zum ersten Federelement oder alternativ kann die Rolle ein Übermaß aufweisen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Rolle selbst elastisch ausgebildet ist. Bei in der zentrierten Neutralstellung befindlichem ersten Planetenträger ist die ein Übermaß aufweisende elastische Rolle somit elastisch verformt. Bei einer am ersten Planetenträger drehbar gelagerten Rolle erfolgt die elastische Verformung im radial äußeren Kontaktbereich. Bei einer freilagernden Rolle, die ein Übermaß aufweist und elastisch ausgebildet ist, erfolgt eine derartige elastische Verformung sowohl im radial inneren Kontaktbereich als auch in ihrem radial äußeren Kontaktbereich.
Wenn das Koppelelement als Ringelement ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, wenn das Ringelement mit einem radial äußeren Ringabschnitt unmittelbar oder mittelbar am ersten Hohlrad und mit einem radial inneren Ringabschnitt am ersten Planetenträger, insbesondere an dessen Lagerungsschaft, anliegt. Vorteilhafterweise ist das Ringelement hierbei derart elastisch verformt, dass dieses im Bereich des radial inneren Ringabschnitts elastisch nach innen gedrückt ist. Hierdurch kann über das Ringelement eine entsprechend in Radialrichtung wirkende Federkraft auf den ersten Planetenträger übertragen werden. Zusätzlich bzw. alternativ kann das Ringelement eine Vorform aufweisen, so dass sich in Draufsicht eine Nierenform ergibt.
Vorteilhaft ist es, wenn der erste Planetenträger im unbelasteten Zustand des Planetengetriebes verkippt ist. Hierdurch kann nämlich eine Verschränkung der Planetenräder mit dem Sonnenrad und/oder mit dem Hohlrad erzielt werden. Dies reduziert ein Verdrehflankenspiel und/oder Lagerspiel während eines Drehmoment-Nulldurchgangs, so dass vorteilhafterweise ein Zwei-Flanken-Kontakt zwischen den Zähnen der Planetenräder und des Sonnenrades bzw. zwischen den Zähnen der Planetenräder und des Hohlrades erzeugt wird. Bei Lastwechsel können hierdurch Stöße minimiert werden, wodurch die Geräuscherzeugung des Planetengetriebes reduziert wird. Ein derartiges Verkippen des ersten Planetenträgers kann insbesondere dadurch erzielt werden, wenn der erste Planetenträger im Bereich eines seiner beiden Axialenden, insbesondere auf Seiten seines Lagerungsschafts, derart gelagert ist, dass dieser zwischen seiner zur Längsachse des Planetengetriebes koaxialen Neutralstellung und einer zu dieser verkippten Ruhestellung verkippbar ist. Der erste Planetenträger weist somit einen Lagerungsbereich auf, der im Vergleich zur radial wirkenden Federkraft in Axialrichtung versetzt ist. Hierdurch bewirkt die radial wirkende Federkraft um den Lagerungsbereich des ersten Planetenträgers herum ein Drehmoment, das den ersten Planetenträger aus seiner Neutralstellung in seine Ruhestellung verkippt.
Insbesondere wenn das Planetengetriebe als Wankstabilisator-Planetengetriebe ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, wenn der erste Planetenträger mittelbar über eine zweite oder weitere Planetenstufe gelagert ist. Die zweite Planetenstufe ist vorzugsweise ausgangsseitig im Planetengetriebe angeordnet. Die Lagerung des ersten Planetenträgers in der zweiten Planetenstufe erfolgt insbesondere dadurch, dass die zweite Planetenstufe vorzugsweise einen spielfrei gelagerten zweiten Planetenträger aufweist. Ferner ist der erste Planetenträger vorzugsweise drehfest mit einem zweiten Sonnenrad der zweiten Planetenstufe verbunden. Das zweite Sonnenrad sowie der mit diesem verbundene erste Planetenträger können somit im Umfang des zwischen dem zweiten Sonnenrad und dem zweiten Planetenträger ausgebildeten Spiels gegenüber dem zweiten Planetenträger verkippt werden. Beim Verkippen des ersten Planetenträgers mittels des Federmechanismus wird somit nicht nur die erste Planetenstufe, sondern auch das zweite Sonnenrad der zweiten Planetenstufe mit den zweiten Planetenrädern der zweiten Planetenstufe verschränkt. Infolgedessen erfolgt nicht nur im Bereich der ersten Planetenstufe, sondern auch im Bereich der zweiten Planetenstufe eine Verschränkung und somit eine Geräuschreduktion.
