DE102018108541A1 - Method for producing a three-or multi-stage planet, in particular for a gear arrangement for an electrically driven axle of a vehicle, drive train section and the electrically driven axle - Google Patents
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Abstract
Aus dem Stand der Technik ist eine Tripleplanetenwelle bekannt, die aus drei Planeten besteht. Diese drei Planeten sind drehfest miteinander verbunden. Jeder Planet wird zunächst einzeln gefertigt und sodann miteinander verschweißt.Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrfach-, insbesondere Tripleplanetenwelle oder einem entsprechenden Planeten zu vereinfachen. Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Planeten oder eine entsprechende Welle, insbesondere eine Tripleplanetenwelle, für eine Getriebeanordnung für eine elektrisch antreibbare Achse sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.From the prior art, a triple planetary wave is known, which consists of three planets. These three planets are rotatably connected. Each planet is first manufactured individually and then welded together. The invention is therefore based on the object to simplify a method for producing a multiple, especially triple planetary wave or a corresponding planet. The invention relates to a multi-stage planet or a corresponding shaft, in particular a triple planetary wave, for a gear arrangement for an electrically driven axle and a method for the production thereof.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines drei- oder mehrstufigen Planetens, insbeondere für eine Welle mit dem drei- oder mehrstufigen Planeten, insbesondere eine Triple- oder Mehrfachplanetenwelle für eine Getriebeanordnung für eine elektrisch antreibbare Achse, einen Antriebsstrangabschnitt sowie eine elektrisch antreibbare Achse.The invention relates to a method for producing a three-stage or multi-stage planet, in particular for a shaft with the three- or multi-stage planet, in particular a triple or multiple planetary shaft for a gear arrangement for an electrically driven axle, a drive train section and an electrically driven axle.
Aus dem Stand der Technik ist eine Tripleplanetenwelle bekannt, die aus drei Planeten besteht. Diese drei Planeten sind drehfest miteinander verbunden. Jeder Planet wird zunächst einzeln gefertigt und sodann miteinander verschweißt.From the prior art, a triple planetary wave is known, which consists of three planets. These three planets are rotatably connected. Each planet is first manufactured individually and then welded together.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrfach-, insbesondere Tripleplanetenwelle oder einem entsprechenden Planeten zu vereinfachen.The invention is therefore based on the object to simplify a method for producing a multiple, especially triple planetary wave or a corresponding planet.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, durch die Merkmale des Patentanspruchs 8 und durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.The object is solved by the features of patent claim 1, by the features of
Es wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein drei- oder mehrstufiger Planet - nachfolgend auch nur Planet genannt aus mindestens oder genau zwei Komponenten gefertigt wird. Der Planet kann auch als Triple- oder Mehrfachplanetenwelle bezeichnet werden. Durch die Reduzierung der Einzelteile der Triple- oder Mehrfachplanetenwelle (von drei Planeten auf zwei Planeten und/oder Komponenten) wird die Fertigung dieses Bauteils deutlich günstiger und die Montage wird einfacher.A method is proposed in which a three-stage or multi-stage planet - hereinafter also referred to as a planet, is manufactured from at least or exactly two components. The planet can also be called a triple or multiple planetary wave. By reducing the parts of the triple or multiple planetary shaft (from three planets to two planets and / or components), the production of this component is significantly cheaper and the installation is easier.
Der drei- oder mehrstufige Planet weist mindestens oder genau drei Planetenabschnitte auf. Jeder der Planetenabschnitte weist einen Stirnzahnradbereich auf, wobei die Stirnzahnradbereiche jeweils eine umlaufende Verzahnung aufweisen. Die Verzahnung kann beispielsweise als eine Geradverzahnung oder eine Schrägverzahnung ausgebildet sein. Bevorzugt sind die Planetenabschnitte und/oder die Stirnzahnradbereiche voneinander in axialer Richtung beabstandet.The three- or multi-stage planet has at least or exactly three planetary sections. Each of the planetary sections has a Stirnzahnradbereich, wherein the Stirnzahnradbereiche each have a circumferential toothing. The toothing may be formed, for example, as a spur or a helical toothing. Preferably, the planetary sections and / or the Stirnzahnradbereiche are spaced apart from each other in the axial direction.
