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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Stirnraddifferentials für ein Planetengetriebe mit einem Planetenträger. Ferner betrifft die Erfindung ein Planetengetriebe.
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Aus der
DE 10 2015 206 132 A1 ist Differentialkorb für ein Stirnraddifferential bekannt, mit zwei drehfest miteinander verbundenen, jeweils einen Lagersitzbereich und einen an dem Lagersitzbereich befestigten Planetenradlagerbereich aufweisenden Trägerabschnitten. Die Planetenradlagerbereiche sind derart ausgebildet und in axialer Richtung des Differentialkorbs relativ zueinander beabstandet, dass in einem axialen Zwischenraum zwischen den Planetenradlagerbereichen mehrere, jeweils ein Planetenrad drehbar lagernde Lagerbolzen angeordnet sind. Der Lagersitzbereich zumindest eines Trägerabschnittes ist schmiedetechnisch bearbeitet und der Planetenradlagerbereich desselben Trägerabschnittes ist aus einem kaltumgeformten Metallblech hergestellt.
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In
US 2005 / 0 049 104 A1 ist ein Verfahren zur Montage eines Kegelraddifferenzials beschrieben. Die Ausgleichs- und Abtriebsräder werden durch eine seitliche Öffnung des Differenzials eingesetzt. Anschließend wird der Bolzen eingeführt, auf dem die Ausgleichsräder sitzen und auf Distanz gehalten werden. Die Abtriebsräder müssen im Interesse eines passenden Zahneingriffs mit den Ausgleichsrädern axial zueinander in einer vorgegebenen Position auf Distanz gehalten werden. Zu diesem Zweck wird ein W-profilartig und federnd ausgeführtes Distanzstück axial zwischen die Abtriebsräder eingesetzt, durch welches die Abtriebsräder rückseitig am Differenzialgehäuse abgestützt in ihrer vorgegebenen Position gehalten werden.
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Ein weiteres Kegelraddifferenzial sowie ein Verfahren zu dessen Montage ist mit
JP 2008- 275 042 A offenbart. Die Räder des Differenzials werden durch eine seitliche Öffnung des Differenzials eingeführt und anschließend in Position gebracht. Dazu werden zuerst die Ausgleichsräder eingesetzt und anschließend die Abtriebsräder durch „Einschrauben“ in die Verzahnung der Ausgleichsräder eingebracht. Der Abstand der Abtriebsräder ist durch einen Distanzring gewahrt, der koaxial an sich axial gegenüberliegenden umlaufenden Führungsrändern der Abtriebsräder zentriert ist. Im Anschluss werden die Anschlusswellen in die Steckverzahnung gesteckt, mit einem Sicherungsring gesichert und dabei durch einen verformbaren Toleranzring spiel- und klapperfrei vorgespannt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Planetengetriebe weiterzuentwickeln, und insbesondere die Anzahl der Bauteile sowie den Montageaufwand zu minimieren. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 4. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.
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In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Montage eines Stirnraddifferentials für ein Planetengetriebe mit einem einteilig ausgebildeten Planetenträger, an dem mindestens drei Montageöffnungen ausgebildet sind, wird ein erstes Sonnenrad durch eine der Montageöffnungen des Planetenträgers eingeführt und axial in einen ersten Lagersitz eingeschoben, wobei nachfolgend ein zweites Sonnenrad durch die Montageöffnung eingeführt und axial in einen dem ersten Lagersitz axial gegenüberliegenden zweiten Lagersitz eingeschoben wird, wobei ferner ein Distanzring axial zwischen die beiden Sonnenräder radial eingeschoben wird, wobei der Distanzring koaxial zu den beiden Sonnenrädern angeordnet wird, und wobei eine jeweilige Welle axial in eine passverzahnte Zentralöffnung des jeweiligen Sonnenrades relativ zu den Sonnenrädern eingeführt wird. Dabei wird der Distanzring durch zwei am jeweiligen Sonnenrad angeordnete Positionierabschnitte koaxial positioniert. Die beiden Positionierabschnitte erstrecken sich ausgehend von einer Stirnseite oder Stirnfläche des Sonnenrades in axialer Richtung und sichern den Distanzring in dessen Position.
