DE102020209723A1

DE102020209723A1 - Ölfangschale, Planetenträger und Planetenradsatz

Info

Publication number: DE102020209723A1
Application number: DE102020209723.2A
Authority: DE
Inventors: Tamas Gyarmati; Thorsten Müller; Thomas Riedisser; Daniel Blum; Kai Langheld
Original assignee: Jopp Plastics Tech GmbH; Jopp Plastics Technology GmbH; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: Jopp Plastics Tech GmbH; Jopp Plastics Technology GmbH; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-08-03
Filing date: 2020-08-03
Publication date: 2022-02-03

Abstract

Ölfangschale (S) zur Zuführung von Öl zu Planetenbolzen (PB) eines Planetenradsatzes (P), wobei die Ölfangschale (S) einen einschaligen Aufbau aufweist, wobei an einem radial inneren Abschnitt der Ölfangschale (S) mehrere axial vorstehende Fortsätze (SF) zur Befestigung der Ölfangschale (S) an einem Planetenträger (PT) des Planetenradsatzes (P) angeordnet sind, wobei an einem radial äußeren Abschnitt der Ölfangschale (S) eine Dichtfläche (SD) angeordnet ist, welche zur Abdichtung der Ölfangschale (S) gegenüber dem Planetenträger (PT) dient, wobei an der Ölfangschale (S) keine axialen Fortsätze zur Führung des Öls in die Planetenbolzen (PB) ausgebildet sind; sowie Planetenträger (PT) mit einer solchen Ölfangschale (S); sowie Planetenradsatz (P) mit einem solchen Planetenträger (PT).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ölfangschale zur Zuführung von Öl zu Planetenbolzen eines Planetenradsatzes. Die Erfindung betrifft ferner einen Planetenträger für einen Planetenradsatz und einer daran befestigten Ölfangschale, sowie einen Planetenradsatz mit einem derartigen Planetenträger.
Ölfangschalen zur Zufuhr von Öl zu Planetenbolzen eines Planetenradsatzes sind im Stand der Technik bekannt. Aufgabe einer Ölfangschale ist es, radial abgeschleudertes Öl aufzufangen und in eine Axialbohrung der Planetenbolzen einzuleiten. Aus der Axialbohrung der Planetenbolzen gelangt das Öl durch Radialbohrungen zu auf den Planetenbolzen angeordneten Lagern, sodass diese Lager durch das Öl geschmiert werden.
Um ausreichend Öl aufzufangen werden Ölfangschalen häufig zweischalig ausgeführt, wie beispielsweise in der DE 10 2016 206 745 A1 dargestellt. Durch einen solchen zweischaligen Aufbau kann zwischen den zwei Schalen aufgefangenes Öl gezielt zu Schmierstellen geleitet werden. Allerdings weisen derartige zweischalige Ölfangschalen einen erhöhten Raumbedarf auf.
Aus der DE 10 2011 075 166 A1 ist eine einschalige Ölfangringscheibe für einen Planetenradträger bekannt. An der Ölfangringscheibe sind Rinnenzapfen ausgebildet, die in Planetenbolzen hineinragen. Bei einer derartigen einschaligen Konstruktion gelangt jedoch nur ein Bruchteil des aufgefangenen Öls in die Planetenbolzen; der Großteil wird durch die Rotation des Planetenradträgers abgeschleudert. Dadurch kann es zu einer Mangelschmierung der Planetenlagerung kommen.
Aus der JP 2000-337484 A ist eine einschalige Ölfangschale bekannt, welche am Planetenträger radial außerhalb der Planetenbolzen befestigt ist. Bei einer derartigen Konstruktion muss die Befestigung der Ölfangschale dem gesamten Ölstaudruck standhalten. Löst sich die Befestigung der Ölfangschale unter dem Ölstaudruck, tritt Öl radial außerhalb der Planetenbolzen aus der Ölfangschale aus, sodass es zu einer Mangelschmierung kommen kann.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung eine Ölfangschale bereitzustellen, welche sich durch einen kompakten Aufbau und durch eine hohe Funktionssicherheit auszeichnet.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Ölfangschale zur Zuführung von Öl zu Planetenbolzen eines Planetenradsatzes vorgeschlagen. Die Ölfangschale weist einen einschaligen Aufbau auf. An einem radial inneren Abschnitt der Ölfangschale sind mehrere axial vorstehende Fortsätze angeordnet, welche zur Befestigung der Ölfangschale an einem Planetenträger des Planetenradsatzes dienen. An einem radial äußeren Abschnitt der Ölfangschale ist eine Dichtfläche angeordnet, welche zur Abdichtung der Ölfangschale gegenüber dem Planetenträger dient. An der Ölfangschale sind keine axialen Fortsätze zur Führung des Öls in die Planetenbolzen ausgebildet.
