DE19711423C1

DE19711423C1 - Planetenträger für ein Planetengetriebe

Info

Publication number: DE19711423C1
Application number: DE1997111423
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Spath; Martin Dipl Ing Dr Koechling
Original assignee: Buehler GmbH
Current assignee: Buehler Motor GmbH
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2017-03-20

Description

Die Erfindung betrifft einen Planetenträger für ein Planetengetriebe, wobei die Planetenradaufnahmezapfen, der Planetenträgersteg und die Abtriebswelle einstückig aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet sind.

Ein derartiger Planetenträger ist aus der DE 44 25 961 A1 bekannt, bestehend aus einem Planetenträgersteg mit Planetenradaufnahmezapfen, einer Abtriebswelle mit einem zylindrischen Lagerbereich, an den eine von der zylindrischen Außenkontur abweichende Anformung anschließt, deren Durchmesser kleiner oder gleich dem Durchmesser des zylindrischen Bereichs ist, wobei die Planetenradaufnahmezapfen, der Planetenträgersteg und die Abtriebswelle einstückig sind und wobei zwischen den Aufnahmezapfen und den Planetenrädern keine Lagerelemente vorhanden sind, so daß die Mantelflächen der Aufnahmezapfen direkt mit den Innenflächen der Lagerausnehmungen der Planetenräder in Berührung stehen, zwei zylindrische Bereiche der Abtriebswelle auf ihrer Länge als Gleitfläche dienen, das Verhältnis der Summe dieser beiden Längen zum Durchmesser des Lagerbereichs zwischen den Werten 1 und 2 liegt und die Anformung als Welle-Nabe- Verbindungsprofil ausgebildet ist.

Aus der US 48 25 723 ist eine Planetenträgeranordnung bekannt bei der ein zweiter Satz Planetenradaufnahmezapfen vorhanden ist, jedoch sind die beiden Sätze von Aufnahmezapfen nicht einteilig mit dem Planetenträger ausgebildet und beide gleichzeitig zur Erzielung eines bestimmten Übersetzungsverhältnisses mit Planetenrädern bestückt. Dieses Planetengetriebe eignet sich daher nicht für eine Getriebebaureihe, bei der mit Hilfe von wenigen Bauteilen eine große Zahl von Übersetzungsverhältnissen möglich ist.

Die US 55 64 995 zeigt einen Planetenträger mit einem Welle-Nabe-Verbindungsprofil in Form einer Verzahnung.

Aus der US 53 66 423 ist ein Planetenträger aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff, bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Planetenträger für ein Planetengetriebe bereitzustellen, der auf einfache Weise herstellbar ist, der einen hohen Wirkungsgrad und eine geringe Geräuschentwicklung trotz großzügiger Herstelltoleranzen ermöglicht und für Planetengetriebe mit vielen unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen verwendbar ist, der einfach montierbar ist und ein geringes Gewicht besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei Sätze von Planetenradaufnahmezapfen vorhanden sind, wobei die Teilkreisdurchmesser der beiden Aufnahmezapfensätze unterschiedlich groß sind, zwischen den Aufnahmezapfen mindestens eines Aufnahmezapfensatzes und den Planetenrädern keine Lagerelemente vorhanden sind, so daß die Mantelflächen direkt mit den Innenflächen der Lagerausnehmungen der Planetenräder in Berührung stehen, der zylindrische Lagerbereich der Abtriebswelle auf der Länge L als Gleitfläche dient, das Verhältnis der Länge L zum Durchmesser des Lagerbereichs die Bedingung 2 < L/D < 1 erfüllt, die sich an den zylindrischen Lagerbereich anschließende Anformung von der zylindrischen Außenkontur abweicht, einen Durchmesser hat, der kleiner oder gleich dem Durchmesser des zylindrischen Bereichs ist und als Getriebefunktionselement oder als Welle-Nabe- Verbindungsprofil ausgebildet ist.

