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Die Erfindung betrifft eine Axialscheibe für ein Axiallager, mit einem ringscheibenförmigen Laufabschnitt für Wälzkörper des Axiallagers.
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Axiallager kommen in unterschiedlichsten Anwendungen überall dort zum Einsatz, wo zwei Bauteile um eine Drehachse relativ zueinander axial drehgelagert und abgestützt werden sollen. Ein Beispiel für den Einsatz eines solchen Axiallagers ist ein Planetengetriebe, wobei in einem solchen Planetengetriebe beispielsweise ein Sonnenrad axial über ein solches Axiallager an einem Planetenträger abgestützt ist. Ein Beispiel für ein solches Planetengetriebe ist beispielsweise in
US 2014/0287864 A1 beschrieben, wobei ein Planetengetriebe ganz allgemein beispielsweise in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommt. Ein solches Planetengetriebe weist üblicherweise einen Planetenträger mit wenigstens einem, zumeist mehreren außermittig und in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordneten Planetenrädern, die auf trägerseitig vorgesehenen Lagerbolzen über jeweilige Wälzlager gelagert sind, auf. Auf dem Planetenbolzen ist eine ringförmige Anlaufscheibe zwischen dem Planetenrad und dem Planetenträger, axial gesehen, angeordnet, so dass das auf dem Lagerbolzen geringfügig axial verschiebbare Planetenrad ebenso wie das Wälzlager über seinen Käfig gegen die Anlaufscheibe anlaufen kann und über diese am Planetenträger axial abgestützt ist. Als Anlaufscheiben werden regelmäßig flache Ringscheiben verwendet, wobei sich das Planetenrad und der Käfig auf unterschiedlichen Radialebenen an einer gemeinsamen, ebenen Anlauffläche der Anlaufscheibe abstützen. Da das Planetenrad im Betrieb rotiert, ist eine Schmierung des Lagerbereichs mit einem Schmiermittel erforderlich. Hierzu ist es bekannt, das Schmiermittel, üblicherweise Öl, über den Lagerbolzen zuzuführen, der als Hohlbolzen ausgeführt ist und eine axiale Bohrung sowie wenigstens eine radiale Bohrung aufweist, so dass das Schmiermittel dem Bolzen axial zugeführt und radial in den Lagerbereich austreten kann. Zusätzlich ist getriebeseitig eine Schmiermittelversorgung vorzusehen, zumeist umfassend eine Schmiermittelfangschale, die außerhalb des Planetenträgers angeordnet ist und über die das Schmiermittel eingefangen und seitlich am Planetenträger zu den hohl gebohrten Lagerbolzen geführt und dort axial eingeleitet wird.
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Ein Planetengetriebe weist neben den Planetenrädern, die drehbar am Planetenträger gelagert sind, auch ein Sonnenrad auf, das innerhalb des Planetenradsatzes angeordnet ist und das mit den Planetenrädern kämmt. Außen ist die Anordnung von einem Hohlrad eingefasst, das ebenfalls mit den Planetenrädern kämmt. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Planetengetriebes ist bekannt. Da das Sonnenrad relativ zum Planetenträger rotiert, ist es über ein geeignetes Axiallager axial am Planetenträger abzustützen. Dieses Axiallager ist mit Schmiermittel, also Öl zu versorgen. Aufgrund der Rotation des Axiallagers, regelmäßig ein Axialnadellager, wird das zugeführte Schmiermittel vom Wälzkörper- respektive Nadelkranz radial nach außen mehr oder weniger ungerichtet abgeschleudert, weshalb es, wenn überhaupt, nur indirekt zur Schmierung weiterer Elemente im Planetenradsatz respektive im Getriebe zur Verfügung steht.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine verbesserte Axialscheibe für ein Axiallager anzugeben, das beispielsweise in einem solchen Planetengetriebe eingesetzt werden kann.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Axialscheibe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich an den Außenumfang des ringscheibenförmigen Laufabschnitts ein sich im Durchmesser konisch erweiternder Leitabschnitt zum Leiten eines von radial innen zugeführten Schmiermittels anschließt.
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Die erfindungsgemäße Axialscheibe weist eine spezifische Konfiguration auf. Sie besteht aus dem radial innenliegenden ringscheibenförmigen Laufabschnitt, auf dem die Wälzkörper, also die Nadeln, laufen, der also die Wälzfläche zur Verfügung stellt. Radial außen schließt sich an diesen Laufabschnitt ein Leitabschnitt an, der eine spezifische Sammel- und Leitgeometrie aufweist. Er erweitert sich im Durchmesser konisch, das heißt, er hat sowohl eine radiale als auch eine axiale Erstreckung. „Konisch“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Leitabschnitt, im Querschnitt gesehen, geradlinig respektive ebenflächig sein kann, denkbar ist aber auch, dass er eine leichte Biegung aufweist. In jedem Fall fasst dieser Leitabschnitt den Wälzkörperkranz quasi radial ein, so dass vom Wälzkörperkranz radial abgeschleudertes Schmiermittel zwangsläufig auf den Leitabschnitt trifft und von diesem eingesammelt und gezielt weitergeleitet werden kann, bis zu einer Abgabestelle, wo das Schmiermittel, also das Öl, dann gezielt lokal abgegeben werden kann.
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Bei Einsatz einer solchen Axialscheibe in einem Axiallager eines Planetengetriebes, über welches Axiallager beispielsweise das Sonnenrad wie beschrieben axial abgestützt und gelagert wird, ist es damit möglich, das Schmiermittel gezielt in einen Bereich des Planetenradsatzes zu leiten, wo es der Schmierung der eigentlichen Lagerbereiche der Planetenräder dient, das heißt, es kann auf diese Weise dem jeweiligen Wälzlager, über das das Planetenrad auf dem Lagerbolzen gelagert ist, zugeführt werden. Dies kann beispielsweise über eine spalt- oder kanalartige Schmiermittelleitstruktur erfolgen, die zwischen dem Planetenrad und der Anlaufscheibe und/oder der Anlaufscheibe und dem Planetenträger respektive der Trägerwanne ausgebildet ist, und die einerseits radial nach außen offen ist, also zur Sonnenradseite hin, andererseits aber auch radial nach innen in den eigentlichen Wälzlagerbereich hin offen ist. Das heißt, dass hierüber eine Schmiermittelzuführung in den eigentlichen Planetenradlagerbereich von radial innen, von der Sonnenradseite her möglich ist. Das Schmiermittel kann über die Axialscheibe gezielt unmittelbar an den Eingang der spalt- oder kanalartigen Schmiermittelleitstruktur geführt werden, wo es dann in die Struktur eintritt und von dort weiter radial in Richtung des Lagerbereichs strömt, wo es sodann im Wälzbereich verteilt wird und diesen schmiert.
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Der Axialscheibe kommt demzufolge eine Doppelfunktion zu, nämlich zum einen die der üblichen Führung der Wälzkörper auf dem ringscheibenförmigen Laufabschnitt, und zum anderen die Schmiermittelsammel- und -leitfunktion.
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Der Leitabschnitt kann an seinem Außenrand beispielsweise einfach konisch auslaufen, das heißt, dass sich an seinem Außenrand keine gezielte Leitstruktur mehr befindet. Denkbar ist es aber auch, im Bereich des Außenumfangs des Leitabschnitts eine oder mehrere Durchbrechungen zur lokalen Abgabe des Schmiermittels vorzusehen. Über diese Durchbrechungen kann das Schmiermittel, also Öl, gezielt lokal abgegeben werden. Beispielsweise kann es hierüber gezielt in den Bereich der Planetenradlagerung abgegeben werden, wenn die Axialscheibe so positioniert wird, dass eine Durchbrechung radial innen und unmittelbar benachbart zum Eingang der vorstehend beschriebenen Schmiermittelleitstruktur am Planetenrad positioniert ist. Dies ist möglich, wenn die Axialscheibe am Planetenträger fest angeordnet ist, mithin also eine feste Lagebeziehung zwischen Axialscheibe und Planetenträger gegeben ist, so dass demzufolge auch die Lagebeziehung der Durchbrechung zum jeweiligen Planetenrad fest ist.
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Denkbar ist es in diesem Zusammenhang auch, den Leitabschnitt nicht quasi konisch oder leicht kalottenförmig unstrukturiert auszuführen, sondern an dem Leitabschnitt eine oder mehrere, sich vorzugsweise radial erstreckende, zum Außenumfang laufende Leitkanäle auszubilden. Diese Leitkanäle in Form von Nuten oder Sicken, die z. B. eine sich zum Außenumfang hin verschmälernde Breite aufweisen, können das Schmiermittel zusätzlich gezielt zu einer bestimmten Position leiten, also beispielsweise eben zu einer solchen Durchbrechung, in der sie münden.
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Die Ausbildung derartiger Strukturen, also sowohl des Leitabschnitts an der Axialscheibe als auch der Durchbrechungen respektive der Leitkanäle ist auf einfache Weise umformtechnisch möglich, nachdem eine solche Axialscheibe regelmäßig aus einem Metallblech durch Stanzen und Umformen hergestellt werden kann.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht wenigstens ein Befestigungsmittel, insbesondere eine der Aufnahme eines Befestigungselements dienende Durchbrechung, vorzugsweise im Laufabschnitt, zur Befestigung der Axialscheibe an einem Drittgegenstand vor. Kommt wie beschrieben das Axiallager in einem Planetengetriebe zum Einsatz, so kann die Axialscheibe hierüber auf einfache Weise, beispielsweise über einen eingepressten Bolzen oder ähnliches, am Planetenträger fixiert werden. Alternativ zur Ausbildung eines Befestigungsmittels in Form einer Durchbrechung ist es auch denkbar, an der Axialscheibe beispielsweise eine oder mehrere Rastnasen oder ähnliches auszubilden, die in entsprechende Rastaufnahmen am Planetenträger eingreifen und dergleichen.
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Vorteilhaft ist es ferner, wenn der Leitabschnitt am Außenumfang eine umlaufende, sich axial erstreckende Schulter aufweist. Diese Schulter stellt quasi ein Strömungshinderniss dar, das heißt, dass sich an ihr das Schmiermittel etwas aufstaut, was vorteilhaft ist, wenn insbesondere eine oder mehrere Durchbrechungen im Bereich dieser Schulter vorgesehen sind, da dann der Schmiermittelzufluss in die Durchbrechungen aufgrund des Staueffekts vergrößert werden kann. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die eine oder die mehreren Durchbrechungen unmittelbar an die Schulter anschließen. Auch die Ausbildung einer solchen Schulter ist umformtechnisch ohne weiteres möglich. Neben der Axialscheibe selbst betrifft die Erfindung ferner ein Axiallager, umfassen mehrere in einem Käfig gehalterte Wälzkörper sowie eine Axialscheibe der vorstehend beschriebenen Art. Bei den Wälzkörpern handelt es sich insbesondere um zylindrische Wälzkörper in Form von Rollen oder bevorzugt um längliche Nadeln.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Planetengetriebe, welches bevorzugt für ein Fahrzeug, insbesondere ein Fahrzeuggetriebe geeignet ist. Bevorzugt ist das Planetengetriebe Teil eines Antriebsstrangs eines elektrischen Antriebs, insbesondere einer elektrischen Achse, oder eines Hybridantriebsstrangs. Es weist einen Planetenträger mit einem oder mehreren auf am Planetenträger angeordneten Lagerbolzen über Wälzlager gelagerte Planetenträger, sowie ein Sonnenrad, das über ein Axiallager der vorstehend beschriebenen Art umfassend eine Axialscheibe der vorstehend beschriebenen Art axial am Planeten gelagert ist, auf. Das Axiallager dient also der axialen Lagerung und Abstützung des Sonnenrads, das Teil der Sonnenradeinheit ist und entweder einstückig mit einer Sonnenwelle ausgeführt ist oder auf dieser aufgesetzt ist.
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Dabei kann sich in Weiterbildung der Erfindung der Leitabschnitt in einem Bereich benachbart zu einem sich zwischen dem Planetenträger und dem Planetenrad gegebenen Radialspalt erstrecken. Über diesen Radialspalt ist es grundsätzlich möglich, das Schmiermittel von der Sonnenradseite kommend radial zuzuführen, also, anders als bei bisher bekannten Planetengetrieben, wo das Schmiermittel über eine externe Schmiermittelfangschale eingefangen und axial in die hohl gebohrten Lagerbolzen eingeführt wird, von radial innen in den Planetenradsatz zu fördern. Es ist folglich eine vom Sonnenrad kommende Schmiermittelzufuhr vorgesehen, über die das Schmiermittel, bezogen auf das Planetengetriebe, von radial innen zum Planetenradsatz geführt wird, wobei das Schmiermittel von radial außen in die zwischen den Planetenträger und dem Planetenrad gegebene Schmiermittelleitstruktur, also den Radialspalt, gefördert wird. Dieser Radialspalt kann entweder zwischen dem Planetenrad und einer Anlaufscheibe, an der das Planetenrad axial anläuft und zum Planetenträger zusammen mit dem Planetenrad-Wälzlager abgestützt ist, oder zwischen der Anlaufscheibe und dem Planetenträger respektive seiner Trägerwange ausgebildet sein. Das heißt, dass das Schmiermittel von radial außen in diese zwischen der Anlaufscheibe und dem Planetenrad respektive der Anlaufscheibe und dem Planetenträger ausgebildete Schmiermittelleitstruktur strömt. Von dort wird es in den eigentlichen Wälzbereich weitergeleitet. Durch Integration der erfindungsgemäßen Axialscheibe respektive des erfindungsgemäßen Axiallagers kann nun das Schmiermittel, das über das das Sonnenrad abstützende Axiallager ansonsten unkontrolliert abgeschleudert wird, gezielt eingefangen und gezielt an den Eingang dieser Schmiermittelleitstruktur respektive dieses Radialspalts geführt werden, so dass ein relativ hohes Schmiermittelvolumen unmittelbar über das Axiallager selbst zugeführt werden kann.
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Wie bereits beschrieben, ist üblicherweise zwischen dem Planetenträger und dem Planetenrad eine Anlaufscheibe vorgesehen, die eine Schmiermittelleitstruktur aufweist, die einen radialen Zufluss des von dem Leitabschnitt abgegebenen Schmiermittels erlaubt. Eine solche Schmiermittelleitstruktur kann beispielsweise über mehrere, zumindest in einem äußeren Scheibenabschnitt vorgesehene, in Umfangsrichtung versetzte und von einer ersten Scheibenseite her eingebrachte Vertiefungen sowie mit diesen korrespondierende, an der gegenüberliegenden zweiten Scheibenseite vorstehende, flächige Erhebungen gebildet sein. Das heißt, dass diese kanal- oder spaltartige Schmiermittelleitstruktur allein durch die Anlaufscheibenprofilierung realisiert wird, wobei diese Schmiermittelleitstruktur, radial gesehen, sowohl radial nach außen zum Sonnenrad als auch radial nach innen zum Lagerbolzen hin offen ist.
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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 Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes in einer geschnittenen Teilansicht mit einem erfindungsgemäßen Axiallager nebst erfindungsgemäßer Axialscheibe,
- 2 eine Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Axialscheibe,
- 3 eine Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Axiallager, und
- 4 eine Prinzipdarstellung der gezielten Schmiermittelzufuhr zu den Planetenrädern.
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1 zeigt eine geschnittene Teilansicht eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes 1, umfassend einen Planetenträger 2 mit zwei Wangen 3, an denen, sie verbindend, mehrere Lagerbolzen 4 angeordnet sind. Diese Lagerbolzen sind als vollmaterialige, einfache Bolzen ausgeführt. Auf jedem Lagerbolzen sitzt ein Wälzlager 5 mit in einem Käfig 6 aufgenommenen und geführten Wälzkörpern 7, hier in Form von Nadeln, wobei über dieses Wälzlager 5 ein Planetenrad 8 in bekannter Weise auf dem Lagerbolzen 4 drehgelagert ist. Zwischen dem Planetenrad 8 und jeder der Wangen 3 des Planetenträgers 2 ist jeweils eine Anlaufscheibe 9 angeordnet, an der das geringfügig axial bewegbare Planetenrad 8 sowie der ebenfalls geringfügig axial bewegbare Käfig 6 axial anlaufen kann und über die diese Elemente an den Trägerwangen 3 axial abgestützt sind. Jede Anlaufscheibe 9 weist eine über nicht näher gezeigte Vertiefungen und Erhebungen ausgebildete Profilierung auf, über die eine radial nach außen in Richtung des hier nicht näher gezeigten Sonnenrads wie auch radial nach innen in Richtung des Lagerbolzens 4 respektive des Wälzlagers 5 offene Schmiermittelleitstruktur ausgebildet ist. Dies ermöglicht es, von radial innen, also von der Sonnenradseite her, Schmiermittel radial zum jeweiligen Planetenrad zuzuführen, welches Schmiermittel sodann in die ausgebildete Schmiermittelleitstruktur eintritt und radial zum Lagerbolzen 4 respektive dem eigentlichen Wälzbereich strömt, um diesen zu versorgen.
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Im Inneren des Planetenradsatzes, der beispielsweise drei separate Planetenräder 8 aufweist, ist eine Sonneneinheit umfassend ein nicht näher gezeigtes Sonnenrad angeordnet, das eine Außenverzahnung aufweist, die mit den Planetenrädern 8 kämmt. Das Sonnenrad ist über ein erfindungsgemäßes Axiallager 10 axial am Planetenträger 2 abgestützt, so dass eine Rotationsbewegung beider relativ zueinander möglich ist.
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Wie 1, aber auch die Schnittansicht gemäß 4 durch ein solches Axiallager 10 zeigt, weist das Axiallager eine erste Axialscheibe 11 auf, an der das Sonnenrad anliegt respektive die mit dem Sonnenrad verbunden ist, wozu die Axialscheibe gewinkelt ausgeführt ist. Das Axiallager 10 umfasst ferner eine Mehrzahl von länglichen, auch hier nadelförmigen Wälzkörpern 12, die in einem Käfig 13 aufgenommen und gehaltert sind. Abgeschlossen wird das Axiallager an der Seite zum Planetenträger 2 hin über eine zweite Axialscheibe 14, die einen ringscheibenförmigen Laufabschnitt 15 aufweist, an dem die Wälzkörper 12 wälzen, sowie einen sich am Außenumfang des Laufabschnitts 15 anschließenden Leitabschnitt 16, der dem Sammeln und gezielten Leiten von aus dem Wälzkörperkranz radial nach außen abgeschleudertem Schmiermittel dient.
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Ein vergrößerte perspektivische Detailansicht einer solchen Axialscheibe 14 ist in 2 gezeigt. Dargestellt ist der ringscheibenförmige Laufabschnitt 15, an dem im gezeigten Beispiel eine Durchbrechung 17 ausgebildet ist, die ein Befestigungsmittel darstellt, das ein Befestigungselement beispielsweise in Form eines Bolzens 18 (siehe 1) aufnimmt, worüber die Axialscheibe 14 positionsfest am Planetenträger 2 fixiert wird.
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Der Leitabschnitt 16 selbst erweitert seinen Durchmesser nach außen hin und weist eine konische Form auf, wie die 1 bis 3 anschaulich zeigen. Das heißt, er weist sowohl eine Radialerstreckung als auch eine Axialerstreckung auf. Wenngleich, siehe insbesondere die Schnittansicht gemäß 3, der Leitabschnitt 16 geradlinig ausgeführt ist, ist auch eine leichte Biegung denkbar.
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An seinem Außenumfang ist er mit einer kurzen, sich axial erstreckenden, umlaufenden Schulter 19 versehen, die quasi als Stauschulter dient, und an der sich das von radial innen anflutende Schmiermittel aufstaut.
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Vorgesehen sind des Weiteren im Bereich des Außenumfangs mehrere Durchbrechungen 20, über die ein gezielter und lokaler Schmiermittelauslass vom Leitabschnitt 16 realisiert werden kann. Denn das anflutende Schmiermittel kann über diese Durchbrechungen 20 gezielt lokal radial nach außen abgegeben werden. Da, wie beschrieben, die Axialscheibe 14 positionsfest am Planetenträger 2 angeordnet ist, an dem auch die Lagerbolzen 4 und damit auch die Planetenräder 8 positionsfest angeordnet sind, ist folglich eine feste Lagebeziehung der Durchbrechungen 20 zu den Lagerstellen der Planetenräder 8 gegeben. Die Axialscheibe 14 wird also so positioniert, dass eine Durchbrechung 20 radial benachbart und mit möglichst geringem Abstand zu dem Einlass der vorstehend bereits beschriebenen Leitstruktur zwischen Planetenrad und Anlaufscheibe respektive Anlaufscheibe und Planetenträger angeordnet ist, so dass quasi eine direkte Schmiermittelzuführung in diesem Lagerbereich möglich ist.
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Diese Situation ist in 5 dem Grunde nach dargestellt. Gezeigt ist eine Vorderseitenansicht des Planetengetriebes 1 mit Blick auf die drei Planetenräder 8. Über die eingezeichneten Pfeile ist das von dem Nadelkranz des Axiallagers 10 abgegebene Schmiermittel symbolisch dargestellt, wobei, wie durch die längeren Pfeile P1 gezeigt, insbesondere über die Durchbrechungen 20 ein höherer Schmiermittelstrom direkt zu den Planetenrädern 8 in die dortige, radial nach außen offene Schmiermittelleitstruktur hin möglich ist.
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Die 2 zeigt eine quasi ebene Form des Leitabschnitts 16. Denkbar wäre es, am Leitabschnitt 16 sich vorzugsweise radial erstreckende, zum Außenumfang laufende Leitkanäle auszubilden, über die eine zusätzliche gezielte Schmiermittelleitung denkbar ist, wobei diese Leitkanäle bevorzugt in einer Durchbrechung 20 münden. Hierüber kann gezielt das Schmiermittel zur Abgabestelle geführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebe
- 2
- Planetenträger
- 3
- Wange
- 4
- Lagerbolzen
- 5
- Wälzlager
- 6
- Käfig
- 7
- Wälzkörper
- 8
- Planetenrad
- 9
- Anlaufscheibe
- 10
- Axiallager
- 11
- Axialscheibe
- 12
- Wälzkörper
- 13
- Käfig
- 14
- Axialscheibe
- 15
- Laufabschnitt
- 16
- Leitabschnitt
- 17
- Durchbrechung
- 18
- Bolzen
- 19
- Schulter
- 20
- Durchbrechung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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