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Mit anderen Worten werden die Bauteile des Stirnraddifferentials durch jeweils eine der Montageöffnungen seitlich in den Planetenträger eingeführt und darin montiert. Die Anzahl der Montageöffnungen ist abhängig von der Anzahl der im Planetengetriebe vorgesehen Ausgleichsräderpaaren. Ein jeweiliges Ausgleichsräderpaar wird dabei radial durch eine jeweilige Montageöffnung montiert. Vorzugsweise weist das Planetengetriebe drei Ausgleichsräderpaare und somit auch drei Montageöffnungen auf, wobei auch vier oder mehr Ausgleichsräderpaare und somit auch eine entsprechende Anzahl Montageöffnungen vorgesehen sein können. Insbesondere erfolgen spätere Reparatur- oder Instandhaltungsmaßnahmen durch die Montageöffnungen. Durch die Montageöffnungen kann auf weitere, beispielsweise axiale Öffnungen am Planetenträger zur Montage oder Demontage von Bauteilen verzichtet werden. Mithin werden dadurch Bauteile des Planetengetriebes, insbesondere des Planetenträgers reduziert, da der Planetenträger einteilig ausbildbar ist.
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Die Montageöffnungen sind derart am Planetenträger angeordnet, dass der Planetenträger rotationssymmetrisch ist. Dadurch wird eine Unwucht während des Betriebs des Planetengetriebes verhindert. Da die Montageöffnungen nicht verschlossen werden, wird ferner das Bauteilgewicht des Planetenträgers gesenkt.
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Die beiden Sonnenräder weisen in der passverzahnten Zentralöffnung vorzugsweise eine Innenverzahnung auf, die komplementär zu einer Außenpassverzahnung der jeweiligen Welle bzw. Steckwelle ausgebildet ist. Bei der Montage wird die jeweilige Welle mit dessen Außenverzahnung axial in die dafür vorgesehene innenpassverzahnte Zentralöffnung geschoben, sodass eine drehfeste Verbindung zwischen der jeweiligen Welle und dem dazugehörigen Sonnenrad erzeugt wird. Die Wellen werden durch geeignete Mittel axialgesichert, sodass ein Herausgleiten der Wellen aus der drehfesten Passverbindung verhindert wird. Mithin sind die Sonnenräder mit den dazugehörigen Wellen lösbar verbunden.
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Bevorzugt sind die beiden Positionierabschnitte des jeweiligen Sonnenrades radial gegenüberliegend an einer Stirnseite des jeweiligen Sonnenrades angeordnet. Dabei sind die beiden Positionierabschnitte bezogen auf die Mittelachse des jeweiligen Sonnenrades mit gleichem Abstand angeordnet. Der Distanzring wird dabei sowohl durch die beiden Positionierabschnitte am ersten Sonnenrad als auch durch die beiden Positionierabschnitte am zweiten Sonnenrad in dessen Position, also im Wesentlichen koaxial zu den Sonnenrädern gehalten.
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Ferner bevorzugt sind die Positionierabschnitte zum Distanzring hin zumindest teilweise konkav ausgebildet. Dadurch erfolgt eine bessere Kraftverteilung, wenn der Distanzring radial am jeweiligen Positionierabschnitt zur Anlage kommt. Mithin kann sich der Distanzring von innen an den jeweiligen Positionierabschnitt anschmiegen. Ferner können die Sonnenräder relativ zum Distanzring rotieren, ohne dass der Distanzring verdreht.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Distanzring während des radialen Einschiebens axial zwischen die beiden Sonnenräder zwischen den jeweils zwei Positionierabschnitten des jeweiligen Sonnenrades radial einrastet. Mit anderen Worten wird der Distanzring bei der Montage radial verformt, sodass er zwischen den jeweils zwei Positionierabschnitten eines jeden Sonnenrades einrastet bzw. einclipst. Der radiale Abstand zwischen den Positionierabschnitten ist dabei kleiner als der Außendurchmesser des Distanzrings ausgebildet. Der radiale Abstand ist demnach der doppelte Abstand eines jeden Positionierabschnitts zur Mittelachse des jeweiligen Sonnenrades.