Insbesondere wenn das Planetengetriebe als Wankstabilisator-Planetengetriebe ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, wenn das Planetengetriebe eine dritte Planetenstufe aufweist. Die dritte Planetenstufe ist vorzugsweise eingangsseitig und/oder benachbart zu einem Aktor des Wankstabilisators angeordnet. Die dritte Planetenstufe weist vorzugsweise ein spielfrei gelagertes drittes Sonnenrad auf. Vorteilhaft ist es, wenn das erste Sonnenrad drehfest mit einem dritten Planetenträger der dritten Planetenstufe drehfest verbunden ist. Infolgedessen kann der dritte Planetenträger sowie das mit diesem drehfest verbundene erste Sonnenrad der ersten Planetenstufe im Rahmen des zwischen dem dritten Planetenträger und dem dritten Sonnenrad vorhandenen Spiels um das dritte Sonnenrad herum gekippt werden. Hierdurch erfolgt auch im Bereich der dritten Planetenstufe eine Verschränkung zwischen den dritten Planetenrädern und dem dritten Sonnenrad. Über den Federmechanismus kann somit nicht nur die erste Planetenstufe, sondern zumindest eine zu ihr benachbarte weitere Planetenstufe verschränkt und somit geräuschärmer ausgebildet werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Federmechanismus im unbelasteten Zustand des Planetengetriebes den mit dem zweiten Sonnenrad verbundenen ersten Planetenträger um einen ersten Winkel und/oder das mit dem dritten Planetenträger verbundene erste Sonnenrad um einen dazu entgegen gerichteten zweiten Winkel verkippt. Hierdurch kann sowohl in der ersten Planetenstufe als auch in den beiden zu ihr stirnseitig benachbarten anderen Planetenstufen eine Verschränkung der darin angeordneten Zahnräder erzielt werden, so dass das Planetengetriebe sehr geräuscharm ausgebildet werden kann.
Vorgeschlagen wird ferner ein Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug mit einem Planetengetriebe, dass gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet ist, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können.
Vorteilhaft ist es, wenn ein drittes Sonnenrad einer dritten Planetenstufe mit einem insbesondere elektrischen, Antrieb und/oder ein zweiter Planetenträger einer zweiten Planetenstufe mit einem Drehstabfederelement, insbesondere einem Stabilisatorrohr, verbunden sind. Hierdurch ist das Planetengetriebe insbesondere als Wankstabilisator-Planetengetriebe ausgebildet.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Teilausschnitt eines Wankstabilisators im Bereich eines Planetengetriebes, das einen Federmechanismus zum Verschränken der Zahnräder aufweist,
2 ein Planetengetriebe im Längsschnitt mit einem Federmechanismus gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
3 ein Planetengetriebe im Längsschnitt mit einem Federmechanismus gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 ein Planetengetriebe im Längsschnitt mit einem Federmechanismus gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und
5a und 5b ein Planetengetriebe im Längsschnitt mit einem Federmechanismus gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.

1 zeigt ein Planetengetriebe 2 im Längsschnitt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Planetengetriebe 2 Bestandteil eines Wankstabilisators 1 eines Kraftfahrzeuges. Der Wankstabilisator 1 umfasst neben dem Planetengetriebe 2 des Weiteren einen Aktor 3, insbesondere einen Elektromotor, und ein Drehstabfederelement 4.