Durch die Gestaltung des Planetenträgers mit zwei Aufnahmezapfensätzen auf unterschiedlichen Teilkreisen wird die Schaffung einer Getriebebaureihe wesentlich vereinfacht. Da die Mantelflächen der Aufnahmezapfen für die Planetenräder als Gleitfläche ausgebildet sind, können teure Lager eingespart und die Montage vereinfacht werden; das gleiche gilt für den als Gleitfläche ausgebildeten Bereich der Abtriebswelle. Durch das große Verhältnis von Lagerlänge zum Durchmesser des zylindrischen Lagerbereichs der Abtriebswelle, wird eine sichere Lagerung auch bei größeren Toleranzen, also geringerem Fertigungsaufwand, erreicht, ohne den Wirkungsgrad oder die Laufruhe zu verschlechtern. Durch den zylinderförmigen Lagerbereich und die daran anschließende, im Durchmesser gleich große oder kleinere, von der zylindrischen Form abweichende Anformung wird die spritztechnische Herstellbarkeit erleichtert und die Montage des Planetenträgers über die offene Seite eines topfförmigen Gehäuses ermöglicht. Durch das Mitspritzen eines Welle- Nabe-Verbindungsprofils wird im gleichen Herstellungsgang gleichzeitig eine Möglichkeit geschaffen, ein Stellglied oder ein weiteres Getriebeelement mit der Abtriebswelle formschlüssig zu verbinden. Zusatzteile wie Getriebebauelemente können bei der Herstellung des Planetenträgers mitgespritzt und dadurch eingespart werden.

Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Übergangskontur zwischen den Planetenradaufnahmezapfen und dem Steg ist in Form einer Hinterschneidung ausgebildet. Diese verhindert, daß die Planetenräder aufgrund eines ansonsten notwendigen Übergangsradius undefiniert anliegen. Die Übergangskontur zwischen den Lagerzapfen und der Hinterschneidung ist so ausgebildet, daß deren Krümmung stetig von der Krümmung der Lagerzapfen in die Krümmung der ins Stegmaterial hineinreichenden Hinterschneidung übergeht, bis die Stegebene wieder erreicht ist, hierdurch werden Spannungen im Kunststoffmaterial minimiert, wodurch kleinere Dimensionen verwirklicht werden können. Durch Verwendung von faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise glasfaserverstärktem Thermoplastmaterial, erhält man einen besonders zähen und bruchsicheren Planetenträger, der besonders hohe Anforderungen erfüllt.

Die Verwendung von unterschiedlichen Durchmessern für die beiden Aufnahmezapfensätze kann eine Fehlmontage auf einfache Weise verhindern. Die Form des Welle-Nabe-Verbindungsprofils kann dem jeweiligen Einsatzfall angepaßt werden und z. B. stern-, D- oder sechskantförmig sein. Das gleiche gilt für die Anformung eines Getriebe-Funktionselements, hierbei können z. B. eine Schnecke, ein Gewinde oder ein Ritzel angeformt werden. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Getriebe- Abtriebswelle besteht darin, daß der zylindrische Bereich über das Getriebegehäuse hinausragt, wodurch ein Sicherungsring aufgeschoben werden kann, der sich in das Kunststoffmaterial verkrallt und das Getriebe vor äußerer Axialbelastung und damit vor erhöhten Reibungsverlusten schützt.

Da der Planetenträger in Spritzgußtechnik hergestellt wird, ist es möglich, diesen in einem Arbeitsgang mit allen Anformungen herzustellen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Planetengetriebe mit dem erfindungsgemäßen Planetenträger nach Anspruch 1;

Fig. 2a zeigt den Planetenträger mit einem ersten Planetenradsatz;

Fig. 2b zeigt den Planetenträger mit einem zweiten Planetenradsatz;

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Planetenträgers;