Durch eine derartige einschalige Konstruktion der Ölfangschale wird ein besonders kompakter Aufbau erzielt. Durch die Auftrennung der Funktionen „Befestigen der Ölfangschale“ und „Abdichten der Ölfangschale“ wird die mechanische Belastung der Dichtfläche verringert, sodass die Dichtfunktion der Dichtfläche verbessert wird. Durch den Verzicht auf axiale Fortsätze zur Führung des Öls in die Planetenbolzen wird eine besonders gleichmäßige Ölverteilung in die Planetenbolzen erzielt.
Vorzugsweise ist die Dichtfläche durch eine unmittelbar an der Ölfangschale ausgebildete Dichtgeometrie gebildet. Durch eine solche Lösung ist kein zusätzliches Bauelement zur Herstellung der Dichtwirkung erforderlich.
Alternativ dazu kann die Dichtfläche durch ein an der Ölfangschale befestigtes Dichtelement realisiert sein, wodurch die Dichtwirkung gegenüber der einteiligen Lösung nochmals verbessert wird.
Eine derartige Ölfangschale kann an einem Planetenträger für einen Planetenradsatz befestigt sein. An einem solchen Planetenradsatz sind mehrere Planetenbolzen zur Abstützung je eines Planetenrads angeordnet. Die am Planetenträger befestigte Ölfangschale dient zur Ölzufuhr zu den Planetenbolzen, und in weiterer Folge zu den auf den Planetenbolzen angeordneten Lagern, beispielsweise Nadellager.
Vorzugsweise sind die axial vorstehenden Fortsätze der Ölfangschale an einem kleineren Durchmesser angeordnet als die Planetenbolzen. Unter einem „kleineren Durchmesser“ wird hierbei verstanden, dass der radiale Abstand zwischen den Fortsätzen der Ölfangschale und der Drehachse des Planetenträgers kleiner ist als der radiale Abstand zwischen einem Zentrum der Planetenbolzen und der Drehachse des Planetenträgers. Dadurch wird sichergestellt, dass bei ausreichend aufgefangenem Öl in der Ölfangschale zunächst die Planetenbolzen mit Öl versorgt werden, und erst danach eine Leckage an den axial vorstehenden Fortsätzen auftritt.
Vorzugsweise sind die axial vorstehenden Fortsätze der Ölfangschale als Clip-Verbindungen ausgebildet, die mit einem Lochbild am Planetenträger zusammenwirken. Derart ist die Ölfangschale auf einfache Weise am Planetenträger montierbar.
Vorzugsweise wirkt die Dichtfläche der Ölfangschale mit einer radialen Umfangsfläche des Planetenträgers zusammen, sodass ein durch die Dichtfläche abzudichtender Spalt eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist. Eine derartige zylindrische Dichtfläche ist bei einem radial von innen wirkenden Staudruck einfacher abzudichten als eine ringscheibenförmige Dichtfläche.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung umgreift der radial äußere Abschnitt der Ölfangschale einen am Planetenträger ausgebildeten Vorsprung.
Der hier beschriebene Planetenträger kann Bestandteil eines Planetenradsatzes sein, beispielsweise für die Anwendung im Kraftfahrzeug-Antriebsstrang oder für ein Windkraftwerk.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:

1 eine Schnittansicht eines Planetenradsatzes mit einer Ölfangschale;
2a eine Seitenansicht der Ölfangschale;
2b und 2c je eine Schnittansicht eines Planetenträgers mit der Ölfangschale; und
3a bis 3c verschiedene Ausführungsformen einer Dichtstelle zwischen Planetenträger und Ölfangschale.