Gemäß 1 weist das Planetengetriebe 2 eine erste Planetenstufe 5 auf, die ein zentrales erstes Sonnenrad 6 umfasst, das von einem ersten Hohlrad 7 umgeben ist. In Radialrichtung sind zwischen dem ersten Sonnenrad 6 und dem ersten Hohlrad 7 erste Planetenräder 8 angeordnet. Die Planetenräder 8 sind in einem ersten Planetenträger 9 der ersten Planetenstufe 5 drehbar gelagert. Das Planetengetriebe 2 weist ein Getriebegehäuse 10 auf. Das Getriebegehäuse 10 ist mit einem Motorgehäuse 11 des Aktors 3 drehfest verbunden, insbesondere verschweißt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das erste Hohlrad 7 einteilig mit dem Getriebegehäuse 10 ausgebildet. Alternativ ist es ebenso denkbar, dass das erste Hohlrad 7 ein separates Bauteil darstellt und drehfest mit dem Getriebegehäuse 10 verbunden ist.
Neben der ersten Planetenstufe 5 umfasst das Planetengetriebe 2 des Weiteren eine zweite Planetenstufe 12 und eine dritte Planetenstufe 17. Die zweite Planetenstufe 12 ist abtriebsseitig angeordnet. Die dritte Planetenstufe 17 ist antriebsseitig angeordnet. Infolgedessen befindet sich die erste Planetenstufe 5 zwischen der zweiten und dritten Planetenstufe 12, 17. Die zweite Planetenstufe 12 umfasst ein zweites Sonnenrad 13, ein zweites Hohlrad 14, dazwischen angeordnete zweite Planetenräder 15 und einen zweiten Planetenträger 16, in dem die zweiten Planetenräder 15 drehbar gelagert aufgenommen sind. Gleiches trifft auf die dritte Planetenstufe 17 zu. So umfasst auch diese ein drittes Sonnenrad 18, ein drittes Hohlrad 19, dritte Planetenräder 20 und einen dritten Planetenträger 21, der die dritten Planetenräder 20 drehbar gelagert aufnimmt. Das dritte Sonnenrad 18 bildet eine Motorwelle des Aktuators 3 oder ist mit dieser drehfest verbunden. Des Weiteren ist der zweite Planetenträger 15 drehfest mit dem Drehstabfederelement 4 verbunden. Ein vom Aktor 3 in das Planetengetriebe 2 eingebrachte Drehmoment kann somit vom Planetengetriebe 2 gewandelt werden und an das Drehstabfederelement 4 übertragen werden.
Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind das zweite Hohlrad 14 und das dritte Hohlrad 19 festgelegt. Vorliegend sind diese einteilig mit dem Getriebegehäuse 10 ausgebildet. Wie bereits vorstehend in Bezug auf das erste Hohlrad 7 erwähnt, können diese aber auch als separate Bauteile ausgebildet und drehfest mit dem Getriebegehäuse 10 verbunden sein.
Das dritte Sonnenrad 18 ist über eine Motorlagerung 22 im Wesentlichen spielfrei gelagert. Des Weiteren umfasst das Planetengetriebe 2 eine Drehstablagerung 23, über die der zweite Planetenträger im Wesentlichen spielfrei gelagert ist. Da das Drehstabfederelement 4 drehfest mit dem zweiten Planetenträger 16 verbunden ist, ist somit auch das Drehstabfederelement 4 im Wesentlichen spielfrei über die Drehstablagerung 23 gelagert. Die anderen drehbaren Zahnräder des Planetengetriebes 2 sind somit mittelbar über die Motorlagerung 22 und die Drehstablagerung 23 drehbar gelagert. Infolgedessen sind diese aufgrund des Flankenspiels spielbehaftet gelagert. Hieraus resultiert insbesondere beim Anfahren oder bei einer Drehrichtungsumkehr durch das Aufeinanderschlagen der Flanken der ineinandergreifenden Zähne eine Geräuschbelastung.