Der Planet weist mindestens oder genau drei Planetenabschnitte auf. Mindestens oder genau zwei der Planetenabschnitte, also ein erster und ein zweiter Planetenabschnitt sind als ein erstes Bauteil ausgebildet. Insbesondere sind der erste und der zweite Planetenabschnitt gemeinsam mit dem ersten Bauteil durch Urformen hergestellt. Alternativ oder ergänzend sind der erste und der zweite Planetenabschnitt aus einem gemeinsamen Halbzeug hergestellt. Der erste und der zweite Planetenabschnitt bestehen somit aus einem gemeinsamen Materialbereich.The planet has at least or exactly three planetary sections. At least or exactly two of the planetary sections, that is, a first and a second planetary section are formed as a first component. In particular, the first and the second planetary section are produced together with the first component by prototyping. Alternatively or additionally, the first and the second planetary section are made of a common semi-finished product. The first and the second planetary section thus consist of a common material area.
Der dritte Planetenabschnitt ist als ein zweites Bauteil ausgebildet, welches vor dem Verfahren zu der Herstellung des Planeten separat zu dem ersten Bauteil ausgebildet ist. Bei dem Verfahren zur Herstellung wird das zweite Bauteil auf dem ersten Bauteil drehfest aufgebracht. Die Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil kann formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig umgesetzt sein.The third planetary section is formed as a second component which is formed separately from the method for producing the planet separately from the first component. In the method of manufacture, the second component is rotatably mounted on the first component. The connection between the first component and the second component can be implemented positively, positively and / or cohesively.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der dritte Planetenabschnitt in Bezug auf eine axiale Erstreckung des Planeten zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenabschnitt angeordnet wird oder ist. Das zweite Bauteil und somit der dritte Planetenabschnitt wird somit zwischen dem ersten und den zweiten Planetenabschnitt positioniert.In the context of the invention it is proposed that the third planetary section is or is arranged with respect to an axial extent of the planet between the first and the second planetary section. The second component and thus the third planetary section is thus positioned between the first and the second planetary section.
Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass bislang die Planetenabschnitte einzeln auf dem Grundkörper angeordnet wurden. Dies führt zu einem erhöhten Montageaufwand aufgrund der Vielzahl der Teile sowie zu einem erhöhten Fertigungsaufwand aufgrund der Vielzahl der Fügestellen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird zudem erreicht, dass der resultierende Planet stabiler ausgebildet ist, da das erste Bauteil bereits einteilig über den ersten und den zweiten Planetenabschnitt verfügt. Ferner sind Toleranzprobleme verringert, da keine Toleranzen bei einem Flügelvorgang von dem ersten und zweiten Planetenabschnitt eingebracht werden.It is a consideration of the invention that so far the planetary sections have been individually arranged on the body. This leads to an increased installation effort due to the large number of parts and to increased manufacturing costs due to the large number of joints. The inventive method is also achieved that the resulting planet is more stable, since the first component already has one piece over the first and the second planetary section. Furthermore, tolerance problems are reduced, since no tolerances are introduced in a wing operation of the first and second planetary section.
Der Planet weist bei einer bevorzugten Ausgestaltung eine Durchgangsöffnung auf, welche zur Aufnahme eines Bolzens geeignet ist, so dass der Planet auf dem Bolzen drehbar angeordnet ist. Bei einer Integration des Planeten in einen Antriebsstrangabschnitt, wie diese noch später beschrieben wird, oder in eine elektrische Achse, wie diese später noch beschrieben wird, ist es bevorzugt, dass zwischen dem Bolzen und dem Planeten eine oder mehrere Lagereinrichtungen, insbesondere Wälzlagereinrichtungen angeordnet sind. Bevorzugt ist die Durchgangsöffnung als eine gerade Hohlzylinderöffnung ausgebildet, welche besonders einfach zu fertigen ist.In a preferred embodiment, the planet has a passage opening, which is suitable for receiving a bolt, so that the planet is rotatably arranged on the bolt. In an integration of the planet in a drive train section, as will be described later, or in an electrical axis, as will be described later, it is preferred that between the bolt and the planet one or more storage facilities, in particular rolling bearing devices are arranged. Preferably, the passage opening is formed as a straight hollow cylinder opening, which is particularly easy to manufacture.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung bilden der erste und der zweite Planetenabschnitt Eckbereiche und/oder Randbereiche bei dem ersten Bauteil und/oder bei dem resultierenden Planeten. Durch die Planetenabschnitte in den Eck- und/oder Randbereichen sind diese besonders stabil ausgebildet, so dass diese lastfähiger und/oder tragfähiger werden. Besonders bevorzugt ist der Planet als ein Tripleplanet ausgebildet. Es ist möglich, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenabschnitt genau ein Planetenabschnitt, also der dritte Planetenabschnitt, als zweites Bauteil eingefügt wird. Alternativ ist es möglich, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Planetenabschnitt mehrere Planetenabschnitte eingefügt werden, wobei die weiteren Planetenabschnitte, neben dem dritten Planetenabschnitt, jeweils ein weiteres separates Bauteil bilden. Es ist auch möglich, dass das zweite Bauteil mit zwei Planetenabschnitten ausgestattet ist.In a preferred embodiment, the first and the second planetary section form corner regions and / or edge regions in the first component and / or in the resulting planet. By the planetary sections in the corner and / or edge regions, these are designed to be particularly stable, so that they are more load-bearing and / or more sustainable become. Particularly preferably, the planet is designed as a triple planet. It is possible for exactly one planet section, that is to say the third planet section, to be inserted as second component between the first and the second planet section. Alternatively, it is possible for a plurality of planetary sections to be inserted between the first and the second planetary section, wherein the further planetary sections, in addition to the third planetary section, each form a further separate component. It is also possible that the second component is equipped with two planetary sections.