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Der Distanzring wird durch die Positionierabschnitte im „eingeclipsten“ bzw. eingeschnappten bzw. eingerasteten Zustand stets im Wesentlichen koaxial zu den Sonnenrädern gehalten, sodass eine axiale Verlagerung der Sonnenräder aufeinander zu verhindert wird. Ein ungewolltes Heraustreten des Distanzrings aus den zwei Positionierabschnitten ist im Betrieb des Planetengetriebes nicht möglich. Jedoch kann bei einer Demontage des Stirnraddifferentials ein manuelles radiales Herausschieben des Distanzrings aus dessen gesicherter Position zwischen den Positionierabschnitten erfolgen. Alternativ ist denkbar, anstelle eines jeweiligen Positionierabschnitts zwei Positionierstifte vorzusehen, die sich axial von der Stirnseite des jeweiligen Sonnenrads parallel zueinander erstrecken. Mit anderen Worten weist jedes Sonnenrad in diesem Fall vier Positionierstifte auf, die derart am jeweiligen Sonnenrad angeordnet sind, dass der Distanzring radial zwischen die Sonnenräder eingeführt werden kann und der Distanzring zwischen den Positionierstiften einrastet und durch die Positionierstifte in dessen Position relativ zu den Sonnenrädern gehalten wird. Der Abstand zwischen zwei Positionierstiften, die den ersten Positionierabschnitt ersetzen, und den zwei Positionierstiften, die den zweiten Positionierabschnitt ersetzen, ist demnach kleiner ausgebildet als der Durchmesser des radial verformbaren Distanzrings.
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Ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe umfasst einen einteilig ausgebildeten Planetenträger mit einer Montageöffnung, wobei ein erstes Sonnenrad axial in einem ersten Lagersitz aufgenommen ist, wobei ein zweites Sonnenrad in einem dem ersten Lagersitz axial gegenüberliegenden zweiten Lagersitz aufgenommen ist, wobei axial zwischen den beiden Sonnenrädern ein Distanzring koaxial zu den beiden Sonnenrädern angeordnet ist, und wobei die beiden Sonnenräder eine jeweilige passverzahnte Zentralöffnung aufweisen, in der eine jeweilige Welle zur Positionierung des Distanzrings relativ zu den Sonnenrädern aufgenommen ist. Die Wellen sind an ihren freien Enden bevorzugt zumindest mittelbar mit Rädern eines Kraftfahrzeugs verbunden.
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Der Lagersitz des jeweiligen Sonnenrades ist derart ausgebildet, dass das erste bzw. zweite Sonnenrad zumindest teilweise axial in den jeweiligen Lagersitz gesteckt und im Zuge der Montage darin zunächst axialfest gehalten wird, bis der Distanzring montiert ist. Dabei ist das jeweilige Sonnenrad relativ zum dazugehörigen Lagersitz, welcher ein- oder mehrteilig mit dem Planetenträger verbunden sein kann und ortsfest angeordnet ist, drehbar montiert.
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Vorzugsweise ist der Distanzring durch zwei am jeweiligen Sonnenrad angeordnete Positionierabschnitte koaxial positioniert. Anders gesagt wird der Distanzring durch insgesamt vier Positionierabschnitte koaxial zu den Sonnenrädern positioniert. Bevorzugt ist ein radialer Abstand der jeweils zwei Positionierabschnitte des jeweiligen Sonnenrades kleiner ausgebildet, als ein Außendurchmesser des Distanzrings, wobei der Distanzring radial verformbar ist. Der Distanzring ist in axialer Richtung nicht verformbar, sodass eine axiale Verlagerung der Sonnenräder, insbesondere aufeinander zu, verhindert wird.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei zeigt
- 1 eine schematische Ansicht eines Planetenträgers für ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe gemäß einem ersten Verfahrensschritt zur Montage eines Stirnraddifferentials,
- 2 eine schematische Ansicht des Planetenträgers gemäß einem zweiten Verfahrensschritt zur Montage des Stirnraddifferentials,
- 3 eine schematische Ansicht eines ersten Sonnenrades des erfindungsgemäßen Planetengetriebes gemäß einem dritten Verfahrensschritt zur Montage des Stirnraddifferentials,
- 4 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Planetengetriebes gemäß dem dritten Verfahrensschritt zur Montage des Stirnraddifferentials, und
- 5 eine schematische Schnittansicht eines nicht erfindungsgemäßen Planetengetriebes im fertig montierten Zustand, welches jedoch vorbehaltlich der mit den 1 bis 4 beschriebenen Details, den gleichen Grundaufbau aufweist, wie das erfindungsgemäße Planetengetriebe.