Um diese zu reduzieren, weist das Planetengetriebe 2 einen Federmechanismus 24 auf. Der Federmechanismus 24 ist im Bereich der ersten Planetenstufe 5 ausgebildet. Der Federmechanismus 24 greift, insbesondere unmittelbar, am ersten Planetenträger 9 an und delokalisiert diesen in einem unbelasteten Zustand des Planetengetriebes 2 aus seiner vorliegend dargestellten zentrierten Neutralstellung. Dies kann beispielsweise durch ein radiales Verschieben und/oder durch ein Verkippen des ersten Planetenträgers 9 erfolgen. Der Federmechanismus 24 bewirkt hierdurch eine Verschränkung der ersten Planetenräder 8 mit dem ersten Sonnenrad 6 und/oder dem ersten Hohlrad 7. Infolgedessen stehen die Zähne der ersten Planetenräder 8 schräg zu den Zähnen des ersten Sonnenrades 6 sowie des ersten Hohlrades 7. Bei einer Drehmomenteinleitung in das Planetengetriebe 2 legen sich die Zahnflanken der jeweiligen ersten Planetenräder 8 an die Zahnflanken des ersten Sonnenrades 6 und/oder des ersten Hohlrades 7 über einen Teil bis über die gesamte Zahnbreite an. Während des Anlegens wird die Federkraft des Federmechanismus überwunden, so dass eine Dämpfung der aufeinanderstoßenden Zahnflanken bewirkt wird.
Da die erste Planetenstufe 5 keine feste Lagerung aufweist, sondern mittelbar über die benachbarten Planetenstufen 12, 17 gelagert ist, erfolgt somit auch eine Verschränkung im Bereich der benachbarten Planetenstufen 12, 17. So ist der erste Planetenträger 9 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 13 der zweiten Planetenstufe 12 verbunden. Alternativ könnten diese auch einteilig ausgebildet sein. Da das zweite Sonnenrad 13 mittelbar über den zweiten Planetenträger 16 durch die Drehstablagerung 23 gelagert ist, kann der erste Planetenträger 9 um einen im Bereich der zweiten Planetenstufe 12 befindlichen Lagerpunkt verkippen. Abbildungsgemäß verkippt der erste Planetenträger 9 somit gemeinsam mit dem zweiten Sonnenrad 13 entgegen dem Uhrzeigersinn um einen ersten Winkel α. Hierbei verschränken sich die Zähne des zweiten Sonnenrades 13 mit den Zähnen der zweiten Planetenräder 15. Des Weiteren verschränken sich die Zähne der ersten Planetenräder 8 mit denen des ersten Hohlrades 7 und des ersten Sonnenrades 6.
Die Verschränkung im Bereich der dritten Planetenstufe 17 erfolgt insbesondere deshalb, weil das erste Sonnenrad 6 drehfest mit dem dritten Planetenträger 21 verbunden ist. Alternativ könnten diese auch einteilig ausgebildet sein. Das erste Sonnenrad 6 ist somit mittelbar über die dritten Planetenräder auf dem spielfrei gelagerten dritten Sonnenrad 18 mit Spiel gelagert. Infolgedessen kann das erste Sonnenrad 6 gemeinsam mit dem dritten Planetenträger 21 um einen im Bereich der dritten Planetenstufe 17 angeordneten Lagerpunkt bzw. Kipppunkt verkippen. Abbildungsgemäß wird das erste Sonnenrad 6 gemeinsam mit dem dritten Planetenträger 21 durch den Federmechanismus 24 im Uhrzeigersinn um einen zweiten Winkel β verkippt. Das erste Sonnenrad 7 und der erste Planetenträger 9 bzw. die in diesem gelagerten ersten Planetenräder 8 sind somit zueinander in entgegengesetzte Richtungen um die Winkel α und β verkippt. Hierdurch erfolgt eine Verschränkung im gesamten Planetengetriebe 2, so dass dieses besonders geräuscharm ausgebildet ist.
Wie bereits vorstehend erwähnt, übt der Federmechanismus 24 unmittelbar auf den ersten Planetenträger 9 eine in Radialrichtung wirkende Federkraft aus, wodurch der erste Planetenträger 9 aufgrund der mittelbaren Lagerung verkippt wird. In den nachfolgenden Figuren sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele des Federmechanismus 24 dargestellt. In allen Fällen greift jedoch der Federmechanismus 24 radial innerhalb unmittelbar am ersten Planetenträger 9 an und stützt sich radial außerhalb am ersten Hohlrad 7 und/oder am Getriebegehäuse 10 ab. Die Abstützung am ersten Hohlrad 7 kann unmittelbar erfolgen. Alternativ kann der Federmechanismus 24 aber auch mittelbar über das Getriebegehäuse 10 am ersten Hohlrad 7 abgestützt sein.