Bei einer besonders stabilen Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Bauteil als ein Schmiedebauteil ausgebildet, welches nachfolgend und insbesondere vor der Montage des zweiten Bauteils trennend bearbeitet wird, insbesondere endbearbeitet wird.In a particularly stable embodiment of the invention, the first component is designed as a forging component, which is subsequently processed and in particular finished, in particular before the assembly of the second component.
Zur Umsetzung des Verfahrens ist es bevorzugt, dass ein freier Innendurchmesser des zweiten Bauteils größer als ein Außendurchmesser von dem ersten und/oder zweiten Planetenabschnitt ausgebildet ist. Dadurch wird es ermöglicht, dass das zweite Bauteil auf das erste Bauteil aufgeschoben werden kann. Bei Weiterführungen der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Innenkontur des zweiten Bauteils und die Außenkontur des ersten Bauteils so gestaltet sind, dass der Innendurchmesser der Außendurchmesser prinzipiell überlappen, jedoch trotzdem ineinander schwenkbar sind. So ist beispielsweise denkbar, dass jedes der Bauteile eine entsprechende Verzahnung trägt, so dass das zweite Bauteil mit der Innenverzahnung über die Außenverzahnung des ersten Bauteils geschoben werden kann. Bei den Verzahnungen kann es sich um Geradverzahnung oder Schrägverzahnung handeln.To implement the method, it is preferred that a free inner diameter of the second component is greater than an outer diameter of the first and / or second planetary section is formed. This makes it possible that the second component can be pushed onto the first component. In continuations of the invention may also be provided that the inner contour of the second component and the outer contour of the first component are designed so that the inner diameter of the outer diameter overlap in principle, but are still pivotable into each other. Thus, for example, it is conceivable that each of the components carries a corresponding toothing, so that the second component can be pushed with the internal toothing on the outer toothing of the first component. The teeth may be straight or helical.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Bauteil durch Schweißen auf dem ersten Bauteil drehfest gesetzt. Nachdem üblicherweise der Planet nach Demontage nicht mehr geteilt werden muss, kann durch eine derartige stoffschlüssige Verbindung ein sehr stabiler Planet gefertigt werden.In a preferred embodiment of the invention, the second component is rotatably set by welding on the first component. After usually the planet does not have to be divided after dismantling, can be made by such cohesive connection a very stable planet.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist das erste Bauteil eine Außenverzahnung und das zweite Bauteil eine Innenverzahnung auf, welche derart ineinandergreifen, dass eine drehfeste Verbindung in Umlaufrichtung als radiale Sicherung um eine Hauptachse des Planeten gebildet ist. Zur axialen Sicherung können beliebige Sicherungselemente verwendet werden, besonders bevorzugt wird ein Sicherungsring zur axialen Sicherung eingesetzt, da dieser besonders kostengünstig umsetzbar ist. Auf einer anderen Seite des zweiten Bauteils kann die axiale Sicherung beispielsweise durch eine Wellenschulter umgesetzt sein.In an alternative embodiment of the invention, the first component has an external toothing and the second component has an internal toothing, which engage in such a way that a rotationally fixed connection is formed in the circumferential direction as a radial securing about a major axis of the planet. For axial securing any fuse elements can be used, more preferably a locking ring is used for axial securing, since this is particularly cost feasible. On another side of the second component, the axial securing can be implemented, for example, by a shaft shoulder.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist der drei- oder mehrstufige Planet, wobei dieser durch das beschriebene Verfahren gefertigt ist. Ein weiterer optionaler Gegenstand der Erfindung ist eine Mehrfachplanetenwelle oder eine Tripelplanetenwelle, welche durch das beschriebene Verfahren gefertigt ist.Another object of the invention is the three- or multi-stage planet, this being made by the described method. Another optional object of the invention is a multiple planetary wave or a triple planetary wave, which is manufactured by the described method.