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Gemäß den 1, 2, 4 und 5 umfasst ein - hier nur teilweise dargestelltes - Planetengetriebe 1 einen einteilig ausgebildeten Planetenträger 2 mit drei Montageöffnungen 4. Vorliegend ist lediglich eine Montageöffnung 4 dargestellt, wobei die beiden anderen Montageöffnungen 4 durch den Planetenträger 2 verdeckt sind. Die Montageöffnungen 4 sind gleichmäßig verteilt am Umfang des Planetenträgers 2 angeordnet, sodass der Planetenträger 2 rotationssymmetrisch ist. Die Anzahl der Montageöffnungen 4 entspricht der Anzahl von in 5 gezeigten Ausgleichsräderpaaren, jeweils bestehend aus einem ersten und zweiten Ausgleichsrad 12a, 12b. Mithin wird jedes Ausgleichsräderpaar durch eine eigene Montageöffnung 4 montiert.
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Durch die Montageöffnungen 4 werden sämtliche Bauteile eines Stirnraddifferentials, wie nachfolgend beschrieben, am Planetenträger 2 montiert. Zunächst wird in einem ersten Verfahrensschritt ein erstes Sonnenrad 3a in die hier gezeigte Montageöffnung 4 des Planetenträgers 2 eingeführt und in einen ersten Lagersitz 5a axial eingeschoben (1). Nachfolgend wird in einem zweiten Verfahrensschritt ein zweites Sonnenrad 3b ebenfalls in die Montageöffnung 4 eingeführt und in einen dem ersten Lagersitz 5a axial gegenüberliegenden zweiten Lagersitz 5b axial eingeschoben ( 2). Die Lagersitze 5a, 5b sind in der Schnittansicht gemäß 5 besser dargestellt. Nachfolgend wird in einem dritten Verfahrensschritt ein Distanzring 6 axial zwischen den beiden Sonnenrädern 3a, 3b radial eingeschoben, sodass der Distanzring 6, wie in 4 zu sehen ist, koaxial zu den beiden Sonnenrädern 3a, 3b angeordnet ist.
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Gemäß 3 ist der radiale Einschiebevorgang des Distanzrings 6 zwischen den Sonnenrädern 3a, 3b dargestellt, wobei hier exemplarisch lediglich das erste Sonnenrad 3a gezeigt ist. Das zweite Sonnenrad 3b, welches hier nicht zu sehen ist, ist jedoch analog dazu ausgebildet und koaxial zum ersten Sonnenrad 3a angeordnet. Der Distanzring 6 wird durch zwei am ersten Sonnenrad 3a bzw. am zweiten Sonnenrad 3b angeordnete Positionierabschnitte 11a, 11b koaxial zum ersten Sonnenrad 3a positioniert. Wie in 4 besser zu sehen ist, weist das erste Sonnenrad 3a zwei jeweilige Positionierabschnitte 11a, 11b auf, die jeweils radial gegenüberliegend an einer jeweiligen Stirnseite 9a, 9b des jeweiligen Sonnenrades 3a, 3b angeordnet sind. Mithin wird der Distanzring 6 durch zwei Positionierabschnitte 11a, 11b des ersten Sonnenrades 3a sowie zwei Positionierabschnitte 11a, 11b des zweiten Sonnenrades 3b in dessen Position gehalten.
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Die Positionierabschnitte 11a, 11b sind zum Distanzring 6 hin konkav ausgebildet, um sicherzustellen, dass eine Rotation der Sonnenräder 3a, 3b relativ zum Distanzring 6 uneingeschränkt möglich ist. Mit anderen Worten wird durch die konkave Form der Innenseiten der Positionierabschnitte 11a, 11b eine Reibung zwischen dem Distanzring 6 und dem ersten Sonnenrad 3a reduziert bzw. minimiert.