In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen werden für in ihrer Ausgestaltung und/oder Wirkweise identische oder zumindest vergleichbare Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet. Sofern diese nicht nochmals detailliert erläutert werden, entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise den jeweils vorstehend bereits beschriebenen Merkmalen.
Gemäß 2 umfasst der Federmechanismus 24 ein Koppelelement 25. Das Koppelelement 25 ist in einem radial inneren Bereich mit dem ersten Planetenträger 9 und in einem radial äußeren Bereich mit dem ersten Hohlrad 7 bzw. mit dem Getriebegehäuse 10 gekoppelt. Das Koppelelement 25 ist in Radialrichtung verschiebbar im Getriebegehäuse 10 und/oder im oder am ersten Hohlrad 7 gelagert. Des Weiteren umfasst der Federmechanismus 24 ein Federelement 26, dass das Koppelelement 25 in Radialrichtung federbeaufschlagt. Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel drückt das Federelement 26 das Koppelelement 25 federbeaufschlagt radial nach innen. Das Koppelelement 25 ist somit über das Federelement 26 am Getriebegehäuse 10 bzw. ersten Hohlrad 7 abgestützt und federbeaufschlagt in Radialrichtung gegen den ersten Planetenträger 9 gedrückt. Das Koppelelement 25 greift hierbei in einem radial inneren Kontaktbereich 31 an einer Außenumfangsfläche 27 des ersten Planetenträgers 9 an.
Vorliegend ist das Koppelelement 25 als Druckstift 28 ausgebildet. Vorzugsweise kann dessen radiale Position über einen Stellenmechanismus eingestellt werden. Hierbei kann der Stellenmechanismus beispielsweise als Schraubgewinde ausgebildet sein. Mit seinem radial inneren Ende ist der Druckstift 28 auf die Außenumfangsfläche 27 gedrückt. Der erste Planetenträger 9 kann sich somit am freien Ende des Druckstifts 28 in Umfangsrichtung vorbei bewegen. Im unbelasteten Zustand drückt der Druckstift 28 über die vom Federelement 26 aufgebrachte Federkraft den ersten Planetenträger 9 aus seiner vorliegend dargestellten zentrierten Neutralstellung heraus, so dass eine Verschränkung gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet wird.
3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel des Federmechanismus 24. In diesem Fall umfasst der Federmechanismus 24 kein zusätzliches Federelement 26. Stattdessen ist das Koppelelement 25 selbst elastisch ausgebildet. Über ein entsprechend ausgebildetes Übermaß des Koppelelements 25 kann somit aufgrund seiner Eigenelastizität eine Federkraft auf den ersten Planetenträger 9 ausgeübt werden. Auch gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel greift das Koppelelement 25 in seinem radial inneren Bereich an der Außenumfangsfläche 27 des ersten Planetenträgers 9 an. Radial außerhalb stützt sich das Koppelelement 25 am Getriebegehäuse 10 bzw. mittelbar am mit dem Getriebegehäuse 10 drehfest gekoppelten ersten Hohlrad 7 ab.
Das Koppelelement 25 ist vorliegend als Rolle 29 bzw. Rad ausgebildet. Die Rolle 29 umfasst eine Abrollfläche 30, mit der sie sich am ersten Planetenträger 9 und/oder am Gehäuse 10 bzw. mittelbar am mit diesem drehfest ausgebildeten ersten Hohlrad 7 abwälzen kann. In dem radial inneren Kontaktbereich 31 liegt die Rolle 29 mit ihrer Abrollfläche 30 an der Außenumfangsfläche 27 des ersten Planetenträgers 9 an. In einem radial äußeren Kontaktbereich 32 liegt die Rolle 29 am Getriebegehäuse 10 bzw. mittelbar am ersten Hohlrad 7 an. Die Rolle 29 weist somit keine Lagerung im Bereich ihrer eigenen Drehachse auf, sondern ist stattdessen freilagernd ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Rolle 29 sowohl durch den radial inneren ersten Planetenträger 9 als auch durch das radial äußere Getriebegehäuse 10 bzw. erste Hohlrad 7 in Position gehalten wird. Zugleich rotiert die Rolle 29 beim Drehen des ersten Planetenträgers 9 um ihre Drehachse wobei sie sich hierbei ferner in Umfangsrichtung gegenüber dem ersten Planetenträger 9 und dem ersten Hohlrad 7 bewegt.