Der Planeten weist ein erstes und ein zweites Bauteil auf, wobei die zwei Bauteile miteinander gefügt sind. Das erste Bauteil weist den ersten und den zweiten Planetenabschnitt einstückig auf. Das zweite Bauteil weist den dritten Planetenabschnitt auf. Der dritte Planetenabschnitt ist zwischen den ersten und dem zweiten Planetenabschnitt angeordnet.
Konstruktiv betrachtet weist der erste Planetenabschnitt einen ersten Außendurchmesser, der zweite Planetenabschnitt einen zweiten Außendurchmesser und der dritte Planetenabschnitt einen dritten Außendurchmesser auf, wobei der erste Außendurchmesser größer zu zweite Außendurchmesser ist und wobei der Innendurchmesser des zweiten Bauteils größer oder gleich zu dem zweiten Außendurchmesser ist. Allgemein gesprochen ist der Innendurchmesser des zweiten Bauteils so ausgestaltet, dass dieser über den Außendurchmesser des zweiten Planetenabschnitt geschoben werden kann.The planet has a first and a second component, wherein the two components are joined together. The first component has the first and the second planetary section in one piece. The second component has the third planetary section. The third planetary section is arranged between the first and the second planetary section.
Structurally, the first planetary section has a first outer diameter, the second planetary section has a second outer diameter and the third planetary section has a third outer diameter, wherein the first outer diameter is greater than the second outer diameter and wherein the inner diameter of the second component is greater than or equal to the second outer diameter. Generally speaking, the inner diameter of the second component is designed so that it can be pushed over the outer diameter of the second planetary section.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung wird durch einen Antriebsstrangabschnitt, insbesondere einen elektrischen Antriebsstrangabschnitt oder ein Hybrid-Antriebsstrangabschnitt, im Speziellen für ein Fahrzeug gebildet, welcher eine Mehrzahl der zuvor beschriebenen Planeten aufweist. Ferner weist der Antriebsstrangabschnitt einen Planetenträger auf, wobei die Planeten auf dem Planetenträger angeordnet sind. Die Rotationsachse der Planeten befinden sich in einem Teilkreis um eine Hauptachse des Antriebsstrangabschnitts. Der Antriebsstrangabschnitt weist eine erste und eine zweite Antriebswelle auf, wobei auf der ersten Antriebswelle ein erstes Sonnenrad und auf der zweiten Antriebswelle ein zweites Sonnenrad drehfest angeordnet ist. Das erste Sonnenrad kämmt mit dem ersten Planetenabschnitt, das zweite Sonnenradcam mit dem dritten Planetenabschnitt. Zudem weist der Antriebsstrangabschnitt einen Plan eine Differentialeinrichtung auf, wobei der zweite Planetenabschnitt einen Eingang in die Differentialeinrichtung bildet. Optional ergänzend umfasst Antriebsstrangabschnitt einen Elektromotor, wobei der Elektromotor selektiv auf die erste oder die zweite Antriebswelle schaltbar ist. Beispielsweise ist zwischen dem Elektromotor und der ersten oder zweiten Antriebswelle eine Kupplungseinrichtung und/oder ein Schaltgetriebe angeordnet. In dieser Ausgestaltung kann der Antriebsstrangabschnitt besonders robust ausgeführt werden, da die Planeten aufgrund der besonderen Herstellungsweise besonders tragfähig sind. Somit wird die Funktionssicherheit des Antriebsstrangabschnitts erhöht.Another object of the invention is formed by a drive train section, in particular an electric drive train section or a hybrid drive train section, in particular for a vehicle which has a plurality of the previously described planets. Furthermore, the drive train section has a planet carrier, wherein the planets are arranged on the planet carrier. The axes of rotation of the planets are located in a pitch circle about a major axis of the drive train section. The drive train section has a first and a second drive shaft, wherein a first sun gear is disposed on the first drive shaft and a second sun gear is arranged rotationally fixed on the second drive shaft. The first sun gear meshes with the first planetary section, the second sun gear cam with the third planetary section. In addition, the drive train section has a plan on a differential device, wherein the second planetary section forms an input to the differential device. Optionally additionally comprises drive train section an electric motor, wherein the electric motor is selectively switchable to the first or the second drive shaft. For example, a coupling device and / or a manual transmission is arranged between the electric motor and the first or second drive shaft. In this embodiment, the drive train section can be made particularly robust, since the planets are particularly sustainable due to the special manufacturing method. Thus, the reliability of the powertrain section is increased.