1 zeigt einen Halbschnitt eines Planetenradsatzes P. Der Planetenradsatz P weist ein Sonnenrad PS auf, welches mit einer Hohlwelle W verbunden ist. Die Hohlwelle W ist um eine Achse X drehbar gelagert. Das Sonnenrad PS kämmt mit mehreren Planetenrädern PL, welche über Lager NL an einem Planetenbolzen PB drehbar gelagert sind. Die Planetenbolzen PB sind an einem Planetenträger PT befestigt. Die Planetenräder PL kämmen zudem mit einem Hohlrad PH des Planetenradsatzes P.
In der Darstellung gemäß 1 ist ein Minus-Planetenradsatz gezeigt. Bei einem Minus-Planetenradsatz kämmen die Planetenräder PL sowohl mit dem Sonnenrad PS als auch mit dem Hohlrad PH. Die vorliegende Erfindung wäre auch für einen sogenannten Plus-Planetenradsatz geeignet. Bei einem Plus-Planetenradsatz kämmt das Sonnenrad mit inneren Planetenrädern, welche nicht mit dem Hohlrad kämmen. Die inneren Planetenräder kämmen mit äußeren Planetenrädern, welche mit dem Hohlrad kämmen. Innere und äußere Planetenräder sind drehbar am Planetenträger gelagert.
Die Lager NL sind üblicherweise als Nadellager ausgeführt, und müssen geschmiert werden. Zur Versorgung der Lager NL mit Schmieröl ist an dem Planetenträger PT eine Ölfangschale S befestigt. Durch eine radiale Bohrung PS1 in der Welle W tritt Öl aus, welches aufgrund der Fliehkraft nach radial außen abgeschleudert wird. Das derart abgeschleuderte Öl gelangt in einen axialen Spalt zwischen der Ölfangschale S und dem Planetenträger PT, und sammelt sich in diesem Spalt an. Das derart gesammelte Öl gelangt in einen Hohlraum der Planetenbolzen PB, sodass sich im Hohlraum ein Ölspiegel OL einstellt. Durch radiale Bohrungen PB1 in den Planetenbolzen PB gelangt das Öl aus dem Hohlraum zu den Lagern NL, sodass diese geschmiert werden. Der Ölfluss ausgehend von der Welle W zu den Lagern NL ist in 1 durch Pfeile verdeutlicht.
2a zeigt eine Seitenansicht eines Abschnitts der Ölfangschale S, wobei in 2a eine Schnittebene A-A und eine Schnittebene B-B angegeben sind. 2b zeigt eine Schnittansicht durch den Planetenträger PT mit Planetenbolzen PB und der Ölfangschale S in der Schnittebene A-A. 2c zeigt eine Schnittansicht durch den Planetenträger PT mit Planetenbolzen PB und der Ölfangschale S in der Schnittebene B-B.
In 2c ist ein axial vorstehender Fortsatz SF der Ölfangschale S sichtbar, welcher als Clip-Verbindung ausgebildet ist. Die Ölfangschale S weist mehrere derartige axiale Fortsätze SF auf. Die Fortsätze SF wirken mit Durchgangslöchern im Planetenträger PT zusammen, sodass die Ölfangschale S mitteln den Fortsätzen SF am Planetenträger PT befestigbar ist. Aus 2a bis 2c geht deutlich hervor, dass die Fortsätze SF radial innerhalb der Planetenbolzen PB angeordnet sind. Durch die Ölfangschale S aufgefangenes Öl gelangt daher zuerst in den Hohlraum der Planetenbolzen PB. Erst bei vollständiger Befüllung dieser Hohlräume könnte das Öl über die Fortsätze SF entweichen.
3a bis 3c zeigt verschiedene Ausführungen einer Dichtstelle zwischen Planetenträger PT und Ölfangschale S. In der Ausführung gemäß 3a ist die Ölfangschale S am radial äußeren Ende nach innen eingerollt, und drückt unmittelbar auf eine Umfangsfläche des Planetenträgers PT. Dabei drückt eine Kante, bzw. eine unmittelbar durch die Ölfangschale S gebildete Dichtlippe auf die Umfangsfläche des Planetenträgers PT. Dadurch wird eine zylinderförmige Dichtfläche SD zwischen Planetenträger PT und Ölfangschale S realisiert. In der Ausführung gemäß 3b ist an der Ölfangschale S ein Dichtelement SX befestigt, beispielsweise durch eine Klebverbindung. Das Dichtelement SX ist beispielsweise ein ringförmiges Gummielement. In der Ausführung gemäß 3c ist zusätzlich zum Dichtelement X ein O-Ring O in einer Nut des Planetenträgers PT vorgesehen, um die Dichtwirkung zusätzlich zu verbessern.
Bezugszeichenliste

