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Die Erfindung betrifft einen Planetenträger für ein Kraftfahrzeug-Planetengetriebe, mit einer Welle, welche einen Flansch besitzt, der in Formschluss mit einer ringförmigen Trägerwange steht, wobei die Trägerwange mehrere Planetenbolzenaufnahmen zum Aufnehmen von Planetenbolzen besitzt, wobei über die Planetenbolzen Planetenräder lagerbar sind, wobei die Trägerwange auf den Flansch gesteckt ist, also diesen zumindest teilwiese, vorzugsweise aber vollständig auf dessen Umfangsseite umgibt.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Planetenträger bekannt, so bspw. in ihrem Einsatz in Automatikgetrieben, insbesondere für Kraftfahrzeuge. So offenbart bspw. die
DE 10 2005 001 832 A1 einen Planetenträger und mindestens ein benachbartes Schaltelement, wobei der Planetenträger stirnseitig eine Führungsscheibe und das Schaltelement eine Nabe sowie eine axial gleitend, über eine Mitnahmeverzahnung drehfest angeordnete Stauscheibe aufweist; wobei der Planetenträger drehfest mit der Nabe verbunden ist. In dieser Druckschrift ist als besonders herausgestellt, dass die Führungsscheibe eine Mitnahmeverzahnung und die Nabe eine Mitnahmeaußenverzahnung aufweisen und dass die Führungsscheibe über die Mitnahmeverzahnungen direkt mit der Nabe verbunden ist.
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Auf der
DE 10 2007 003 676 A1 ist ein weiterer Planetenträger mit einer Innenverzahnung bekannt. Dort wird ein Planetenträger für ein Planetengetriebe vorgestellt, der einen Planetenträgergrundkörper umfasst, der eine zentrale Ausnehmung zur Aufnahme einer Abtriebswelle aufweist. Dort ist als besonders herausgestellt, dass ein ringförmiges Zahnelement, das eine Innenverzahnung aufweist, drehfest in der zentralen Ausnehmung angeordnet ist. Auch ist dort ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Planetenträges vorgestellt.
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Ein Planetengetriebe mit einer Wellen-Naben-Verbindung ist auch aus der
DE 10 2011 004 908 A1 bekannt. Dort wird ein Planetengetriebe mit einer ersten drehmomentübertragenden Komponente vorgestellt, welche mit einem Wellenabschnitt drehfest gekoppelt ist, mit einer zweiten drehmomentübertragenden Komponente, welche mit einem Nabenabschnitt drehfest gekoppelt ist, wobei der Wellenabschnitt und der Nabenabschnitt über eine Formschlussverbindung in Bezug auf eine gemeinsame Drehachse drehfest miteinander gekoppelt sind, und wobei der Wellenabschnitt und/oder der Nabenabschnitt in einer Schnittebene senkrecht zu der gemeinsamen Drehachse als Formschlusskontur eine Polygonform aufweist bzw. aufweisen und/oder die Formschlussverbindung als eine Polygonverbindung ausgebildet ist.
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In diesem technischen Gebiet liegt auch die
DE 10 2018 109 610 A1 , die einen Planetenträger für ein mehrstufiges, insbesondere mit Stufenplanetenrädern ausgestattetes Planetengetriebe vorstellt. Dabei ist eine erste Trägerscheibe und eine zweite Trägerscheibe, insbesondere in ihren äußeren Abmessungen identische Trägerscheiben, umfasst, welche jede für sich einen Teil eines Planetenlagerelements, wie einen Bolzen, z. B. jeweils ein Ende des Bolzens, trägt. Vorzugsweise sind dabei mehrere Planetenlagerelemente vorhanden, von denen jedes für sich ein Stufenplanetenrad hält. Als besonders ist dort herausgestellt, dass bzgl. wenigstens einer der beiden Trägerscheiben ein, insbesondere drehbeweglich, entkoppeltes Adapterelement vorhanden ist, über das insbesondere abtriebsseitig ein Torsionsmoment ausgeleitet werden kann.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen oder wenigstens zu mildern.
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Dies wird bei einem gattungsgemäßen Planetenträger erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Formschluss durch wenigstens eine Abplattung / Abflachung auf der Außenseite des Flansches einerseits und wenigstens eine gegengleiche Abplattung / Abflachung auf der Innenseite der Trägerwange andererseits gebildet ist. Eine wesentlich schnellere Fertigungsart wird dadurch ermöglicht und die Investition in aufwändige Laserschweißvorrichtungen vermieden. Auch wird eine Lösung vorgestellt, die selbst bei schwieriger Zugänglichkeit wirkt, was sonst beim Schweißverfahren immer Probleme nach sich zieht.
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Mit anderen Worten wird eine besondere Formschlussverbindung zwischen dem Flansch und der Trägerwange vorgestellt. Die Formschlussverbindung wird im Wesentlichen durch die geometrische Gestaltung eines Durchgangslochs in der Trägerwange und einer grundsätzlich runden zylindrischen Oberfläche auf dem Flansch / der Planetenträgerwelle bestimmt. Allerdings besitzen das Durchgangsloch und die grundsätzlich zylindrische Oberfläche des Flansches einige über den Umfang zueinander beabstandete Abplattungen / Abflachungen auf ihrer respektiven Innen- oder Außenseite. Jede der Abplattungen / Abflachungen in dem Durchgangsloch korrespondiert zur Form zur jeweiligen Abplattung / Abflachung auf der Außenseite des Flansches / der Planetenträgerwelle. Dadurch wird im montierten Zustand der Formschluss gebildet.
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Diese Idee lässt sich noch verfeinern, wenn ein Axialanschlag direkt an die Abflachung / Abplattung am Flansch / der Planetenträgerwelle anschließt. Der äußere Rand des Axialanschlags hat dabei einen Durchmesser, der genauso groß ist, wie der Durchmesser der zylindrischen äußeren Oberfläche, aber gleich groß oder kleiner ist als der innere Durchmesser des Durchgangsloches (in der Trägerwange). Der Formschluss kann durch plastische Deformierungen dauerhaft gesichert werden.
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Im Kern der Erfindung steht somit eine Planetenträgerwelle, die mit einer Trägerwange über einen Formschluss, einen axialen Anschlag und eine Verstemmung verbunden ist, vorzugsweise umfassend eine Kerbe / Verstemmungskerbe zur Materialverdrängung. In einem ersten Fertigungsschritt wird die Trägerplatte / Trägerwange auf die Planetenträgerwelle / den Flansch gepresst. In einem zweiten Fertigungsschritt findet ein Einpressen zwischen dem Träger und der Welle statt. Drehmoment wird durch vier flache Formverbindungen übertragen / gesichert. In einem dritten Fertigungsschritt findet ein Umformen / Verstemmen von Material, insbesondere von der Planetenträgerwelle / dem Flansch zur Vorbereitung der Sicherung in der Trägerplatte / Trägerwange statt. Das heißt, das Material der Planetenträgerwelle plastisch über die Trägerwange geschoben wird. Eine Sicherung der axialen Position findet durch den Axialanschlag auf der Welle und den Verstemmvorgang statt. Die Nut kann direkt aus der Scherung kommen. Keine Bearbeitung der Trägerplatte ist dann erforderlich. Dies zieht nur einen minimalen Bearbeitungsaufwand nach sich. Natürlich ist diese Konstruktion je nach Anforderung der gesamten Baugruppe variabel. Wenn keine so hohe Steifigkeit benötigt wird, ist es möglich, die Anzahl der axialen Anschläge unter / neben den ebenen Flächen zu reduzieren oder zu verändern. Die Verstemmungsnut in der Trägerplatte kann auch in mehrere Segmente unterteilt werden. Als Beispiel sind zwei axiale Anschläge, ebene Flächen und zwei Segmente von Verstemmungsnuten möglich.
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Als zusätzliche Sicherung könnte die eingangs vorgestellte Lösung des Einsetzens eines Stifts in den Verbindungsbereich von Trägerwange und Flansch angedacht werden. Der Planetenbolzen könnte dann auch als radiale Sicherung des durch die Abplattungen durchragenden Stifts wirken.
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Die Erfindung lässt sich auch mittels unterschiedlicher Ausführungsformen weiterbilden, die in den Unteransprüchen beansprucht sind und nachfolgend näher erläutert sind.
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So ist es von Vorteil, wenn mehrere, vorzugsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs oder sieben über den Umfang des Flansches, vorzugsweise gleich verteilte, Abplattungen in Formschluss (gegenüber der Rotationsachse des Planetenträgers) mit einer korrespondierenden Anzahl an Abplattungen der Trägerwange stehen. Je mehr Abplattungen / Abflachungen in Formschluss miteinander stehen, desto mehr Drehmoment lässt sich übertragen. Allerdings wird auch der Herstellaufwand höher. Drei, vier oder fünf Abplattungen pro Bauteil, also pro Flansch bzw. pro Trägerwange, haben sich als Optimum herausgestellt.
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Es hat sich ferner bewährt, wenn die Abplattungen des Flansches und der Trägerwange in Richtung der Längsrichtung gleich lang sind. Eine optimale Drehmomentweiterleitung ist dann die Folge.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn der Formschluss mittels einer plastischen Verformung des Flansches, vorzugsweise nach radial außen und/oder in Richtung / über die Trägerwange, gesichert ist und vorzugsweise zusätzlich über einen Stoffschluss, wie eine Verschweißung zusatzgesichert ist. Im erstgenannten Fall kann nur durch einen einzigen kurzen Bearbeitungsschritt eine Sicherung eingebracht werden, ohne auf zusätzliche Bauteile setzen zu müssen oder gar aufwändige Laserschweißanlagen einsetzen zu müssen. Wenn jedoch eine solche Anlage sowieso vorhanden ist, kann ein Stoffschluss der zweiten Verbesserungslösung eine zusätzliche Sicherheit bringen.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die plastische Verformung über eine Verstemmung eingebracht ist, vorzugsweise umfassend eine Kerbe zur Materialverdrängung.
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Dabei hat es sich auch bewährt, wenn jede Abplattung verzahnungsunterschiedlich ausgeführt ist, vorzugsweise eine eigene Ebene definierend, die tangential zur Radialrichtung ausgerichtet ist.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform ist auch dadurch gekennzeichnet, dass sich in Axialrichtung an eine Abplattung oder jede Abplattung ein Axialanschlag / Axialstopp anschließt, der eine Bewegung der Welle durch die Trägerwange hindurch verunmöglicht. Auf diese Weise kann die Trägerwange bis zu dem Axialstopp von einer Richtung einfach aufgeschoben bzw. aufgepresst werden.
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Es ist nämlich gerade von Vorteil, wenn die Trägerwange auf den Flansch aufgepresst ist / zwischen diesen ein Presssitz vorhanden ist.
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Es hat sich auch bewährt, wenn der Axialanschlag eine maximale Radialerstreckung besitzt, die größer als der kleinste radiale Abstand der trägerwangenseitigen Abplattung(en) von der Rotationsachse des Planetenträgers ist.
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Der Montage ist es auch zuträglich, wenn der Axialanschlag eine maximale Radialerstreckung besitzt, die kleiner oder gleich dem größten Abstand eines die Abplattung der Trägerwange aufweisenden Durchgangslochrandes der Trägerwange von der Rotationsache des Planetenträgers ist.
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Vorteilhaft ist es, wenn die in Richtung der Rotationsachse des Planetenträgers gemessene Breite des Axialanschlags kleiner als die entsprechend gemessene Breite der Abplattung ist (z. B. halb so groß), wobei weiter vorzugsweise die Breite der Abplattung der Dicke der Trägerwange entspricht.
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Die Erfindung betrifft auch ein Planetengetriebe mit einem erfindungsgemäßen Planetenträger, zumindest einem Planetenbolzen, der in je einer Planetenbolzenaufnahme zweier Trägerwangen sitzt, insbesondere dort fliegend gelagert / abgestützt ist, und der Planetenbolzen über ein Lager, wie ein bspw. 2-reihiges Nadellager, ein Planetenrad trägt.
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Die Erfindung betrifft auch ein Montageverfahren für einen Planetenträger der erfindungsgemäßen Art, wobei die Trägerwange auf den Flansch der Welle gepresst wird.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn dieses Montageverfahren dadurch weitergebildet wird, wenn nachfolgend eine Verstemmungskerbe in den Flansch eingedrückt wird, etwa mittels eines Presswerkzeuges / im Rahmen einer Verstemmung, um Flanschmaterial in Radialrichtung über die Trägerwange plastisch zu verlagern.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn die Verstemmung in unterschiedlichen Segmenten eingebracht wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Dabei ist eine erste Ausführungsform dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung des Planetenträgers vor dem Zusammensetzen der Trägerwange mit dem Flansch der Planetenträgerwelle,
- 2 eine Längsschnittdarstellung des Planetenträgers aus 1 zum selben Montageverfahrenszeitpunkt wie in 1,
- 3 den Planetenträger der 1 und 2 zu einem späteren Zeitpunkt, nämlich wenn der Formschluss zwischen Abplattungen auf der Außenseite des Flansches und der Innenseite der Trägerwange erreicht ist,
- 4 eine Draufsicht auf den Planetenträger aus 3 zum selben Zeitpunkt,
- 5 einen Längsschnitt entlang der Linie V aus 4 zum Zeitpunkt, wie er in 3 und 4 vorherrscht,
- 6 der fertige Planetenträger nach einem dritten Fertigungsschritt in einer perspektivischen Darstellung, wobei eine Verstemmungskerbe eingebracht ist,
- 7 einen Längsschnitt durch den Planetenträger zum Zeitpunkt wie er in 6 vorherrscht,
- 8 ein Ausschnitt eines Planetengetriebes, das einen erfindungsgemäßen Planetenträger einsetzt,
- 9 eine Längsschnittdarstellung des Planetengetriebebereichs aus 8 und
- 10 ein Ausschnitt eines teilweise im Längsschnitt dargestellten Planetengetriebes, einsetzend einen erfindungsgemäßen Planetenträger, der einen Flansch besitzt, welcher mit einem Presssitz mit der in 10 rechtsseitigen Trägerwange verbunden ist, wobei diese Trägerwange an einem Axialanschlag des Flansches auf der einen Seite anstößt und auf der anderen Seite mit einer Verstemmung gesichert ist, wobei darüber hinaus die andere Trägerwange über den Planetenbolzen an der Presssitzträgerwange festgelegt ist.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.]
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In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetenträgers 1 dargestellt. Der Planetenträger besitzt eine Welle / Planetenträgerwelle 2. An der Welle 2 ist ein Flansch 3 vorhanden. Eine Trägerwange 4 ist drauf vorhanden. Die Trägerwange 4 ist ringförmig und besitzt ein Durchgangsloch 5. Die Trägerwange 4 wird, wie noch später dargestellt, auf den Flansch 3 aufgepresst. Diesbezüglich insbesondere um das Ergebnis zu ermessen wird schon hier auf die 3 bis 5 hingewiesen.
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In den 1 und 2 ist mittels der Pfeile 6 die Pressrichtung bestimmt. Auf der Außenumfangsfläche des Flansches 3 sind vier Abplattungen 7 vorhanden. Das Durchgangsloch 8 besitzt dazu vier korrespondierende Abplattungen 8. Jede Abplattung 8 wird beim Zusammenbauen auf eine Abplattung 7 gepresst.
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In der Trägerwange 4 sind bspw. vier Planetenbolzenaufnahmen 9 vorhanden. Diese sind auch gut in der 2 zu erkennen.
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Ein Formschluss 10 wird durch das Zusammenwirken der Abplattungen 7 und 8 erreicht, wie auch in der 3 und 5 gezeigt. Das Durchgangsloch 5 ist dabei vollständig durch den Flansch 3 aufgefüllt.
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Der Flansch 3 besitzt einseitig einen Axialanschlag 11 nach Art eines Steges bzw. einer (nach radial Außen) konvexen und sonst planen / flachen Wand. In den 6 und 7 ist ein späterer Zustand des Planetenträgers 1 dargestellt, nämlich der Zustand nach dem Verstemmen. Eine Verstemmungskerbe 12 zeichnet dabei die plastische Materialverschiebung von Material 13 aus, bzw. verursacht / bedingt diese.
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Wie der Planetenträger 1 dann in einem erfindungsgemäßen Planetengetriebe 14 eingesetzt wird, ist in Zusammenschau der 8 bis 10 ersichtlich. Dabei wird eine weitere Trägerwange 4, die auch als „freie“ Trägerwange 15 bezeichnet wird eingesetzt. Diese „freie“ Trägerwange 15, ist deswegen frei, weil sie nicht direkt an der Welle 2 anliegt, sondern über einen Planetenbolzen 16 in den Planetenbolzenaufnahmen 9 sitzend, befestigt ist. Auf dem Planetenbolzen sitzt dabei ein Lager 17, auf dem ein Planetenrad 18 sitzt. Natürlich können Scheiben 19 eingesetzt sein.
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Zur Erklärung der Axialrichtung 20 und der Radialrichtung 21 ist auf die 2 hingewiesen, in welcher exemplarisch diese beiden Richtungen visualisiert sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenträger
- 2
- Welle / Planetenträgerwelle
- 3
- Flansch
- 4
- Trägerwange
- 5
- Durchgangsloch
- 6
- Pressrichtung
- 7
- Abplattung des Flansches
- 8
- Abplattung der Trägerwange
- 9
- Planetenbolzenaufnahme
- 10
- Formschluss
- 11
- Axialanschlag
- 12
- Verstemmungskerbe
- 13
- Material
- 14
- Planetengetriebe
- 15
- freie Trägerwange
- 16
- Planetenbolzen
- 17
- Lager
- 18
- Planetenrad
- 19
- Scheibe
- 20
- Axialrichtung
- 21
- Radialrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005001832 A1 [0002]
- DE 102007003676 A1 [0003]
- DE 102011004908 A1 [0004]
- DE 102018109610 A1 [0005]
