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Die Erfindung betrifft einen Planetenträger für ein Planetengetriebe, umfassend zwei miteinander verbundene Bauteile, die zwei Wangen bilden, die über mehrere Stege voneinander beabstandet sind.
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Planetengetriebe kommen in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen zum Einsatz. Üblicherweise umfasst ein Planetengetriebe wenigstens einen Planetenträger, an dem mehrere außenverzahnte Planetenräder drehbar gelagert sind, die wiederum z.B. mit den Verzahnungen eines Sonnenrads und eines Hohlrads kämmen. Der grundsätzliche Aufbau und die Funktion eines solchen Planetengetriebes ist bekannt.
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Um einen Planetenträger möglichst einfach zu gestalten, ist es bekannt, einen Planetenträger aus zwei aus einem Metallblech gefertigten Bauteilen aufzubauen, die voneinander beabstandeten Wangen bilden, zwischen denen die Planetenräder angeordnet sind und an denen sie über einen jeweiligen Achsbolzen gelagert sind. Ein Beispiel hierfür ist aus
EP 2 325 527 A1 bekannt. Der Planetenträger besteht aus einer ersten, flachen bzw. schiebenförmigen Wange und einer zweiten Wange, die randseitig abgekantet ist, um entsprechende, an der anderen Wange anzuschweißende und beide Wangen beanstandende Stege auszubilden. An der scheibenförmigen ersten Wange sind entsprechende Durchbrechungen vorgesehen, in die die abgekanteten Stege greifen, und im Bereich welcher die Teile verschweißt werden.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen verbesserten Planetenträger anzugeben.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Planetenträger der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das eine Bauteil ein tiefgezogenes topfförmiges Bauteil mit einer Wange, mehreren sich davon axial erstreckenden Stegen und einem die Stegenden verbindenden Ringabschnitt ist, und das andere Bauteil eine die zweite Wange bildende Ringscheibe ist, die am Ringabschnitt über eine Schweißverbindung fixiert ist.
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Der erfindungsgemäße Planetenträger weist zwei einfache herstellbare Bauteile auf, die miteinander verschweißt sind. Das einteilige erste Bauteil ist ein aus einem Metallblech tief gezogenes topfförmiges Bauteil. Es weist eine Wange auf, an der entsprechende Durchbrechungen respektive Bohrungen zur Aufnahme der Achsbolzen der Planetenräder vorgesehen sind. Von der Wange erstrecken sich axial mehrere Stege, die der Beabstandung der nachfolgend noch zu beschreibenden, gegenüberliegenden Wange dienen. Die Stege ihrerseits sind endseitig an einem sie verbindenden Ringabschnitt angebunden, das heißt, dass die Stege nicht frei enden, sondern das Bauteil einen der Wange gegenüberliegenden Ringabschnitt aufweist, der die Befestigungsschnittstelle zur Befestigung des anderen zweiten Bauteils bietet. Dieses zweite Bauteil ist eine ebenfalls aus einem Metallblech gefertigte Ringscheibe, die die zweite Wange bildet. Diese Ringscheibe ist am Ringabschnitt angeschweißt. Es ist ein ringförmig umlaufender Anlagebereich zwischen Ringscheibe und Ringabschnitt gegeben, der es ermöglicht, in diesem Bereich eine oder mehrere entsprechende Schweißnähte zu setzen, wobei bevorzugt die Ringscheibe mit dem Ringabschnitt mittels einer einzigen, umlaufenden Schweißnaht verbunden ist. Das heißt, dass eine sehr feste und stabile Schweißverbindung zwischen den beiden Bauteilen realisiert werden kann, anders als im Stand der Technik, wo lediglich die wenigen, kurzen Stegenden lokal mit der Ringscheibe verschweißt sind. Die Stege selbst weisen eine hohe Tragfähigkeit auf, da die einstückiger bzw. einmaterialiger Teil des ersten Bauteils sind.
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Demzufolge kann der erfindungsgemäße Planetenträger einerseits sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden, da die beiden Bauteile einfach aus Metallblech herstellbar sind, zum anderen kann eine sehr stabile Bauteilverbindung und damit eine hohe Stabilität des Planetenträgers erreicht werden.
