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Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit zwei in unterschiedlichen Ebenen angeordneten Hohlrädern, von denen ein erstes Hohlrad und ein zweites Hohlrad im Betrieb zum Kämmen mit wenigstens einem Planetenrad eines (jeweils eigenen) Planetenradsatzes ausgelegt sind.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Getriebeanordnungen für Fahrzeuge bekannt, wie etwa aus der
DE 10 2015 210 936 A1 . Aus dieser älteren Patentanmeldung ist eine Getriebeanordnung mit einer ersten Planetenradgetriebestufe mit einem ersten Hohlrad in Eingriff mit einem ersten Satz Planetenräder und einem ersten Planetenradträger zur Abstützung des ersten Satzes an Planetenrädern bekannt. Ferner ist dort eine zweite Planetenradgetriebestufe mit einem zweiten Hohlrad in Eingriff mit einem zweiten Satz Planetenräder und einem zweiten Planetenradträger zur Abstützung des zweiten Satzes an Planetenrädern. Zur Verbindung der ersten und der zweiten Planetenradgetriebestufe sind das erste und das zweite Hohlrad fest (miteinander) verbunden. Als besonders ist in dieser älteren Patentanmeldung herausgestellt, dass das erste und das zweite Hohlrad zur radialen Abstützung einen gemeinsamen Hohlradträger aufweisen, der einerseits am ersten Planetenradträger und andererseits am zweiten Planetenradträger axial gelagert ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden oder wenigstens abzumildern.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass eine Anlaufscheibe axial zwischen den beiden Hohlrädern angeordnet ist und an der ersten Stirnseite eine erste Kontaktzone / Axialkontaktzone zum in Anlage gelangen mit dem ersten Hohlrad vorhanden / vorbereitet ist sowie an der zweiten Stirnseite eine zweite Kontaktzone / Axialkontaktzone zum in Anlage gelangen mit dem zweiten Hohlrad vorhanden / vorbereitet ist. Theoretisch ist denkbar, die Anlaufscheibe / das Abstützblech mehrteilig auszugestalten, also die Kontaktzonen durch separate Ringe zustellen. Dadurch kann ein Grundkörper der Anlaufscheibe weich und/oder ungenau ausgestaltet werden und jene die Kontaktzone stellenden Bauteile gehärtet und/oder genau ausgebildet werden. Diese Bauteile sind dann exakt auf die Schnittstellenparameter einstellbar.
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Durch die Erfindung wird insbesondere auch ein bisher ungelöstes technisches Problem derart entschärft, dass nun axiale Kräfte zum Abstützen eines Hohlrades zur Verfügung gestellt werden können. Das Hohlrad dreht sich in den meisten Fällen nicht, weswegen eine Lagerung grundsätzlich überflüssig sein könnte. Jedoch sind auch Fahrmodi bei Elektrofahrzeugen bekannt, in denen sich das Hohlrad dreht, jedoch keine großen Belastungen spürt. Hierbei ist selbst ein gewöhnliches Lager überflüssig. Die Lösung, die nun beschritten wird ist sehr ungewöhnlich, weil sie auf eine Stütze setzt, die ein gutes Verformungsverhalten im Getriebesystem setzt. Es stellt sich eine sehr gute Kompaktheit und Bauraumausnutzung ein.
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Mit anderen Worten besteht die erfinderische Lösung darin, anhand eines sehr einfachen, günstigen und relativ ungenauen Bauteils die Kräfte des Hohlrads direkt in dem Gehäuse abzustützen und die Lage des Hohlrades zu sichern. Dazu werden die bereits im Getriebe vorhandenen Komponenten und Montageprozesse geschickt genutzt. Es sind keine Zusatzbauteile notwendig. Insbesondere die Kostengünstigkeit und Wirksamkeit der Anordnung zur Aufnahme von Axialkräften ist bemerkenswert. Die Axialkräfte mit Relativbewegung in Umfangsrichtung (kurzzeitig) entstehen beim Einrücken der Schiebermuffe mit dem Hohlrad. Dabei wird das Hohlrad mit in die Zone des Axialkontakts verschoben und über eine tellerartige Scheibe am Hohlrad abgestützt. Als Verdrehsicherung wird eine Verzahnung benutzt, die ohnehin schon für die Fixierung des anderen Hohlrades vorgesehen ist.
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Es hat sich als zielführend herausgestellt, dass die Anlaufscheibe eine tellerförmige Ausbildung besitzt und mit Durchgangslöchern versehen ist, mittels derer eine Schmierung ermöglicht werden kann.
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Mittels der Erfindung können auch unterschiedliche Betriebszustände abgedeckt werden. So kann der Betriebszustand „eingekoppelt“ umgesetzt werden. Im Zugbetrieb werden die beiden Hohlräder gegeneinander gedrückt und stützen sich gegenseitig über ein Abstützblech ab. Da die Kräfte unterschiedlich sind und die Belastung der Laststufe höher wird, wird die resultierende Axialkraft über den Sicherungsring des Laststufenhohlrades / zweiten Hohlrads abgestützt.
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Im Schubbetrieb drückt jetzt das zweite Hohlrad gegen das Gehäuse und das erste Hohlrad / Eingangshohlrad / Hohlrad der Eingangsstufe gegen den Schiebemuffenträger. Die Anlaufscheibe / das Abstützblech ist in diesem Fall ohne Funktion. In beiden Fällen stehen die beiden Hohlräder (erstes Hohlrad und zweites Hohlrad), wodurch keine Relativdrehzahl zwischen den beteiligten Bauteilen vorhanden ist.
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Auch der Fall „entkoppelt“ lässt sich umsetzen. Da kein Drehmoment übertragen wird, wirkt nur das abtriebsseitige Schleppmoment auf das Getriebe. Mit den aus dem Schleppmoment resultierenden Kräften, drückt das erste Hohlrad / Eingangsstufenhohlrad gegen die entsprechenden Bauteile. Gleichzeitig durch die Entkoppelungsfunktion ist auch durch das rotierende Hohlrad eine Relativdrehzahl vorhanden.
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Ebenso lässt sich der Fall „Einkoppelungsprozess“ umsetzen. In diesem Fall drückt die Schiebemuffe gegen das erste Hohlrad, bis es hoffentlich zum Einkoppelungsprozess kommt. Dabei wird eine Axialkraft auf das erste Hohlrad ausgeübt, diese wird über die Hohlradabdeckung auf das Laststufenhohlrad / zweite Hohlrad und anschließend ins Gehäuse übertragen. Eine stetig fallende Relativdrehzahl zwischen dem Hohlrad und der Anlaufscheibe / dem Abstützblech ist vorhanden.
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Allgemein lässt sich feststellen, dass die Effekte so auftreten, wenn die Verzahnungen beider Radsätze unterschiedliche Schrägungsrichtungen aufweisen. Die Funktion bei gleichgeschrägten Verzahnungen ist ebenso gegeben, jedoch dann nicht ganz so effizient ausnutzbar.
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Man könnte auch sagen, dass die Idee darin besteht, dass das die meiste Zeit stehende Hohlrad (erste Hohlrad) nicht mittels eines Lagers, wie sonst üblich, an anderen Radsatzkomponenten axial abgestützt wird, sondern dieses über ein Bauteil erreicht wird, welches die Kräfte direkt im Gehäuse abstützt. Dieses lässt sich dann auch auf das zweite Hohlrad / das Hohlrad der Laststufe, einsetzen. Wenn die Kräfte des ersten Hohlrades in Richtung des zweiten Hohlrades wirken, werden diese über das Verbinderteil / Abstützblech / die Anlaufscheibe in das zweite Hohlrad eingeleitet und danach in das (Planeten-)Getriebe übertragen.
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Ist die Kraft des zweiten Hohlrades entgegengesetzt zu der aus dem ersten Hohlrad der Eingangsstufe / ersten Hohlrad, so kompensieren sich diese beiden Kräfte gegenseitig und der Sicherungsring, der die Kräfte des Hohlrades der Laststufe / des zweiten Hohlrades normalerweise abstützen müsste, wird entlastet. Es findet eine Kompensation oder zumindest Reduktion der Kräfte statt.
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Die Abstützscheibe / das Abstützblech wird mittels des gleichen Sicherungsringes, welches das Laststufenhohlrad sichert, axial in beiden Richtungen gehalten. Eine Steckverzahnung, die für die Drehmomentübertragung zwischen dem Gehäuse und dem Laststufenhohlrad sorgt, wird hier gleichzeitig als Verdrehsicherung für das Abstützblech verwendet, welches mittels einer grob gestanzten Passverzahnung am Außendurchmesser dort tangential fixiert ist. Radial beschränkt die Passverzahnung ebenso die Bewegungsfreiheit des Abstützbleches, erlaubt diesem jedoch „zu schwimmen“ und sich somit einzustellen.
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Die Abstützscheibe / das Abstützblech ist nitriert, damit es während des Einkoppelvorganges des Hohlrades der Eingangsstufe / des ersten Hohlrades, die Reibbelastung aus der Differenzialdrehzahl und der Wirkung der Betätigungskraft abstützen kann. Die Nitrierung wirkt somit einem Verschleiß entgegen. Dabei kann entweder die ganze Anlaufscheibe oder aber nur eine oder beide Kontaktzonen der Anlaufscheibe nitriert oder sonst auf unterschiedliche Weise gehärtet werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn die erste Kontaktzone an den radial inneren Rand der Anlaufscheibe anschließt / sich bis zu diesem von einem mittigen Bereich der Anlaufscheibe hin erstreckt und/oder die zweite Kontaktzone an den radial äußeren Rand / Außendurchmesser der Anlaufscheibe anschließt / bis zu diesem von einem mittigen Bereich der Anlaufscheibe hin erstreckt. Auf diese Weise kann an beiden Seiten ein verschleißfreies in Anlage gelangen mit kostengünstigen und bauraumsparenden Mitteln erreicht werden.
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Es hat sich bewährt, wenn das erste Hohlrad in wenigstens einem Betriebszustand in direkter Anlage mit der ersten Kontaktzone der Anlaufscheibe steht. Ein Weiterleiten der Axialkräfte wird dann direkt und verwindungsfrei möglich.
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Dabei ist es auch von Vorteil, wenn die Anlaufscheibe am äußeren Rand eine Verdrehsicherung besitzt, die in ein Gehäuse greift.
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Der Fertigung ist es zuträglich, wenn die Verdrehsicherung als Verzahnung, wie eine Passverzahnung, zum Beispiel als eine Kerbverzahnung, ausgebildet ist.
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Um eine Schaltbarkeit umsetzen zu können, ist es von Vorteil, wenn eine Schiebemuffe zum Axialverlagern des ersten Hohlrades, beispielsweise in Richtung des zweiten Hohlrades, vorhanden ist.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stirnfläche nahe des radial äußeren Randes als Anlagefläche für einen Sicherungsring ausgelegt ist. Ein präzises Positionieren der Einzelteile relativ zueinander lässt sich dann leichter umsetzen.
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Es ist auch von Vorteil, wenn die Anlaufscheibe tellerförmig / napfartig ausgeformt ist und/oder ein Durchgangsloch oder eine Vielzahl möglichst gleich verteilt um ein Rotationszentrum der Anlaufscheibe verteilter Durchgangslöcher, für eine Schmiermitteldurchgangsermöglichung aufweist. Die Tellerförmigkeit ist einer spanlosen Umformung und Herstellung zuträglich. Die Durchgangslocheinbringung vermindert im Betrieb den Verschleiß, durch Zurverfügungstellung eines Schmiermittels. Es ist von Vorteil, wenn die Durchgangslöcher länglich, kreisrund, oval, elliptisch oder polygonal ausgestaltet sind. Auch ist ein Abwechseln solch unterschiedlicher Geometrien denkbar.
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Es ist auch von Vorteil, wenn das zweite Hohlrad drehfest im Gehäuse gehalten ist.
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Ferner ist es denkbar, dass die Anlaufscheibe Teil eines Planetenträgers ist, beispielsweise jenem Planetenträger, mittels dessen die Planetenräder eines ersten Planetenradsatzes gelagert sind, dessen Planetenräder mit dem ersten Hohlrad kämmen.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hohlräder Innenverzahnungen zum Zusammenwirken mit den Planetenrädern besitzen, die bezüglich ihrer Schrägungswahl gezielt so gestaltet sind, dass sich die von den Hohlrädern im Betrieb erzeugten Axialkräfte entgegengerichtet sind und sich vorzugsweise kompensieren.
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Zweckmäßig ist es auch, wenn das Getriebe als (zweistufiges) Planetengetriebe ausgestaltet ist.
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Einer besonders guten Abstimmung ist es zuträglich, wenn die erste Kontaktzone und/oder die zweite Kontaktzone jeweils weniger als halb so groß ist, wie die radiale Dicke, die bestimmt ist durch den Außendurchmesser abzüglich des Innendurchmessers des zur Kontaktierung vorgesehenen Hohlrades, aber größer als ein Zehntel der Dicke.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 einen Ausschnitt eines Längsschnittes durch ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe im Bereich einer zwischen zwei Hohlrädern angeordneten Anlaufscheibe, benachbart zu einer Schiebemuffe,
- 2 eine erste perspektivische Darstellung der Anlaufscheibe aus 1, und
- 3 eine zweite perspektivische Ansicht der Anlaufscheibe aus 2.
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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 der 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes 1 dargestellt. Es besitzt zwei Hohlräder, nämlich ein erstes Hohlrad 2 und ein zweites Hohlrad 3. Das erste Hohlrad 2 ist ein Eingangshohlrad, wohingegen das zweite Hohlrad 3 ein Ausgangshohlrad, insbesondere ein Lasthohlrad ist. Das erste Hohlrad 2 ist zum Kämmen mit einem Satz an Planetenrädern 4 ausgelegt, wohingegen das zweite Hohlrad 3 zum Kämmen mit einem Satz an anderen Planetenrädern 5 ausgelegt ist.
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Es gibt eine Anlaufscheibe 6, die auch als Anlaufblech bezeichnet werden kann, da es als spanlos umgeformtes Blechbauteil realisiert ist. Die Anlaufscheibe 6 besitzt eine erste Stirnseite 7 und eine ihre abgewandte zweite Stirnseite 8. An der ersten Stirnseite 7 gibt es eine erste Kontaktzone / erste Axialkontaktzone 9. An der zweiten Stirnseite 8 gibt es eine zweite Kontaktzone / zweite Axialkontaktzone 10. Im Bereich der ersten Kontaktzone 9 ist ein Anschlagen des ersten Hohlrades 2 gewünscht, wohingegen in der zweiten Kontaktzone 10 ein Anschlagen an dem zweiten Hohlrad 3 gewünscht ist. Die erste Kontaktzone 1 ist im Bereich eines radial inneren Randes / Innendurchmesser 11 angeordnet. Die zweite Kontaktzone 10 ist im Bereich eines radial äußeren Randes angeordnet. Die Anlaufscheibe 2 weist eine S-Kurve / doppelte Biegung auf. Es gibt eine Schiebemuffe 13.
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Die erste Kontaktzone 9 erstreckt sich vom radial inneren Rand 11 in Richtung einer ersten Biegung 14. Die zweite Kontaktzone 10 erstreckt sich von dem radial äußeren Rand 12 in Richtung einer zweiten Biegung 15. Zwischen den beiden Biegungen 14 und 15 ist ein mittiger Bereich der Anlaufscheibe 6 definiert.
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Unter Bezugnahme auf 2 wird klar, dass die Anlaufscheibe 6 auf ihrer Außenseite eine Verdrehsicherung 16 besitzt. Auch wird klar, dass eine Vielzahl von Durchgangslöchern 17 gleichverteilt über den Umfang vorhanden ist.
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Die Verdrehsicherung 17 ist als Kerbverzahnung ausgestaltet und die Durchgangslöcher 17 sind als Langlöcher ausgeformt und befinden sich im mittigen Bereich der Anlaufscheibe 6, insbesondere aber auch im Bereich der ersten Biegung 14 und der zweiten Biegung 15.
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Zurückkommend auf 1 sei ergänzt, dass das Gehäuse mit dem Bezugszeichen 18 referenziert ist, die Axialrichtung mit dem Bezugszeichen 19 und die Radialrichtung mit dem Bezugszeichen 20. Ein Sicherungsring 21 greift in eine nur angedeutete Nut ein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebe
- 2
- erstes Hohlrad
- 3
- zweites Hohlrad
- 4
- Planetenrad
- 5
- Planetenrad
- 6
- Anlaufscheibe / Axialscheibe
- 7
- erste Stirnseite / erste Stirnfläche
- 8
- zweite Stirnseite / zweite Stirnfläche
- 9
- erste Kontaktzone
- 10
- zweite Kontaktzone
- 11
- radial innerer Rand
- 12
- radial äußerer Rand
- 13
- Schiebemuffe
- 14
- erste Biegung
- 15
- zweite Biegung
- 16
- Verdrehsicherung
- 17
- Durchgangsloch
- 18
- Gehäuse
- 19
- Axialrichtung
- 20
- Radialrichtung
- 21
- Sicherungsring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015210936 A1 [0002]