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Differentialeinrichtung als eine Planetendifferentialeinrichtung ausgebildet. Insbesondere was die Differentialeinrichtung ein Hohlrad auf, wobei der zweite Planetenabschnitt mit dem Hohlrad kämmt. Das Hohlrad ist bevorzugt als ein stationäres Hohlrad ausgebildet. Ferner weist die Differentialeinrichtung zwei Planetensätze und zwei Ausgangssonnenräder auf. Die Planetenräder der beiden Planetensätze sind auf dem Planetenträger drehbar angeordnet. Zum einen kämmt ein Planetenrad des einen Planetensatzes mit einem Planetenrad des anderen Planetensatzes. Die Planetenräder der beiden Planetensätze kämmen somit paarweise miteinander. Ferner kämmen die Planetenräder des einen Planetensatzes mit dem ersten Ausgangssonnenrad und die Planetenräder des anderen Planetensatzes mit dem zweiten Ausgangssonnenrad. Optional sind die Ausgangsräder jeweils mit einer Ausgangswelle drehfest verbunden. In a preferred embodiment of the invention, the differential device is designed as a planetary differential device. In particular, what the differential device on a ring gear, wherein the second planetary section meshes with the ring gear. The ring gear is preferably formed as a stationary ring gear. Furthermore, the differential device has two planetary gear sets and two output sun gears. The planet gears of the two planetary gear sets are rotatably mounted on the planet carrier. On the one hand, a planetary gear of the one planetary gear meshes with a planetary gear of the other planetary gearset. The planet gears of the two planetary gear comb thus pairwise with each other. Further, the planet gears of the one planetary gear mesh with the first output sun gear and the planetary gears of the other planetary gear set with the second output sun gear. Optionally, the output wheels are each rotatably connected to an output shaft.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bildet eine elektrisch antreibbare Achse für ein Fahrzeug, wobei die elektrisch antreibbare Achse den Antriebsstrangabschnitt aufweist, wie diese zuvor beschrieben wurde.Another object of the invention is an electrically driven axle for a vehicle, wherein the electrically driven axle has the drive train section, as described above.
Figurenlistelist of figures
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
-
1 eine Längsschnittdarstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Tripelplanetenwelle; -
2 eine Längsschnittdarstellung eines Planeten als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
3 eine Längsschnittdarstellung eines Planeten als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
4 eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangabschnitt von einem Fahrzeug ausgebildet als elektrisch antreibbare Achse als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 a longitudinal sectional view of a known from the prior art triple planetary wave; -
2 a longitudinal sectional view of a planet as a first embodiment of the invention; -
3 a longitudinal sectional view of a planet as a second embodiment of the invention; -
4 a schematic representation of a drive train section of a vehicle formed as an electrically driven axle as a further embodiment of the invention.
Für dieses Verfahren ist es erforderlich, dass der Innendurchmesser des mittleren Planetenabschnitts
Genauer betrachtet zeigt die
Der Planet
Das zweite Bauteil
Das erste Bauteil
Für eine fertigungsgerechte Auslegung ist der freie Innendurchmesser
Für dieses Verfahren ist es erforderlich, dass der Kopfkreisdurchmesser der Steckverzahnung des mittleren Planetenabschnitts
Die
Der Antriebsstrangabschnitt
Der Antriebsstrangabschnitt
Der Antriebsstrangabschnitt
Ferner weist der Antriebsstrangabschnitt
Die erste Ausgangswelle
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Planetplanet
- 22
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 33
- Bolzenbolt
- 44
- LagereinrichtungStorage facility
- 55
- erstes Bauteilfirst component
- 66
- zweites Bauteilsecond component
- 77
- Wellenschultershaft shoulder
- 88th
- Fahrzeugvehicle
- 99
- AntriebsstrangabschnittPowertrain section
- 1010
- elektrisch antreibbare Achseelectrically driven axle
- 1111
- erste Antriebswellefirst drive shaft
- 1212
- zweite Antriebswellesecond drive shaft
- 1313
- Elektromotorelectric motor
- 1414
- erstes Sonnenradfirst sun gear
- 1515
- zweites Sonnenradsecond sun wheel
- 1616
- Planetenträgerplanet carrier
- 1717
- Differentialeinrichtungdifferential device
- 1818
- Hohlradring gear
- 1919
- erster Planetensatzfirst planetary gear set
- 2020
- zweiter Planetensatzsecond planetary set
- 2121
- erstes Ausgangssonnenradfirst output sun gear
- 2222
- zweites Ausgangssonnenradsecond output sun gear
- 2323
- erste Ausgangswellefirst output shaft
- 2424
- zweite Ausgangswellesecond output shaft
- 2525
- Sicherungsringcirclip
- HH
- Hauptachsemain axis
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