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Der Planetenträger ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, zur Aufnahme einer höheren Anzahl von Planetenrädern ausgelegt, beispielsweise von sechs, acht oder mehr Planetenrädern.
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Zweckmäßig ist es, wenn am Ringabschnitt oder im Bereich des Übergangs der Stege zum Ringabschnitt ein Falz vorgesehen ist, in den die Ringscheibe eingelegt ist. Über diesen Falz wird demzufolge die Position definiert, in der die Ringscheibe anzuordnen ist, was der Montagegenauigkeit dienlich ist.
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Dabei kann die Anordnung respektive Tiefe des Falzes so ausgelegt sein, dass die Ringscheibe bündig mit dem Ringabschnitt liegt. Das heißt, dass die Tiefe des Falzes letztlich der Dicke der Ringscheibe entspricht, sodass sich an dieser Planetenträgerseite eine ebene Oberfläche, gebildet aus der Oberfläche des Ringabschnitts und der Oberfläche der Ringscheibe, ergibt.
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Wie beschrieben sind die Ringscheibe und der Ringabschnitt zweckmäßigerweise mittels einer umlaufenden Schweißnaht verbunden. Zur Anbringung derselben ist es vorteilhaft, wenn am Ringabschnitt und/oder der Ringscheibe eine umlaufende Fase oder ein umlaufender Falz ausgebildet ist, in der oder dem die Schweißnaht liegt. Das heißt, dass die Ausgestaltung des Ringabschnitts und/oder der Ringscheibe randseitig der Gestalt ist, dass sich in der Montagestellung eine umlaufende, nutartige Vertiefung aus der Fase oder dem Falz ergibt, in die die Schweißverbindung eingebracht werden kann, sodass sich eine große Verbindungsoberfläche ergibt. Darüber hinaus ermöglicht es diese Ausgestaltung, dass nach Verschweißen die Schweißnaht an der Oberseite auch mechanisch zur Herstellung einer ebenen Trägeroberfläche bearbeitet werden kann, ohne die Festigkeit der Schweißverbindung zu beeinträchtigen.
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Wie beschrieben sind die Stegenden an einem gemeinsamen, umlaufenden Ringabschnitt angebunden. Es besteht die Möglichkeit, diesen Ringabschnitt so auszugestalten, dass er sich radial nach außen erstreckt, also radial etwas über den über die Stegaußenseiten definierten Umfang hervorsteht. Er ist also als Radialflansch ausgeführt. Diese Ausgestaltung ist ebenfalls der Versteifung des Planetenträgers zuträglich.
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Darüber hinaus besteht bei Ausbildung eines solchen, sich radial nach außen erstreckenden Ringabschnitts die Möglichkeit, an dem Ringabschnitt am Außenumfang eine Verzahnung auszubilden. Das heißt, dass an dem Ringabschnitt eine umlaufende Außenverzahnung ausgebildet werden kann, die die Möglichkeit bietet, den Planetenträger selbst mit einem anderen, verzahnten Element zu koppeln.
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Neben dem Planetenträger selbst betrifft die Erfindung ferner ein Planetengetriebe, umfassend einen Planetenträger der vorstehend beschriebenen Art. Dieses Planetengetriebe kann eine höhere Anzahl an Planetenrädern aufweisen, da der erfindungsgemäße Planetenträger bevorzugt die Möglichkeit bietet, eine entsprechend höhere Anzahl von Planetenrädern, beispielsweise sechs, acht oder mehr Planetenräder, aufzunehmen und zu lagern.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines ersten, tiefgezogenen Bauteils für einen Planetenträger der vorstehend beschriebenen Art, mit folgenden Schritten:
- a) Tiefziehen eines Metallblechzuschnitts zur Bildung eines topfartigen Bauteils mit einer Wange, einem daran anschließenden, sich axial erstreckenden Axialflansch und einem sich vom Axialflansch radial nach außen erstreckenden Ringabschnitt,
- b) Ausbilden mehrerer Durchbrechungen in der Wange,
- c) Ausbildung mehrerer Durchbrechungen am Axialflansch unter Ausbildung mehrerer sich von der Wange zum Ringabschnitt erstreckender Stege,
wobei die Schritte b) und c) auch in umgekehrter Reihe vornehmbar sind.