P: Planetenradsatz
PS: Sonnenrad
W: Welle
PS1: Radiale Bohrung
X: Achse
PL: Planetenrad
PH: Hohlrad
NL: Lager
PB: Planetenbolzen
PB1: Radiale Bohrung
OL: Ölspiegel
PT: Planetenträger
S: Ölfangschale
SF: Axiale Fortsätze
SX: Dichtelement
SD: Dichtfläche
O: O-Ring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016206745 A1 [0003]
DE 102011075166 A1 [0004]
JP 2000337484 A [0005]

Claims

Ölfangschale (S) zur Zuführung von Öl zu Planetenbolzen (PB) eines Planetenradsatzes (P), - wobei die Ölfangschale (S) einen einschaligen Aufbau aufweist, - wobei an einem radial inneren Abschnitt der Ölfangschale (S) mehrere axial vorstehende Fortsätze (SF) zur Befestigung der Ölfangschale (S) an einem Planetenträger (PT) des Planetenradsatzes (P) angeordnet sind, - wobei an einem radial äußeren Abschnitt der Ölfangschale (S) eine Dichtfläche (SD) angeordnet ist, welche zur Abdichtung der Ölfangschale (S) gegenüber dem Planetenträger (PT) dient, und - wobei an der Ölfangschale (S) keine axialen Fortsätze zur Führung des Öls in die Planetenbolzen (PB) ausgebildet sind.
Ölfangschale (S) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (SD) durch eine unmittelbar an der Ölfangschale (S) ausgebildete Dichtgeometrie gebildet ist.
Ölfangschale nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unmittelbar an der Ölfangschale (S) ausgebildete Dichtgeometrie eine Dichtlippe ist.
Ölfangschale nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unmittelbar an der Ölfangschale (S) ausgebildete Dichtgeometrie eine Kante der Ölfangschale (S) ist.
Ölfangschale (S) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (SD) durch ein an der Ölfangschale (S) befestigtes Dichtelement (SX) ausgebildet ist.
Ölfangschale (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (SD) mit einem O-Ring (O) zusammenwirkt.
Planetenträger (PT) für einen Planetenradsatz (P), an welchem mehrere Planetenbolzen (PB) zur Abstützung je eines Planetenrads (PL) angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine an dem Planetenträger (PT) befestigte Ölfangschale (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Planetenträger (PT) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die axial vorstehenden Fortsätze (SF) der Ölfangschale (S) an einem kleineren Durchmesser angeordnet sind als die Planetenbolzen (PB).
Planetenträger (PT) nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die axial vorstehenden Fortsätze (SF) der Ölfangschale (S) als Clip-Verbindungen ausgeführt sind, die mit einem an dem Planetenträger (PT) ausgebildeten Lochbild zusammenwirken.
Planetenträger (PT) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (SD) der Ölfangschale (S) mit einer Umfangsfläche des Planetenträgers (PT) zusammenwirkt, sodass ein durch die Dichtfläche (SD) abzudichtender Spalt eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist.
Planetenträger (PT) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der radial äußere Abschnitt der Ölfangschale (S) einen am Planetenträger (PT) ausgebildeten Vorsprung umgreift.
Planetenradsatz (P), gekennzeichnet durch einen Planetenträger (PT) nach einem der Ansprüche 7 bis 11.