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe 1, das an einem Elektromotor 10 angeflanscht ist, wobei zwischen Elektromotor und dem Gehäuse 8 des Planetengetriebes ein Adapter 14 angeordnet ist, der vorzugsweise mit selbstfurchenden Schrauben am Motor befestigt ist. Das Gehäuse 8 ist topfförmig ausgebildet und weist auf der Innenseite seines zylindrischen Bereichs eine durchgehende Verzahnung 22, die im Bereich des Topfrandes in eine entsprechende Verzahnung 23 des Adapters 14 eingreift und in seinem Topfboden ein damit einstückiges Lager 9 auf, das zur Vergrößerung der Lagerfläche in den Innenraum des Getriebegehäuses hineinreicht. In Fig. 1 ist ein dreistufiges Planetengetriebe dargestellt, wobei die einzelnen Stufen gleich aufgebaut sind. Die aus Kunststoffmaterial bestehende Abtriebswelle 17 ist mit dem Steg 3 des Planetenträgers 11 und zwei unterschiedlichen Sätzen von Planetenradaufnehmezapfen 4a, 4b, 4c und 7a, 7b, 7c einstückig. Die Übergangskontur zwischen den Lagerzapfen 4a, 4b, 4c und dem Steg 3 ist in Form einer Hinterschneidung 19 gebildet, wobei die Krümmung der Lagerzapfen stetig in die Krümmung der ins Stegmaterial hineinreichenden Hinterschneidung 19 übergeht, bis die Stegebene 15 wieder erreicht ist. Die aus Kunststoffmaterial bestehenden Planetenräder sind direkt auf den Mantelflächen der Aufnahmezapfen gelagert. Die Abtriebswelle 17 weist einen zylinderförmigen Lagerbereich 2 auf, an den einerseits der Steg 3 und andererseits die Anformung 5 in Form eines Welle-Nabe-Verbindungsprofils oder eines Getriebe-Funktionselements anschließt. Auf dem zylindrischen Bereich 2 ist ein Sicherungsring 16 befestigt.

Fig. 2a zeigt den erfindungsgemäßen Planetenträger 11 mit einem ersten Satz Planetenräder 18a, 18b, 18c, der auf einem ersten Satz Planetenradaufnahmezapfen 4a, 4b, 4c für eine erste Übersetzung montiert ist. Fig. 2b zeigt den gleichen Planetenträger mit einem zweiten Satz Planetenräder 20a, 20b, 20c der auf einem zweiten Satz Planetenradaufnahmezapfen 7a, 7b, 7c für eine zweite Übersetzung montiert ist. Zwischen den Planetenradaufnahmezapfen und den Planetenrädern sind keine zusätzlichen Lagerelemente vorhanden.

In Fig. 3 ist der Abtriebs-Planetenträger 11 des erfindungsgemäßen Planetengetriebes dargestellt, dieser besteht aus der Abtriebswelle 17 mit der Anformung 5, die hier in Form eines D-Profils ausgebildet ist, dem zylindrischen Lagerbereich 2, dem Steg 3 des Planetenträgers und den beiden Aufnahmezapfensätzen 4 und 7 für die Planetenräder, wobei der Übergangsbereich 6 zwischen den Aufnahmezapfen und dem Steg 3 in Form einer ins Stegmaterial hineinreichenden Hinterschneidung 19 gebildet ist und die Krümmung der Übergangskontur 6 stetig von der Krümmung der Zapfen in die Krümmung der Hinterschneidung 19 übergeht, bis die Stegebene 15 wieder erreicht ist. Das Verhältnis zwischen der zur Lagerung beitragenden Länge L des zylindrischen Bereichs 2 der Abtriebswelle 17 und dem Durchmesser D dieses Bereichs ist so gewählt, daß die Bedingung: 2 < L/D < 1 erfüllt wird. Der zylindrische Bereich 2 ist mindestens im zur Lagerung beitragenden Bereich als Gleitfläche ausgebildet. Gleiches gilt für die Mantelfläche der Aufnahmezapfen 4 und 7.