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Ersichtlich ist das erste Bauteil für den erfindungsgemäßen Planetenträger auf einfache Weise in wenigen Schritten aus einem entsprechenden Metallblechzuschnitt herstellbar.
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Weiterhin ist es möglich, vorzugsweise nach dem Tiefziehen, am Außenumfang des Ringabschnitts eine Außenverzahnung auszubilden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Planetenträgers,
- 2 eine Schnittansicht durch den zusammengebauten Planetenträger aus 1,
- 3-7 verschiedene Darstellungen zur Erläuterung des Herstellungsvorgangs eines ersten Bauteils des erfindungsgemäßen Planetenträgers,
- 8 eine Darstellung eines Planetenträgers mit, als Explosionsdarstellung, den an ihm anzuordnen Achsbolzen nebst Planetenträgern etc.,
- 9 eine Perspektivansicht des komplettierten Planetenträgers aus 8, und
- 10 eine Perspektivansicht des Planetenträgers aus 9 von der anderen Seite.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Planetenträger 1, bestehend aus einem ersten Bauteil 2 sowie einem zweiten Bauteil 3, die beide aus einem Metallblech, insbesondere einem Stahlblech, hergestellt sind.
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Das einteilige erste Bauteil 2 wurde durch Tiefziehen eines Metallzuschnitts hergestellt. Es umfasst eine Wange 4, von der sich mehrere, im gezeigten Beispiel vier Stege 5 axial erstrecken. Die Enden der Stege 5 sind an einem sich radial nach außen erstreckenden Ringabschnitt 6, der einen Ringflansch bildet, angebunden. Im gezeigten Beispiel ist an dem Ringabschnitt 6 am Außenumfang eine Außenverzahnung 7, die eine mittige, umlaufende Nut aufweist, sodass jeder Zahn aus zwei axial benachbarten Zahnsegmenten besteht, ausgebildet.
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An der Wange 4 selbst sind eine Reihe von Durchbrechungen 8 ausgebildet, die zur Aufnahme von Achsbolzen, an denen entsprechende Planetenräder zu lagern sind, dienen. Vorgesehen ist des Weiteren eine zentrale Durchbrechung 9, durch die eine ein Sonnenrad tragende Welle greift.
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Das zweite Bauteil 3 ist als beispielsweise aus einem Metallblech ausgestanzte Ringscheibe 10 ausgeführt, an der ebenfalls eine Reihe von entsprechenden Durchbrechungen 11 vorgesehen ist, die die entsprechenden Achs- oder Lagerzapfen aufnehmen. Diese Ringscheibe 10 bildet eine zweite Wange 12, die der ersten Wange 4 axial beabstandet und parallel gegenüberliegt.
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2 zeigt den erfindungsgemäßen Planetenträger 2 in der Montagestellung. Ersichtlich ist am Ringabschnitt 6 ein Falz 13 ausgebildet, in den die Ringscheibe 10 eingelegt ist. Die Tiefe des Falzes 13 ist so bemessen, dass die Ringscheibe 10 mit ihrer Außenfläche bündig mit der Außenfläche des Ringabschnitts 6 verläuft.
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Wie 2 ferner zeigt, ist der Rand respektive Außenumfang 14 der Ringscheibe 10 leicht angeschrägt bzw. mit einer Fase ausgeführt, sodass sich eine geringe konusartige Form ergibt. An dem Ringabschnitt 6 ist ebenfalls eine umlaufende Fase 15 ausgebildet. Ersichtlich ergänzen sich diese Geometrien und bilden quasi eine Art umlaufende Ringnut, in die eine Schweißnaht 16 eingebracht ist, über die die beiden Bauteile 2, 3 fest miteinander verbunden sind. Es ist also eine einzige, umlaufende Schweißnaht 16 vorgesehen, die beide Bauteile 2, 3 äußerst fest miteinander verbindet, was der Festigkeit respektive Steifigkeit des Planetenträgers 1 zuträglich ist. Hierzu dient aber auch der sich radial nach außen erstreckende Ringabschnitt, an dem im gezeigten Beispiel die Verzahnung 7 ausgebildet ist, die aber nicht zwingend vorzusehen ist.