Um den ersten Planetenträger 9 federbeaufschlagt in Radialrichtung verschieben und/oder verkippen zu können, ist die Rolle 29 elastisch ausgebildet. Vorzugsweise besteht die Rolle 29 hierfür zumindest teilweise aus einem Elastomer. Des Weiteren weist die Rolle 29 ein Übermaß auf, so dass diese - bei sich in der zentrierten Neutralstellung befindlichen ersten Planetenträger 9 - elastisch deformiert ist. Sobald das belastete Planetengetriebe 1 in den unbelasteten Zustand übergeht, bewirkt die entgegen der Fliehkraft gerichtete Federkraft eine radiale Verschiebung und/oder Verkippung des ersten Planetenträgers 8.
Der in 3 dargestellte Federmechanismus 24 umfasst vorliegend zwei voneinander in Axialrichtung beabstandete Rollen 29, die vorzugsweise drehfest miteinander gekoppelt sind. Nicht gezeigt aber denkbar ist auch eine Variante mit nur einer Rolle.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Federmechanismus 24. In diesem Fall ist das Koppelelement 25 mit dem ersten Planetenträger 9 verbunden und liegt in einem radial äußeren Kontaktbereich 32 am Getriebegehäuse 10 bzw. mittelbar am ersten Hohlrad 7 an. Das Koppelelement 25 kann ein vorliegend nicht dargestelltes Federelement 26 aufweisen, das ebenfalls am ersten Planetenträger 9 angeordnet ist und das Koppelelement 25 relativ zum ersten Planetenträger 9 radial nach außen drückt. Alternativ oder zusätzlich kann das Koppelelement 25 selbst aber auch elastisch ausgebildet sein und/oder ein Übermaß aufweisen.
Gemäß 4 ist das Koppelelement 25 ebenfalls als Rolle 29 ausgebildet und am ersten Planetenträger 9 drehbar gelagert. Die drehbare Lagerung der Rolle 29 ist vorliegend an einer Stirnseite 33 des ersten Planetenträgers 9 ausgebildet. Die Rolle 29 kann über das vorliegend nicht dargestellte Federelement 26 im Bereich seiner drehbaren Lagerung relativ zum ersten Planetenträger 9 radial nach außen federbeaufschlagt sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Rolle 29 zumindest teilweise aus einem elastischen Material, insbesondere aus einem Elastomer, ausgebildet sein. Des Weiteren kann die Rolle 29 ein Übermaß aufweisen, so dass diese in der zentrierten Neutralstellung des ersten Planetenträgers 9 im radial äußeren Kontaktbereich 32 elastisch verformt ist. Über diese elastische Verformung und/oder über das vorliegend nicht dargestellte im Lagerungsbereich angeordnete Federelement 26 kann somit in Radialrichtung eine Federkraft auf den ersten Planetenträger 9 ausgeübt werden, so dass dieser bei abnehmender Drehzahl des ersten Planetenträgers 9 radial verschoben und/oder um seinen im Bereich der zweiten Planetenstufe 12 ausgebildeten Lagerpunkt gekippt wird.
Gemäß 5a und 5b kann das Koppelelement 25 aber auch mit seinem radial inneren Kontaktbereich 31 an einem Lagerungsschaft 34 anliegen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Koppelelement 25 als Ringelement 35 ausgebildet (vgl. 5b). In einem radial äußeren Ringabschnitt 36 liegt das Ringelement gemäß 5b am Getriebegehäuse 10 bzw. am ersten Hohlrad 7 an. Mit einem radial inneren Ringabschnitt 37 liegt das Ringelement 35 am Lagerungsschaft 34 bzw. vorzugsweise mittelbar am zweiten Sonnenrad 13 an. Das Ringelement 35 ist flexibel und/oder elastisch ausgebildet. Vorzugsweise ist das Ringelement 35 aus einem Federstahl ausgebildet. Im Bereich seines radial inneren Ringabschnitts 37 ist das Ringelement 35 gemäß 5b konkav nach innen gedrückt, so dass sich dieses zumindest teilweise an den Lagerungsschaft 34 anlegt. Durch diese elastische Verformung übt das Ringelement 34 auf den ersten Planetenträger 9 eine entsprechende radiale Federkraft aus, so dass dieser in einer Ruhestellung radial verschoben und/oder um den zum Angriffspunkt des Federmechanismus 24 in Axialrichtung verschobenen Lagerpunkt verkippt.