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Der Distanzring 6 ist in radialer Richtung elastisch verformbar. Dies ist für die Montage des Distanzrings 6 unabdingbar, da ein radialer Abstand der beiden Positionierabschnitte 11a, 11b des ersten Sonnenrades 3a, das heißt ein lichter Abstand zwischen den Positionierabschnitten 11a, 11b kleiner ausgebildet ist, als der Außendurchmesser des Distanzrings 6. Mit anderen Worten schnappt der Distanzring 6 bei dessen Montage zwischen den Positionierabschnitten 11a, 11b ein und wird damit im Wesentlichen koaxial zu den Sonnenrädern 3a, 3b gesichert. Eine Montage und Demontage des Distanzrings 6 zwischen den Sonnenrädern 3a, 3b ist somit nur manuell möglich, wohingegen ein ungewollter Austritt des Distanzrings 6 aus den Positionierabschnitten 11a, 11b nicht möglich ist.
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Das erste Sonnenrad 3a weist eine passverzahnte Zentralöffnung 8 mit einer Innenverzahnung 10 auf, in die eine erste Welle 7a axial einschiebbar ist, wobei die erste Welle 7a, die in 5 dargestellt ist, eine komplementär zur Innenverzahnung 10 des ersten Sonnenrades 3a ausgebildete Außenverzahnung aufweist, um eine drehfeste Verbindung zwischen der ersten Welle 7a und dem ersten Sonnenrad 3a zu bilden.
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Nach 5 ist ein nicht erfindungsgemäßes und aufgrund der Schnittdarstellung nur teilweise gezeigtes Planetengetriebe 1 in einem montierten Zustand dargestellt. Das Planetengetriebe 1 umfasst ein Antriebssonnenrad 16, ein Hohlrad 13 und mehreren Stufenplanetenrädern 14, die jeweils ein erstes und zweites drehfest miteinander verbundenes Zahnrad 14a, 14b aufweisen. Die Stufenplanetenräder 14 sind über Bolzen 15 drehbar am Planetenträger 2 aufgenommen. Das erste Zahnrad 14a steht mit dem Antriebssonnenrad 12 im Zahneingriff, wobei das zweite Zahnrad 14b mit dem Hohlrad 13 im Zahneingriff steht. Das jeweilige erste Zahnrad 14a weist einen größeren Durchmesser als das jeweilige zweite Zahnrad 14b auf. Das Hohlrad 13 ist vorliegend gegen ein - hier nicht gezeigtes - Gehäuse abgestützt. Das Hohlrad 13 ist somit stationär am Gehäuse festgelegt.
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Das Stirnraddifferential umfasst neben den beiden Sonnenrädern 3a, 3b mehrere erste und zweite Ausgleichsräder 12a, 12b. Die ersten Ausgleichsräder 12a stehen mit dem ersten Sonnenrad 3a im Zahneingriff. Die zweiten Ausgleichsräder 12b stehen mit dem zweiten Sonnenrad 3b im Zahneingriff. Ferner stehen jeweils ein erstes und zweites Ausgleichsrad 12a, 12b paarweise miteinander im Zahneingriff. Die Ausgleichsräder 12a, 12b sind drehbar am Planetenträger 2 aufgenommen. Die beiden Wellen 7a, 7b sind axialfest zu den jeweiligen Sonnenrädern 3a, 3b montiert und sichern dadurch die Position des Distanzrings 6. Dazu ragen die Wellen 7a, 7b teilweise in den Distanzring 6 hinein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebe
- 2
- Planetenträger
- 3a, 3b
- Sonnenrad
- 4
- Montageöffnung
- 5a, 5b
- Lagersitz
- 6
- Distanzring
- 7a, 7b
- Welle
- 8
- Zentralöffnung
- 9a, 9b
- Stirnseite
- 10
- Innenverzahnung
- 11a, 11b
- Positionierabschnitt
- 12a, 12b
- Ausgleichsrad
- 13
- Hohlrad
- 14
- Stufenplanetenrad
- 14a, 14b
- Zahnrad
- 15
- Bolzen
- 16
- Antriebssonnenrad
