DE10236753A1

DE10236753A1 - Planetenradträger eines Kraftfahrzeuggetriebes

Info

Publication number: DE10236753A1
Application number: DE2002136753
Authority: DE
Inventors: Marcus Dipl.-Ing. Sommer
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-08-10
Filing date: 2002-08-10
Publication date: 2004-02-19

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Planetenradträger 1 eines Kraftfahrzeuggetriebes, der mehrere Planetenradachslager 2 für Planetenradachsen 3 aufweist. Das Planetenradachslager 2 weist einen in eine erste axiale Richtung wirkenden Sicherungsring 4 sowie eine in die entgegengesetzte zweite axiale Richtung wirkende Sicherung 6 auf. Die zweite axiale Sicherung 6 ist hierbei als Federelement ausgebildet und zwischen einer Haltenut 1.1 des Planetenradträgers 1 und einer sichelförmigen Sicherungsnut 3.2 der Planetenradachse 3 angeordnet. Sie sichert die Planetenradachse 3 gegen axiale Verschiebung und gegen Rotation.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Planetenradträger eines Kraftfahrzeuggetriebes mit mindestens einem Planetenradachslager für eine Planetenradachse, wobei das Planetenradachslager neben einer als Sicherungsring ausgebildeten ersten axialen Sicherung eine entgegengesetzt wirkende zweite axiale Sicherung aufweist.

Es ist bereits ein Planetenradträger eines Wechselgetriebes einer Brennkraftmaschine aus der DE 26 52 652 A1 bekannt. Der Planetenradträger weist hierbei mehrere am Außenumfang konzentrisch angeordnete Lager für Planetenradachsen auf. Innerhalb des Lagers ist jede Planetenradachse gegen axiale Bewegung gesichert. Hierzu sind Sicherungsringe bzw. Drahtringe innerhalb einer Außenumfangsnut der Planetenradachse eingelassen, die über ein Sicherungsblech innerhalb einer korrespondierenden Innenumfangsnut des Planetenradträgers gehalten werden. Das Sicherungsblech wird durch Verstemmen von Hilfszapfen auf dem Planetenradträger festgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Planetenradträger derart auszubilden und anzuordnen, dass eine einfache Sicherung der Planetenradachsen gewährleistet ist.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die zweite axiale Sicherung als Federelement ausgebildet und zwischen einer Haltenut im Planetenradträger und der Planetenradachse angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, dass die zweite axiale Sicherung in den die Planetenradachsen aufnehmenden Planetenradträger eingedrückt werden kann und sich dann aufgrund der Federspannung an zwei Widerlager, die Haltenut des Planetenradträgers zum einen und die Sicherungsnut der Planetenradachse bzw. die erste axiale Sicherung oder die Stirnseite des Planetenradträgers anstellt. Wenn sich die zweite axiale Sicherung gegen die Planetenradachse bzw. die erste axiale Sicherung anstellt bzw. an diese anliegt, so generiert diese eine axiale Haltekraft, die die Planetenradachse mittelbar oder unmittelbar spielmindernd bzw. spielfrei vorspannt. Zwischen der zweiten axialen Sicherung und der Stirnseite des Planetenradträgers besteht dann im Bereich der Planetenradachse ein Spalt. Wenn sich die zweite axiale Sicherung aber gegen die Stirnseite des Planetenradträgers anstellt, so wird weder die Planetenradachse noch die erste axiale Sicherung durch die zweite axiale Sicherung vorgespannt. Die Planetenradachse ist in axialer Richtung nicht spielfrei. Dadurch, dass hier drei mögliche Anlagepunkte für die zweite axiale Sicherung vorhanden sind, nämlich die erste axiale Sicherung, die Stirnseite des Planetenradträgers oder die Planetenradachse wird der Anlagepunkt in der Praxis, je nach Fertigungstoleranz der Bauteile und je nach Belastungszustand, zwischen verschiedenen Anlagepunkten wechseln.

Hierzu ist es vorteilhaft, dass die zweite axiale Sicherung gleichzeitig mit mehreren- Planetenradachsen und dem Planetenradträger in Wirkverbindung steht. Dadurch wird der Montagevorgang der zweiten axialen Sicherung erheblich erleichtert. Es ist nur noch ein einfacher Montageschritt, das Eindrücken der als Federelement ausgebildeten zweiten axialen Sicherung notwendig, um alle Planetenradachsen zu sichern.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass das Federelement im Querschnitt L-förmig mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel ausgebildet ist, wobei der erste Schenkel an einer Stirnseite der Planetenradachse, an der ersten axialen Sicherung oder an der Stirnseite des Planetenradträgers anliegt und der zweite Schenkel innerhalb der Haltenut des Planetenradträgers angeordnet ist. Die Lförmige Ausbildung des Federelements bezieht sich grundsätzlich auf den eingebauten Zustand, d. h. im belastungsfreien Zustand weist das Federelement eine etwas gestrecktere Form auf, aufgrund derer es im eingebauten Zwangszustand die Haltekraft in Richtung der beiden Schenkelenden hin entwickelt. Die beiden Schenkel bei einer L-förmigen Ausbildung schließen in etwa einen Winkel zwischen 80° und 90° ein. Bei einer gestreckteren Ausführung im entspannten Zustand erhöht sich das Winkelmaß entsprechend der Federsteifigkeit und der erwünschten Haltekraft.

Ferner ist es vorteilhaft, dass die Stirnseite der Planetenradachse eine teilkreisförmige Sicherungsnut aufweist und das Federelement zwischen der Haltenut im Planetenradträger und der Sicherungsnut eingespannt ist. Die Sicherungsnut dient als Aufnahme für den ersten Schenkel des Federelements. Sie gewährleistet einen nahezu planen Übergang zwischen der Stirnseite des Planetenradträgers und der Planetenradachse, so dass der im Querschnitt flach ausgebildete erste Schenkel an der Stirnseite des Planetenradträgers, an der ersten axialen Sicherung oder an der Planetenradachse zur Anlage kommt.

Hierzu ist es vorteilhaft, dass die Sicherungsnut der Planetenradachse sichelförmig ausgebildet ist und der innere Randbereich bzw. der erste Schenkel der zweiten axialen Sicherung eine mit der Sicherungsnut korrespondierende, die Drehung der Planetenradachse verhindernde Form aufweist. Die sichelförmige bzw. teilkreisförmige Ausbildung der Sicherungsnut gewährleistet eine Sicherung der Planetenradachse gegen ein Verdrehen um die Mittelachse. Der durch den ersten Schenkel gebildete innere Randbereich liegt mit seiner Stirnseite in radialer Richtung an der flachen, durch eine Sekante darstellbaren Seite der Sicherungsnut an und bildet einen Formschluss gegen ein Verdrehen der Planetenradachse.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass das Federelement kreisförmig ausgebildet ist, wobei ein durch den ersten Schenkel bzw. den inneren Randbereich definierter erster Innendurchmesser einem durch die Sicherungsnuten der Planetenradachsen und die Mittelachse des Planetenradträgers definierten Umfangskreis entspricht. Somit liegt die Stirnseite des inneren Randbereichs unmittelbar in der Sicherungsnut bzw. an der durch die Sekante darstellbaren Nutkante an.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass das Federelement ringförmig mit einem den ersten Schenkel bildenden inneren Randbereich und einem den zweiten Schenkel bildenden äußeren Randbereich ausgebildet ist, wobei der innere Randbereich zumindest mit Bezug zum Innenumfang im Bereich der Planetenradachsen ausgebildet ist und der zweite Randbereich mit Bezug zum Außenumfang mindestens abschnittsweise vorgesehen ist. Die Ausbildung des Innendurchmessers des inneren Randbereichs ist eigentlich nur im Bereich der jeweiligen Planetenradachse bzw. deren Sicherungsnut notwendig. Zwischen den Planetenradachsen kommt der Ausbildung des inneren Randbereichs mit Bezug zur Sicherung der Planetenradachse keine unmittelbare Bedeutung zu. Mögliche Aspekte bezüglich der Ausbildung des inneren Randbereichs sind die Steifigkeit der zweiten axialen Sicherung und/oder die Ölführung. Der äußere Randbereich dient der Verrastung im Planetenradträger und kann demnach auch nur abschnittsweise ausgebildet sein, zumindest im Bereich der Planetenradachsen. Ein weiterer Vorteil der nicht abschnittsweisen bzw. durchgehenden Ausbildung des inneren Randbereichs liegt darin, dass bei der Montage des zweiten Sicherungselements auf eine gerichtete Montage verzichtet werden kann.

Hierzu ist es vorteilhaft, dass der äußere Randbereich mehrere die Verbindung zum Planetenradträger bildende Haltenasen aufweist. Die Haltenasen sind gleichmäßig über dem Außenumfang der zweiten axialen Sicherung verteilt und gewährleisten eine mehrfache und bestimmte Verrastung mit dem Planetenradträger. Aufgrund einer möglichen Relativbewegung zwischen dem Planetenradträger und der zweiten axialen Sicherung während des Betriebs sind bei n Planetenradachsen mindestens 2n Haltenasen von Vorteil.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass der innere Randbereich der zweiten axialen Sicherung ein Widerlager gegen axiale Verschiebung der Planetenradachse und ein Widerlager gegen Rotation der Planetenradachse bildet. Die Zweiwertigkeit dieser Sicherung, also gegen axiale Verschiebung und gegen Rotation der Planetenradachse, gewährleistet bei einfacher und schneller Montage eine optimale Sicherung.

Außerdem ist es vorteilhaft, dass der erste Schenkel und der zweite Schenkel des Federelements im eingebauten Zustand einen Winkel α zwischen 10° und 110°, insbesondere zwischen 50° und 90°, einschließen. Mit der Größe des eingeschlossenen Winkels α steigt die Halte-Steifigkeit des Federelements, da die resultierende Haltekraft bei großem Winkel α, ähnlich wie bei einem Druckstab, als Druckkraft durch das Material des Federelements aufgenommen wird. Der Anteil der Biegespannung aufgrund der federelastischen Eigenschaften sinkt dementsprechend.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
1 eine Schnittdarstellung eines Planetenradträgers mit Planetenradachse, erster axialer Sicherung und zweiter axialer Sicherung;
2 eine Vorderansicht des Planetenradträgers 1 mit Planetenradachsen und eingesetzter zweiter axialer Sicherung.
In 1 ist ein Teilausschnitt eines Planetenradträgers 1 mit einem Planetenradachslager 2 für eine Planetenradachse 3 dargestellt. Die Planetenradachse 3 ist hierbei parallel zu einer Mittelachse 1.2 des Planetenradträgers 1 angeordnet. Das Planetenradachslager 2 ist als Bohrung ausgeführt, in die die Planetenradachse 3 mit einer ersten Seite eingesteckt ist. Auf dieser ersten Seite weist die Planetenradachse 3 eine Umfangsnut 3.4 zur Aufnahme einer ersten axialen Sicherung 4 auf. Die erste axiale Sicherung 4 ist hierbei als Haltering ausgebildet, der die Planetenradachse 3 gegen eine axiale Verschiebung innerhalb des Planetenradträgers 1 gemäß 1 nach rechts hin sichert. Hierzu weist der Planetenradträger 1 eine innere Umfangsnut 1.5 auf, mit der die erste axiale Sicherung 4 in Wirkverbindung steht.
Als axiale Sicherung gegen eine Verschiebung gemäß 1 zur linken Seite hin ist eine zweite axiale Sicherung 6 vorgesehen. Die zweite axiale Sicherung 6 ist hierbei als Federelement ausgebildet und zwischen einer Haltenut 1.1 des Planetenradträgers 1 und einer Sicherungsnut 3.2 der Planetenradachse 3 angeordnet. Das in dieser Lage vorgespannte Federelement 6 ist hierbei L-förmig ausgebildet und schließt einen Winkel α von etwa 90° ein. Ein erster Schenkel 6.1 des Federelements 6 liegt hierbei an einer Stirnseite 1.4 des Planetenradträgers 1 an und erstreckt sich bis in die Sicherungsnut 3.2 der Planetenradachse 3.
In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der erste Schenkel des Federelements an der als Haltering ausgebildeten ersten axialen Sicherung an. Die Planetenradachse wird somit mittelbar über den Haltering durch den ersten Schenkel vorgespannt. Zwischen der zweiten axialen Sicherung und der Stirnseite des Planetenradträgers besteht dann im Bereich der Planetenradachse ein Spalt.
Grundsätzlich sind drei mögliche Anlagepunkte für die zweite axiale Sicherung bzw. den ersten Schenkel gegeben, nämlich die erste axiale Sicherung, die Stirnseite des Planetenradträgers oder die Planetenradachse. In der Praxis wird der Anlagepunkt je nach Fertigungstoleranz der Bauteile und je nach Belastungszustand bei anderen hier nicht dargestellten Ausführungsbeispielen zwischen verschiedenen Anlagepunkten wechseln.
Ein zweiter Schenkel 6.2 des Federelements 6 liegt mit seinem äußeren Ende in der Haltenut 1.1 des Planetenradträgers 1 an bzw. stützt sich dort ab. Aufgrund der Federspannung des Federelements 6, die ein Strecken des Federelements 6 im ausgebauten Zustand begründet, ergibt sich eine Spannkraft des Federelements 6 ausgehend von der Haltenut 1.1 über das Federelement 6 zum Ende des ersten Schenkels 6.1 und damit zur Planetenradachse 3 hin.
Der zweite Schenkel 6.2 des Federelements 6 weist hierbei einen Knick bzw. eine bogenförmige Kontur entsprechend der Ausbildung des Planetenradträgers 1 auf.
Neben der axialen Anlage des Federelements 6 an der Planetenradachse 3 bzw. an der ersten axialen Sicherung 4 steht das äußere Ende des ersten Schenkels 6.1 mit der Sicherungsnut 3.2 bzw. einer durch eine Sekante darstellbaren Nutkante in Wirkverbindung. Die Anordnung des ersten Schenkels 6.1 innerhalb der sichelförmigen Sicherungsnut 3.2 verhindert eine Rotation der Planetenradachse 3 um eine Mittelachse 3.5.
Auf der der ersten axialen Sicherung 4 bzw. der zweiten axialen Sicherung 6 gegenüberliegenden zweiten Seite der Planetenradachse 3 ist ein Planetenzahnrad 7 angeordnet. Das Planetenzahnrad 7 ist über ein Planetenzahnrad-Lager 7.1 auf der Planetenradachse 3 drehbar angeordnet und weist eine axiale Planetenzahnrad-Sicherung 7.3 am äußeren Ende der Planetenradachse 3 auf. Zwischen dem Planetenradträger 1 und dem Planetenzahnrad 7 ist ein Reibelement 7.2 zur Umsetzung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Planetenzahnrad 7 und dem Planetenradträger 1 vorgesehen.
Gemäß 2 weist der Planetenradträger 1 eine Planetenradträgerverzahnung 1.3 auf. Über den Umfang des Planetenradträgers 1 sind vier gleichmäßig verteilte Planetenradachsen 3, 3a bis 3c vorgesehen, die über das gemeinsame Federelement 6 gesichert sind. Die Planetenradachsen 3 bzw. ihre durch eine Sekante darstellbaren Sicherungsnuten 3.2, 3.2a bis 3.2c bilden zusammen mit der Mittelachse des Planetenradträgers einen gemeinsamen Umfangskreis 3.3. Der Umfangskreis 3.3 entspricht hierbei nahezu einem Innendurchmesser 6.3 des Federelements 6. Das Federelement 6 ist hierbei in einem inneren Randbereich 6.5 innerhalb der Sicherungsnuten 3.2 angeordnet und liegt an der Stirnseite 1.4 des Planetenradträgers 1 an.
Zur Gewährleistung der Haltekraft des Federelements 6 sind neben dem inneren Randbereich 6.5, der durch den ersten Schenkel 6.1 gebildet ist, mehrere Haltenasen 6.7, 6.7a bis 6.7g vorgesehen. Die Haltenasen 6.7 stellen einen Teil eines äußeren Randbereichs 6.6 des Federelements 6 dar und entsprechen dem zweiten Schenkel 6.2 gemäß 1.
Über den Umfang des Federelements 6 sind acht Haltenasen 6.7, 6.7a bis 6.7g angeordnet, die in die Haltenut 1.1 eingreifen. Die Haltenut 1.1 ist hierbei über den gesamten Umfang des Planetenradträgers 1 ausgebildet, so dass das Federelement 6 in jeder beliebigen Winkelstellung bezüglich der Mittelachse 1.2 in den Planetenradträger 1 einsetzbar ist.

1: Planetenradträger
1.1: Haltenut
1.2: Mittelachse
1.3: Planetenradträgerverzahnung
1.4: Stirnseite
1.5: innere Umfangsnut
2: Planetenradachslager
3: Planetenradachse
3a: Planetenradachse
3b: Planetenradachse
3c: Planetenradachse
3.1: Stirnseite
3.2: Sicherungsnut
3.3: Umfangskreis
3.4: Umfangsnut
3.5: Mittelachse
4: erste axiale Sicherung
6: zweite axiale Sicherung, Federelement
6.1: erster Schenkel
6.2: zweiter Schenkel
6.3: Innendurchmesser
6.5: innerer Randbereich
6.6: äußerer Randbereich
6.6a: äußerer Randbereich
6.6b: äußerer Randbereich
6.6c: äußerer Randbereich
6.6d: äußerer Randbereich
6.6e: äußerer Randbereich
6.6f: äußerer Randbereich
6.6g: äußerer Randbereich
6.7: Haltenase
6.7a: Haltenase
6.7b: Haltenase
6.7c: Haltenase
6.7d: Haltenase
6.7e: Haltenase
6.7f: Haltenase
6.7g: Haltenase
7: Planetenzahnrad
7.1: Planetenzahnrad-Lager
7.2: Reibelement
7.3: Planetenzahnrad-Sicherung

Claims

Planetenradträger (1) eines Kraftfahrzeuggetriebes mit mindestens einem Planetenradachslager (2) für eine Planetenradachse (3), wobei das Planetenradachslager (2) neben einer ersten axialen Sicherung (4) für die Planetenradachse (3) eine zweite axiale Sicherung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite axiale Sicherung (6) als Federelement ausgebildet und zwischen dem Planetenradträger (1) und der Planetenradachse (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite axiale Sicherung (6) gleichzeitig mit mehreren Planetenradachsen (3) und dem Planetenradträger (1) in Wirkverbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) im Querschnitt L-förmig mit einem ersten Schenkel (6.1) und einem zweiten Schenkel (6.2) ausgebildet ist, wobei der erste Schenkel (6.1) an einer Stirnseite (3.1) der Planetenradachse (3), an der ersten axialen Sicherung (4) oder an der Planetenradachse (3) anliegt und der zweite Schenkel (6.2) innerhalb einer Haltenut (1.1) des Planetenradträgers angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradachse (3) auf der Stirnseite (3.1) eine teilkreisförmige Sicherungsnut (3.2) aufweist und das Federelement (6) innerhalb der Haltenut (1.1) im Planetenradträger (1) eingespannt und in der Sicherungsnut (3.2) angeordnet oder eingespannt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) kreis- oder tellerförmig ausgebildet ist, wobei ein durch den ersten Schenkel (6.1) definierter erster Innendurchmesser (6.3) einem durch die Sicherungsnuten (3.2) der Planetenradachsen (3) und eine Mittelachse (1.2) des Planetenradträgers (1) definierten Umfangskreis (3.3) entspricht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) ring- oder tellerförmig mit einem den ersten Schenkel (6.1) bildenden inneren Randbereich (6.5) und einem den zweiten Schenkel (6.2) bildenden äußeren Randbereich (6.6) ausgebildet ist, wobei der innere Randbereich (6.5) zumindest im Bereich der Planetenradachsen (3) ausgebildet ist und der äußere Randbereich (6.6) mindestens abschnittsweise am Umfang vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsnut (3.2) der Planetenradachse (3) sichelförmig ausgebildet ist und der innere Randbereich (6.5) der zweiten axialen Sicherung (6) eine mit der Sicherungsnut (3.2) korrespondierende, die Drehung der Planetenradachse (3) verhindernde Form aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Randbereich (6.5) der zweiten axialen Sicherung (6) ein Widerlager gegen axiale Verschiebung der Planetenradachse (3) und ein Widerlager gegen Rotation der Planetenradachse (3) bildet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Randbereich (6.6) mehrere jeweils den zweiten Schenkel (6.2) bildende Haltenasen (6.7) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel (6.1) und der zweite Schenkel (6.2) des Federelements im eingebauten Zustand einen Winkel α zwischen 10° und 110°, insbesondere zwischen 50° und 90°, einschließen.