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist die auf den ersten Planetenträger 9 ausgeübte Federkraft derart ausgelegt, dass sich der erste Planetenträger 9 und das erste Sonnenrad 6 sowie vorzugsweise die mit diesen gekoppelten Komponenten der anderen Planetenstufen 12, 17 bei Belastung des Planetengetriebes 2 aus ihrer jeweils verschobenen und/oder verkippten Ruhestellung in die vorliegend dargestellte zentrierte Neutralstellung bewegen. Hierdurch ist sichergestellt, dass alle Räder des Planetengetriebes 2 im belasteten Zustand in ihrer zentrierten Neutralstellung angeordnet sind und das Planetengetriebe 2 infolgedessen einen guten Wirkungsgrad aufweist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Wankstabilisator
2: Planetengetriebe
3: Aktor
4: Drehstabfederelement
5: erste Planetenstufe
6: erstes Sonnenrad
7: erstes Hohlrad
8: erste Planetenräder
9: erster Planetenträger
10: Getriebegehäuse
11: Motorgehäuse
12: zweite Planetenstufe
13: zweites Sonnenrad
14: zweites Hohlrad
15: zweite Planetenräder
16: zweiter Planetenträger
17: dritte Planetenstufe
18: drittes Sonnenrad
19: drittes Hohlrad
20: dritte Planetenräder
21: dritter Planetenträger
22: Motorlagerung
23: Drehstablagerung
24: Federmechanismus
25: Koppelement
26: Federelement
27: Außenumfangsfläche
28: Druckstift
29: Rolle
30: Abrollfläche
31: radial innerer Kontaktbereich
32: radial äußerer Kontaktbereich
33: Stirnseite
34: Lagerungsschaft
35: Ringelement
36: radial äußerer Ringabschnitt
37: radial innerer Ringabschnitt
α: ersten Winkel
β: zweiten Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014223019 A1 [0003]

Claims

Planetengetriebe (2) für einen Wankstabilisator (1) eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einer ersten Planetenstufe (5), die ein erstes Sonnenrad (6), ein erstes Hohlrad (7), mehrere radial zwischen diesen beiden kämmende erste Planetenräder (8), einen spielbehafteten ersten Planetenträger (9), der im Rahmen des vorhandenen Spiels in Radialrichtung verschiebbar und/oder verkippbar ist, und einen Federmechanismus (24) zur Geräuschreduzierung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Federmechanismus (24) zumindest am ersten Planetenträger (9) angreift und diesen, insbesondere in einem unbelasteten Zustand des Planetengetriebes (2), federbeaufschlagt aus seiner zentrierten Neutralstellung radial verschiebt und/oder verkippt, so dass dessen erste Planetenräder (8) am ersten Sonnenrad (6) und/oder ersten Hohlrad (7) anliegen.
Planetengetriebe nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Federmechanismus (24) radial außerhalb, insbesondere unmittelbar oder mittelbar über ein Getriebegehäuse (10), am ersten Hohlrad (7) abgestützt ist.
Planetengetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federmechanismus (24) ein Koppelelement (25) aufweist, das in einem radial inneren Bereich mit dem ersten Planetenträger (9) und/oder in einem radial äußeren Bereich mit dem ersten Hohlrad (7) gekoppelt ist, insbesondere an zumindest einem dieser beiden drehbar und/oder in Radialrichtung verschiebbar verbunden ist und/oder in Radialrichtung federbeaufschlagt anliegt.