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Die 3 - 7 zeigen verschiedene Darstellungen, die den Herstellungsvorgang des ersten Bauteils 2 näher erläutern. Ausgehend von einem ebenflächigen Metallblech- oder Stahlblechzuschnitt wird in einem ersten Schritt ein topfartiges Bauteil 17 tiefgezogen, an dem bereits die Durchbrechung 9 ausgebildet ist. Dieses Bauteil 17 weist bereits die Wange 4 auf. An diese schließt sich ein sich axial erstreckender Axialflansch 18 an, von dem sich bereits der Ringabschnitt 6 radial nach außen erstreckt. Dies ist deutlich in 4 gezeigt. Ausgebildet ist bei diesem Tiefziehschritt des Weiteren bereits der Falz 13 wie auch die Fase 15.
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Im nächsten, in 5 gezeigten Schritt wird die Verzahnung 7 am Ringabschnitt 6 ausgebildet.
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6 zeigt, dass daran anschließend die Durchbrechungen 8 an der Wange 4 ausgebildet werden, bei denen es sich hier um Bohrungen handelt, die die zylindrischen Achsbolzen aufnehmen.
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Schließlich wird im letzten Schritt gemäß 7 der Axialflansch 18 bearbeitet, indem an ihm entsprechende Durchbrechungen 19 ausgebildet werden, sodass die vier bereits vorstehend beschriebenen Stege 5 stehenbleiben, die die Wange 4 und den Ringabschnitt 6 einstückig bzw. einmaterialig verbinden.
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind wie beschrieben acht Durchbrechungen 8, 11 zur Aufnahme der Achsbolzen an beiden Wangen 4, 12 vorgesehen, beim fertigen Planetenträger also acht Achsbolzen mit entsprechenden Planetenrädern. Dabei sind hier jeweils vier Durchbrechungen bzw. Achsbolzen auf gleichem Durchmesser positioniert, d.h., dass vier Durchbrechungen/Achsbolzen radial etwas weiter innen und die anderen vier Durchbrechungen/Achsbolzen etwas weiter außen angeordnet sind.
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8 zeigt eine Explosionsdarstellung der relevanten Bauteile eines zu bestückenden Planetenträgers. Gezeigt ist zum einen der erfindungsgemäße Planetenträger 1 in der bereits fertiggestellten, also verschweißten Form. Dieser Planetenträger 1 ist zur Aufnahme von insgesamt acht Planetenrädern 20 ausgelegt, das heißt, dass an den beiden Wangen 4, 12 jeweils acht Durchbrechungen 8, 11 vorgesehen sind.
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In diesen sind jeweils Achsbolzen 21 aufzunehmen, die darin beispielsweise eingepresst werden. Auf jedem der insgesamt acht Achsbolzen 21 sitzt ein Wälzlager 22, hier in Form eines Nadellagers, auf dem wiederum jeweils ein Planetenrad 20 sitzt, das über das jeweilige Wälzlager 22 zum positionsfesten Achsbolzen 21 drehgelagert ist. Axial gesehen ist jedes Planetenrad 20 beidseits über je eine Scheibe 23 zur jeweiligen Wange hin abgestützt.
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Die 9 und 10 zeigen schließlich den fertig bestückten Planetenträger 1 in zwei Perspektivansichten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenträger
- 2
- Bauteil
- 3
- Bauteil
- 4
- Wange
- 5
- Steg
- 6
- Ringabschnitt
- 7
- Verzahnung
- 8
- Durchbrechung
- 9
- Durchbrechung
- 10
- Ringscheibe
- 11
- Durchbrechung
- 12
- Wange
- 13
- Falz
- 14
- Fase
- 15
- Fase
- 16
- Schweißverbindung
- 17
- Bauteil
- 18
- Axialflansch
- 19
- Durchbrechung
- 20
- Planetenrad
- 21
- Achsbolzen
- 22
- Wälzlager
- 23
- Scheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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