Bezugszeichenliste

1

Planetengetriebe

2

zylindrischer Bereich

3

Steg

4

a,

4

b,

4

cPlanetenradaufnahmezapfen (1. Satz)

5

Anformung

6

Übergangskontur

7

a,

7

b,

7

cPlanetenradaufnahmezapfen (2. Satz)

8

Getriebegehäuse

9

Lager

10

Elektromotor

11

1. Planetenträger (letzte Stufe/Abtrieb)

12

2. Planetenträger

13

3. Planetenträger

14

Adapter/Lagerflansch

15

Stegebene

16

Sicherungsring

17

Abtriebswelle

18

a,

18

b,

18

cPlanetenräder (1. Satz)

19

Hinterschneidung

20

a,

20

b,

20

cPlanetenräder (2. Satz)

21

Motorritzel

22

Verzahnung (Hohlrad)

23

Verzahnung (Adapter)

Claims

1. Planetenträger für ein Planetengetriebe, wobei die Planeten radaufnahmezapfen, der Planetenträgersteg und die Abtriebs welle einstückig aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet sind, mit folgenden Merkmalen:

a) es sind zwei Sätze von Planetenradaufnahmezapfen (7a, 7b, 7c) vorhanden, wobei die Teilkreisdurchmesser der beiden Aufnahmezapfensätze unterschiedlich groß sind,
b) zwischen den Aufnahmezapfen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b, 7c) minde stens eines Aufnahmezapfensatzes und den Planetenrädern (18a, 18b, 18c, 20a, 20b, 20c) sind keine Lagerelemente vor handen, so daß die Mantelflächen direkt mit den Innenflächen der Lagerausnehmungen der Planetenräder in Berührung stehen,
c) der zylindrische Lagerbereich (2) der Abtriebswelle (17) dient auf der Länge L als Gleitfläche,
d) das Verhältnis der Länge L zum Durchmesser D des Lagerbe reichs erfüllt folgende Bedingung:
2 < L/D < 1
e) die sich an den zylindrischen Lagerbereich anschließende An formung (5) weicht von der zylindrischen Außenkontur ab, hat einen Durchmesser, der kleiner oder gleich dem Durchmesser des zylindrischen Bereichs ist, und ist als Getriebe- Funktionselement oder als Welle-Nabe-Verbindungsprofil aus gebildet.

2. Planetenträger für ein Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmezapfen (4a, 4b, 4c und/oder 7a, 7b, 7c) für die Planetenräder (18a, 18b, 18c und/oder 20a, 20b, 20c) im Übergangsbereich zum Steg (3) des Planetenträgers (11) eine Übergangskontur (6) aufweisen, die in Form einer Hinterschneidung (19) ins Stegmagerial hineinreicht, wobei die Krümmung der Übergangskontur (C) stetig von der Krümmung der Lagerzapfen (4a, 4b, 4c, 7a, 7b, 7c) in die Krümmung der Hinterschneidung (19) übergeht, bis die Stegebene (15) wieder erreicht ist.

3. Planetenträger für ein Planetengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der beiden Aufnahmezapfensätze (4a, 4b, 4c und 7a, 7b, 7c) unterschiedlich groß sind.

4. Planetenträger für ein Planetengetriebe nach Anspruch 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anformung (5) ein D-, stern- oder sechskantförmiges Welle- Nabe-Verbindungsprofil darstellt.

5. Planetenträger für ein Planetengetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle eines sternförmigen Welle-Nabe-Verbindungsprofils ein Teil des Profils abgeflacht ist.

6. Planetenträger für ein Planetengetriebe nach Anspruch 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anformung (5) ein Getriebe-Funktionselement in Form einer Schnecke, eines Ritzels oder eines Gewindes darstellt.

7. Planetenträger für ein Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Bereich (2) der Getriebe-Abtriebswelle (17) länger ist als die Länge L des als Gleitfläche vorgesehenen Bereichs, so daß der zylindrische Bereich (2) aus dem Planetengetriebe (1) herausragt.

8. Planetenträger für ein Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sicherungsring (16) auf den zylindrischen Bereich (2) der Getriebe-Abtriebswelle (17), der aus dem Planetengetriebe (1) herausragt, montiert ist.

9. Planetenträger für ein Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial des Planetenträgers durch Füllstoffe verstärkt ist.

10. Planetenträger für ein Planetengetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Glasfasern verwendet werden.

11. Verfahren zur Herstellung eines Planetenträgers für ein Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger im Spritzgußverfahren in einem Arbeitsgang hergestellt wird.