Planetengetriebe nach dem vorherigen Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (25) an einer radial äußeren Außenumfangsfläche (27), einem radial inneren Lagerungsschaft (34) und/oder einer Stirnseite (33) des ersten Planetenträgers (9) mit diesem gekoppelt ist.
Planetengetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (25) selbst elastisch ausgebildet ist und/oder dass der Federmechanismus (24) ein Federelement (26) umfasst, das das Koppelelement (25) in Radialrichtung federbeaufschlagt.
Planetengetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (25) als Druckstift (28), Rolle (29) oder, insbesondere geschlossenes, Ringelement (35) ausgebildet ist.
Planetengetriebe nach dem vorherigen Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstift (28) unmittelbar oder mittelbar am ersten Hohlrad (7) in Radialrichtung beweglich gelagert ist und/oder von dem Federelement (26) mit seinem radial inneren freien Ende gegen den ersten Planetenträger (9) gedrückt ist.
Planetengetriebe nach dem vorherigen Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (29) am ersten Planetenträger (9), insbesondere an dessen Stirnseite (33), drehbar gelagert ist und/oder mit seiner Abrollfläche (30) in einem radial äußeren Kontaktbereich (32) unmittelbar oder mittelbar am ersten Hohlrad (7) anliegt.
Planetengetriebe nach dem vorherigen Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (29) freilagernd zwischen dem ersten Planetenträger (9) und dem ersten Hohlrad (7) angeordnet ist, so dass sich diese bei drehendem Planetengetriebe (2) gegenüber dem ersten Planetenträger (9) und dem ersten Hohlrad (7) in Umfangsrichtung bewegt, und/oder dass die Rolle (29) mit seiner Abrollfläche (30) in einem radial äußeren Kontaktbereich (32) unmittelbar oder mittelbar am ersten Hohlrad (7) und in einem radial inneren Kontaktbereich (32) am ersten Planetenträger (9) anliegt.
Planetengetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche 6, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (29) über das Federelement (26) radial nach außen gedrückt ist und/oder ein Übermaß aufweist, so dass diese im radial äußeren und/oder radial inneren Kontaktbereich (32) elastisch verformt ist.
Planetengetriebe nach dem vorherigen Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (35) mit einem radial äußeren Ringabschnitt (36) unmittelbar oder mittelbar am ersten Hohlrad (7) und mit einem radial inneren Ringabschnitt (37) am ersten Planetenträger (9), insbesondere dessen Lagerungsschaft (34), anliegt und/oder im Bereich des radial inneren Ringabschnitts (37) elastisch nach innen gedrückt ist.
Planetengetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Planetenträger (9) im Bereich eines seiner beiden Axialenden, insbesondere auf Seiten seines Lagerungsschafts (34), derart gelagert ist, dass dieser zwischen seiner zur Längsachse des Planetengetriebes (2) koaxialen Neutralstellung und einer zu dieser verkippten Ruhestellung verkippbar ist.
Planetengetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenträger (9) mittelbar über eine zweite Planetenstufe (12) gelagert ist, wobei vorzugsweise die zweite Planetenstufe (12) einen spielfrei gelagerten zweiten Planetenträger (16) aufweist und/oder der erste Planetenträger (9) drehfest mit einem zweiten Sonnenrad (13) der zweiten Planetenstufe (12) verbunden ist.
Planetengetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (6) mittelbar über eine dritte Planetenstufe (17) gelagert ist, wobei die dritte Planetenstufe (17) vorzugsweise ein spielfrei gelagertes drittes Sonnenrad (18) aufweist und/oder das erste Sonnenrad (6) drehfest mit einem dritten Planetenträger (21) der dritten Planetenstufe (17) verbunden ist.
Planetengetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federmechanismus (24) im unbelasteten Zustand des Planetengetriebes (2) den mit dem zweiten Sonnenrad (13) verbundenen ersten Planetenträger (9) um einen ersten Winkel (a) und/oder das mit dem dritten Planetenträger (21) verbundene erste Sonnenrad (6) um einen dazu entgegen gerichteten zweiten Winkel (β) verkippt.
Wankstabilisator (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem Planetengetriebe (2) dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (2) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist.