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Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit unterschiedlichen, ein Stirnraddifferenzial und eine Reduzierstufe bildenden, in einem Planetenträger integrierten Planetensätzen, wobei für die Reduzierstufe ein Gehäuse und für das Stirnraddifferenzial ein von dem Gehäuse und einem Differenzialdeckel begrenzter Aufnahmeraum vorgesehen ist, dessen axiale Breite rohrförmige, einstückig dem Gehäuse zugeordnete und formschlüssig mit dem Differenzialdeckel verbundene Rohrstutzen definieren und ein im Rohrstutzen eingesetzter Laststufenbolzen endseitig in eine Öffnung des Differenzialdeckels eingepasst ist, wobei der Differenzialdeckel zur axialen Sicherung kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Rohrstutzen oder mit dem Laststufenbolzen verbunden ist.
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Planetengetriebe finden Anwendung insbesondere in Getrieben von Kraftfahrzeugen. Sie ermöglichen aufgrund ihrer kompakten Bauform eine im Verhältnis zu anderen Getriebebauarten große Leistungsdichte, eine hohe Drehmomentübertragung bei kleinstem Bauraum sowie eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses unter Last, ohne Unterbrechung des Kraftflusses. Die einfachste Form eines Planetengetriebes, ein sogenanntes einstufiges Planetengetriebe, besteht grundsätzlich aus einem Sonnenrad, einer Anzahl von Planetenrädern, einem Planetenradträger sowie einem Hohlrad. Das Sonnenrad ist hierbei über jedes der eingesetzten Planetenräder mit dem innenverzahnten Hohlrad formschlüssig verbunden. Grundsätzlich können entweder das Sonnenrad, der Planetenradträger oder das Hohlrad treibend, angetrieben oder festgestellt sein. In Abhängigkeit des geforderten Über- oder Untersetzungsverhältnisses kann das Planetengetriebe eine oder mehrere, auch Planetenstufen genannte Planetensätze einschließen.
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Aus der
EP 2 821 672 A1 ist ein als Getriebevorrichtung bezeichnetes Planetengetriebe bekannt, das für eine elektrische Antriebseinheit bestimmt ist und das aus einem Stirnraddifferenzial sowie aus einer Reduzierstufe gebildet wird. Die Reduzierstufe ist ein Planetentrieb, dessen Sonnenrad einer Rotorwelle des Elektromotors zugeordnet ist. Bei dem Stirnraddifferential bilden die Planetenräder die Ausgleichsräder und die einer Ausgangswelle zugeordneten Sonnenräder die Abtriebsräder. Die über die Eingangswelle bzw. Rotorwelle eingebrachten Drehmomente werden über die Reduzierstufe in das Stirnraddifferential eingeleitet und anschließend auf die Ausgangswelle und damit auf die angetriebenen Fahrzeugräder verteilt.
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In der
DE 10 2017 112 341 A1 ist ein mehrere Planetensätze einschließendes Planetengetriebe gezeigt, dass einen Planetenträger mit mehreren Planetenradbolzen aufweist, auf denen Planetenräder der unterschiedlichen Planetensätze angeordnet sind. Der Planetenträger weist drei axial beabstandete, scheibenartige Trägerwangen bildende Blechbauteile auf, zwei Außenwände und eine Zwischenwand, die Einbauräume für die einzelnen Planetensätze axial begrenzen. Die Wandbereiche, die Außenwände sowie die Zwischenwand sind durch die kraft- und/oder formschlüssige Verankerung der Planetenradbolzen fest miteinander verbunden. Eine Befestigung der Planetenradbolzen kann über einen Presssitz, eine Verschraubung oder eine Verstemmung erfolgen, außerdem ist auch eine stoffschlüssige Verbindung wie Verschweißung möglich.
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Die
DE 10 2016 216 784 A1 zeigt ein Umlaufrädergetriebe, mit ersten Planeten, die in einer ersten Planetenebene angeordnet sind, zweiten Planeten, die in einer zweiten Planetenebene angeordnet sind, und einem Planetenträger mit einem ersten Trägerwandungsabschnitt, einem zweiten Trägerwandungsabschnitt, und einem dritten Trägerwandungsabschnitt, wobei der erste und der zweite Trägerwandungsabschnitt voneinander axial beabstandet sind und durch ein Basisteil gebildet sind und der dritte Trägerwandungsabschnitt durch ein Deckelelement gebildet ist, das an das Basisteil angesetzt ist, der zweite Trägerwandungsabschnitt mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Taschen trägt, die jeweils eine sich in der zweiten Verzahnungsebene axial erstreckende Taschenwandung aufweisen und in einem dem ersten Trägerwandungsabschnitt abgewandten Endbereich durch sich radial erstreckende Taschenböden abgeschlossen sind, in der jeweiligen Tasche ein Planet der zweiten Verzahnungsebene aufgenommen ist, und das Deckelement an jeweils dem Tascheninneren abgewandte Deckelsitzflächen der Taschenböden angesetzt ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine axiale Lagesicherung für Differenzialdeckel von Planetenträgern zu schaffen, welche keine losen Sicherungselemente benötigt und die einfach und mit geringem Montageaufwand kostengünstig realisierbar ist.
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Diese Aufgabenstellung wird durch ein Planetengetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß ist der kombinierte Planetenträger so entwickelt, dass die auftretenden Lasten allein durch eine optimierte Verstemmung der Laststufenbolzen übertragen werden und der Differenzialdeckel damit ausschließlich über zumindest zwei endseitige, um den Umfang des Laststufenbolzens verteilt angeordnete, radial ausgerichtete Verstemmungen des Laststufenbolzens axial und gleichzeitig dreh- und lagefixiert gesichert ist.
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Durch die Verstemmung gemäß der Erfindung wird mittels eines Kraft- und/oder Formschlusses vorteilhaft eine dauerfeste axiale Lagesicherung des Differenzialdeckels geschaffen. Diese benötigt keine losen Sicherungselemente wie beispielsweise Schrauben oder Nieten, die den Montageaufwand des Planetengetriebes vergrößern und durch nicht korrekt montierte Sicherungselemente gleichzeitig zu Qualitätsminderungen führen. Bei dem Verstemmen wird lokal Material des Laststufenbolzens in eine Ausnehmung im Bereich einer Randzone einer Bohrung des Differenzialdeckels verformt. Mit dieser plastischen Materialverformung stellt sich eine wirksame Verankerung des Differenzialdeckels mit dem Laststufenbolzen ohne ein tangentiales Spiel ein, die außerdem ein axiales Wandern des Differenzialdeckels und/oder eine Relativverdrehung des Laststufenbolzens verhindert. Die Verstemmung bewirkt eine dauerfeste, auch hohen mechanischen Anforderungen standhaltende Verbindung wie beispielsweise Schwingungen, die im Betriebszustand des Planetengetriebes auftreten.
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Die auch als Verstemmmarken zu bezeichnenden Verstemmungen des Laststufenbolzens führen weiterhin zu einer verbesserten Verwindungssteifigkeit des Planetenträgers, die beispielsweise die Lagerung der Planetenräder positiv beeinflusst, die Verzahnungskräfte der Zahnräder reduziert und folglich die Lebensdauer des gesamten Planetengetriebes optimiert. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Konzept zur axialen Sicherung bzw. Fixierung des Differenzialdeckels mit geringem Montageaufwand kostengünstig realisierbar, was insbesondere für in großen Stückzahlen hergestellte Planetengetriebe mit kombinierten Planetenträgern von Vorteil ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann für Planetenträger, die größeren Kräfte und damit verbundenen Verformungen ausgesetzt sind eine optimierte 2 x 2 bzw. Vierfach-Verstemmung vorgesehen werden. Bei dieser Variante zur axialen Sicherung des Differenzialdeckels sind die Verstemmungen bevorzugt jeweils um 90° zueinander versetzt positioniert.
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Vorteilhaft ist für jede eine Verstemmmarke bildende Verstemmung in dem Differenzialdeckel lokal eine taschen- oder ohrenähnliche halbkreisförmige Vertiefung eingebracht, die das durch die Verstemmung umgeformte Material des Laststufenbolzens formschlüssig ausfüllt. Als Maßnahme, um das Verstemmen zu vereinfachen, ist die Längsbohrung des Laststufenbolzens axial endseitig konisch aufgeweitet gestaltet. Vorteilhaft ermöglicht die Erfindung, die Verstemmung zwischen dem Laststufenbolzen und dem Differenzialdeckel mittels eines Stempels oder einer Matrize durchzuführen. Zur Vereinfachung bzw. um das Verstemmen schnell durchführen zu können, besitzt das eingesetzte Werkzeug vorzugsweise eine Stempelanzahl, die der Anzahl der Verstemmungen bzw. der Verstemmmarken entspricht.
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Ein bevorzugter konstruktiver Aufbau des Planetenträgers sieht vor, dass der Differenzialdeckel und das Gehäuse der Reduzierstufe aus stofflich übereinstimmenden Materialien hergestellt sind. Dazu bietet es sich an, diese Bauteile aus einem Blechmaterial herzustellen. Alternativ dazu kann beispielsweise ein aus einem Stahlblech gestanzter Differenzialdeckel mit einem als Gussteil gestalteten Reduzierstufengehäuse kombiniert werden.
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Der Laststufenbolzen erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Breite des Planetenträgers bzw. des Planetengetriebes, wobei im Bereich der Reduzierstufe zumindest ein Planetenrad auf dem Laststufenbolzen drehbar gelagert ist. Vorteilhaft sind an beiden axialen Enden des Laststufenbolzens radial ausgerichtete Verstemmungen vorzusehen, über die der Laststufenbolzen und / oder die mit dem Bolzen verbundenen Bauteile axial und verdrehgesichert sind.
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Das Planetengetriebe, dessen Differenzialdeckel mit der erfindungsgemäßen Verstemmung axial gesichert ist. kann mit einem Elektromotor gekoppelt für eine sogenannte E-Achse eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Die E-Achse ist eine Lösung für den elektrischen Antrieb von batterieelektrischen Fahrzeugen oder für Hybridanwendungen. Bei der E-Achse sind Bauteile wie Motor, Achse und Getriebe zu einer Baueinheit kombiniert, die in herkömmlicher Bauweise getrennt zum Einsatz kommen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einem in acht Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigt:
- 1: ein Planetengetriebe mit einem erfindungsgemäßen axial gesicherten Differenzialdeckel in einer Perspektive;
- 2: ein Gehäuse der Reduzierstufe von dem in 1 gezeigten Planetengetriebe;
- 3: einen Ausschnitt des Differenzialdeckels, der mit zwei Verstemmungen axial an einem Laststufenbolzen des Planetengetriebes gesichert ist;
- 4: einen Ausschnitt des Differenzialdeckels, der mit vier Verstemmungen axial an einem Laststufenbolzen des Planetengetriebes gesichert ist.
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Die Figuren zeigen im Wesentlichen Bereiche oder einzelne Bauteile eines Planetengetriebes und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. In den Figuren sind gleiche Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
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In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hinsichtlich seines Aufbaus und der Anordnung einzelner Bauteile abgebildet. Das Planetengetriebe 1 schließt unterschiedliche Planetensätze ein, die einem Stirnraddifferenzial 2 und einer Reduzierstufe 3 zugeordnet und gemeinsam in einem Planetenträger 4 integriert sind. Für die Reduzierstufe 3 ist dazu ein Gehäuse 5 und für das Stirnraddifferenzial 2 ein von dem Gehäuse 5 und einem Differenzialdeckel 6 axial begrenzter Aufnahmeraum 7 vorgesehen. Der mehrteilige Planetenträger 4 umfasst ein als Gussteil gestaltetes Gehäuse 5 der Reduzierstufe 3 sowie einen aus einem Stahlblech hergestellten, bevorzugt gestanzten Differenzialdeckel 6.
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Dem Stirnraddifferenzial 2 wie auch der Reduzierstufe 3 sind mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, im Planetenträger 4 positionierte Planetenräder 8, 9 zugeordnet, deren Verzahnungen innenseitig mit zumindest einem zentralen Sonnenrad (nicht gezeigt) und außenseitig mit zumindest einem Hohlrad (nicht gezeigt) verzahnt sind. Die ersten und zweiten Planetenräder 8 und 9 der getrennten Planetensätze unterscheiden sich hinsichtlich der Verzahnung sowie ihrer Breite bzw. der axialen Erstreckung voneinander. Die Planetenräder 8 des Stirnraddifferenzials 2 sind drehbar auf einem Planetenradbolzen 10 gelagert, der in zugehörige Bohrungen des Gehäuses 5 und des Differenzialdeckels 6 drehfixiert eingepresst ist. Für die Planetenräder 9 des Stirnraddifferenzials 2 ist ein Laststufenbolzen 11 bestimmt, der sich über die gesamte Breite des Planetenträgers 4 erstreckt, drehfest im Gehäuse 5 fixiert und jeweils in eine Öffnung 12 des Differenzialdeckel 6 eingepasst ist. Über endseitige, radial nach außen gerichtete Verstemmungen 13 (gezeigt in 3 und 4) des Laststufenbolzens 11 ist der Differenzialdeckel 6 axial und gleichzeitig verdrehgesichert.
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Die 2 zeigt das als ein Gussteil ausgebildete Gehäuse 5 der Reduzierstufe 3 als Einzelteil, das drei einstückig mit dem Gehäuse 5 verbundene Rohrstutzen 14 aufweist. Die jeweils zur Aufnahme und Führung eines Laststufenbolzens 11 bestimmten Rohrstutzen 14 sind im Einbauzustand an dem Differenzialdeckel 6 abgestützt und definieren damit einen axialen Abstand des Stirnraddifferentials 2. Weiterhin sind die Rohrstutzen 14 so gestaltet, dass diese formschlüssig in einer axial vorstehenden Struktur (nicht gezeigt) des Differenzialdeckels 6 verrasten.
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Die 3 und 4 zeigen übereinstimmend einen Ausschnitt des Differenzialdeckels 6, der mittels Verstemmungen 13 axial gesichert ist. Die 3 zeigt zwei um 180° versetzte, gegenüberliegend positionierte, auch als Verstemmmarken bezeichnete Verstemmungen 13, für die jeweils eine halbrundartige Tasche 15 vorgesehen ist. Die an einer Randzone der Öffnung 12 des Differenzialdeckels 6 befindlichen, als Vertiefungen gestalteten Taschen 15 sind zur Aufnahme des durch die Verstemmung umgeformten Materials des Laststufenbolzens 11 bestimmt. Als Maßnahme, um die Verstemmung zu vereinfachen bzw. zu optimieren, ist eine Längsbohrung 16 des Laststufenbolzens 11 endseitig konisch aufgeweitet. Die 4 zeigt alternativ zu der in 3 gezeigten zweifachen Verstemmung eine vierfache Verstemmung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebe
- 2
- Stirnraddifferenzial
- 3
- Reduzierstufe
- 4
- Planetenträger
- 5
- Gehäuse
- 6
- Differenzialdeckel
- 7
- Aufnahmeraum
- 8
- Planetenrad
- 9
- Planetenrad
- 10
- Planetenradbolzen
- 11
- Laststufenbolzen
- 12
- Öffnung
- 13
- Verstemmung
- 14
- Rohrstutzen
- 15
- Tasche
- 16
- Längsbohrung
