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Die
Erfindung betrifft ein Planetengetriebe in schräverzahnter Bauweise, insbesondere
für Kraftfahrzeuge,
mit einem mit einer Antriebswelle drehfest verbindbaren Sonnenrad,
mehreren in einem Planetenträger
gelagerten Planetenrädern
und einem die Planetenräder
umschließenden
Hohlrad, das mit einem Hohlradträger
verbunden ist, wobei zur Axialkraftaufnahme Anlaufringe zwischen
dem Sonnenrad und den Planetenrädern
und zwischen den Planetenrädern
und dem Hohlrad vorgesehen sind, die an den Stirnseiten der jeweiligen
Zahnräder
angeordnet sind und die an den beiden Stirnseiten des Sonnenrades mit
Bereichen, die Anlaufflächen
bilden, bis in die Radkörper
der Planetenräder
ragen.
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Der
Einsatz von Planetengetrieben im Kraftfahrzeugbau ist bereits allgemein
bekannt. Schrägverzahnte
Planetengetriebe besitzen im Vergleich zu geradverzahnten Getrieben
eine deutlich höhere Laufruhe,
was im Hinblick auf die zunehmend verschärften Lärmschutzverordnungen immer
mehr an Bedeutung gewinnt.
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Problematisch
bei schrägverzahnten
Planetengetrieben ist jedoch zum einen deren aufwendige Herstellung
und Montage und zum anderen die Beherrschung der hohen Axialkräfte aufgrund
der Schrägverzahnung.
Diese Axialkräfte
belasten benachbarte Bauteile, wie die Antriebswelle und die Abtriebswelle,
sehr stark. Auf die Planetenräder
wirken dabei darüber
hinaus auch sehr hohe Kippmomente.
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Aus
der
DE 21 10 252 B ist
ein Stirnräderplanetengetriebe
mit Anlaufringen zur Axialkraftaufnahme bekannt geworden. Bei diesem
Planetengetriebe ragen die Anlaufflächen der Anlaufringe an dem
Sonnenrad bis in die Radkörper
der Planetenräder
hinein.
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Weiter
ist aus der
DE 26 20
570 A1 ein einfachschrägverzahntes
Stirnräder-Planetengetriebe bekannt,
das zwei einzelne, am Hohlrad befestigte Anlaufringe aufweist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorstehend
beschriebenen Probleme bei einem Planetengetriebe in schrägverzahnter
Bauweise zu beherrschen, insbesondere ein Planetengetriebe zu schaffen,
das mit geringem Aufwand und leichterer Montage herstellbar ist,
wobei die auftretenden Axialkräfte
besser beherrschbar sein sollen.
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Erfindungsgemaßen wird
diese Aufgabe dadurch gelöst,
däß ein Anlaufring
an dem Hohlrad auf der von dem Hohlradträger abgewandten Seite angeordnet
ist, während
auf der anderen Seite der Anlaufring durch eine in den Hohlradträger integrierte
Anlauffläche
gebildet ist.
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Auf
diese Weise übernimmt
der Hohlradträger
zusätzlich
noch die Funktion eines Anlaufringes, wobei in diesem Falle die
auftretenden Axialkräfte weder
auf das Sonnenrad noch auf die Planetenräder wirken, da, wie erwähnt, je
nach Schrägstellungsrichtung
der Verzahnung die auftretende Axialkraft links oder rechts jeweils
von der entsprechenden Anlauffläche
aufgenommen wird. Auf diese Weise sind die Bauteile entlastet und
es kann nicht zu Axialverschiebungen kommen.
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Durch
die erfindungsgemäßen Anlaufringe können die
auftretenden Axialkräfte
direkt am Entstehungsort eliminiert werden. Auf diese Weise wirken die
Axialkräfte
weder auf das Sonnenrad noch auf die Planetenräder, da, je nach Schrägstellungsrichtung der
Verzahnung, die Axialkraft stets von einem der beiden Anlaufringe
aufgenommen wird. Damit stellen die Axialkräfte innere Kräfte dar,
die nicht auf das Bauteil wirken und dies damit axial verschieben könnten.
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Durch
die erfindungsgemäßen Anlaufringe sind
somit Lagerungen wie bei einem geradverzahnten Planetengetriebe
möglich.
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Durch
die Anordnung der Anlaufringe bis in die Radkörper der Planetenräder liegen
die Anlaufflächen
radial innen, bezogen auf den Wälzkreis
der Planetenräder.
Die auftretende Geschwindigkeitsdifferenz ist dabei jedoch relativ
gering, insbesondere, je näher
die Anlauffläche
am Wälzkreis
liegt.
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Selbstverständlich ist
es grundsätzlich
auch möglich,
Anlaufringe an den Planetenrädern
anzuordnen, wobei in diesem Falle die Anlaufflächen sich radial außerhalb
des Wälzkreises
des Sonnenrades befinden würden,
aber hierfür
wäre ein
deutlich höherer
Aufwand erforderlich, da, entsprechend der Anzahl der vorhandenen
Planetenräder,
entsprechend jeweils für
jedes Planetenrad Anlaufringe erforderlich wären.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung sind insgesamt nur vier
Anlaufringe notwendig.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die Anlaufflächen der
Anlaufringe ballig oder konisch sind, wobei der Konuswinkel zwischen
einem und sechs Grad betragen kann.
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Durch
diese Ausgestaltung kann sich zwischen den Anlaufflächen ein
Schmierfilm aufbauen, wodurch bei einem Anlaufen nur sehr geringe
Reibungskräfte
auftreten.
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Die
Verbindung der Anlaufringe mit dem dazugehörigen Laufrad kann durch mechanische
Verbindungsglieder oder in einer einfachen Ausgestaltung durch ein
Aufschweißen
erfolgen. Eine vorteilhafte konstruktive Lösung für das Hohlrad kann dabei darin
bestehen, daß der
Anlaufring des Hohlrades, der auf der von dem Hohlradträger abgewandten
Seite angeordnet ist, auf das Hohlrad aufgesteckt ist.
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Das
Aufstecken kann dabei dadurch erfolgen, daß die Innenverzahnung des Hohlrades
außenseitig
eine höhere
Stufe besitzt, an der der Anlaufring axial anliegt.
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Die
Stufe der Innenverzahnung des Hohlrades bildet dabei außenseitig
eine Anschlagfläche
für den
Anlaufring und legt diesen damit axial fest.
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Für eine Verdrehsicherung
des Anlaufringes auf dem Hohlrad kann vorgesehen sein, daß dieser mit
einer der Innenverzahnung des Hohlrades entsprechenden Verzahnung
versehen ist.
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Durch
diese Ausgestaltung läßt sich
der Anlaufring auf einfache Weise, vergleichbar mit einer Kuppel-
oder Keilwellenverzahnung, von der Seite her in die Verzahnung einschieben.
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Eine
weitere vorteilhafte und nicht naheliegende Weiterbildung der Erfindung
kann darin bestehen, daß die
Schrägverzahnung
des Hohlrades so gewählt
ist, daß die
bei Zugbelastung im Hohlrad auftretenden Axialkräfte in Richtung auf den vom
Hohlradträger
abgewandten Anlaufring gerichtet sind.
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Bei
einem Planetengetriebe in schrägverzahnter
Bauweise treten zwangsläufig
in Abhängigkeit
von der Schrägrichtung
der Verzahnung entsprechende Axialkräfte auf. Das Hohlrad ist im
allgemeinen über
eine Kuppelverzahnung auf einen Hohlradträger aufgeschoben, wobei auf
einer Seite ein Sicherungsring für
eine axiale Fixierung sorgt. Der Sicherungsring befindet sich dabei
im allgemeinen auf der Seite des Hohlradträgers.
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Auf
der anderen Seite kann nun erfindungsgemäß ein Anlaufring die axiale
Sicherung bilden. Da der Anlaufring deutlich stabiler ausgebildet
ist, insbesondere, wenn er mit dem Hohlrad verschweißt ist, oder
wenn er an einer genügend
stabilen Stufe in der Verzahnung des Hohlrades anliegt, kann er
entsprechend auch deutlich höhere
Axialkräfte übertragen. Aus
diesem Grunde wählt
man die Schrägverzahnungsrichtung
in vorteilhafter Weise so, daß die
im Betrieb auftretenden höheren
Belastungskräfte
von diesem Anlaufring aufgenommen werden können.
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Bei
einem Einbau des Planetengetriebes in einem Kraftfahrzeug wird man
deshalb die Schrägverzahnung
so wählen,
daß bei
Zugbelastung die Axialkräfte
in Richtung auf diesen Anlaufring hin gerichtet sind. Bei den üblichen
rechtsdrehenden Motoren bedeutet dies eine Schrägungsrichtung mit Rechtsverzahnung
für das
Hohlrad.
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Nachfolgend
ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es
zeigt:
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1 einen
Schnitt durch das erfindungsgemäße Planetengetriebe;
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2 eine
Ausschnittsvergrößerung eines Teiles
des Hohlrades mit einem Anlaufring;
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3 eine
Ausschnittsvergrößerung eines Anlaufringes
zwischen einem Sonnenrad und einem Planetenrad.
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Da
das nachfolgend beschriebene Planetengetriebe grundsätzlich von
bekannter Bauart ist, wird es nachfolgend nur kurz beschrieben,
wobei lediglich auf die erfindungsgemäßen Teile näher eingegangen wird.
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Ein
Sonnenrad 1 ist auf einer Hauptwelle 2, die im
allgemeinen die Antriebswelle ist, drehfest über eine Kupplungsverzahnung 3 befestigt.
Um das Sonnenrad herum sind mehrere Planetenräder 4 angeordnet,
die jeweils auf Bolzen 5 gelagert sind, die wiederum an
einem Planetenträger 6 befestigt
sind, sofern sie mit dem Planetenträger 6 nicht einstückig sind.
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Die
Planetenräder 4 sind
von einem Hohlrad 7 mit einer Innenverzahnung umgeben.
Das Sonnenrad 1, die Planetenräder 4 und die Verzahnung
des Hohlrades 7 sind jeweils abwechselnd schräg verzahnt.
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Über eine
Kupplungsverzahnung 3, die im allgemeinen Teil einer Verlängerung
der Innenverzahnung des Hohlrades 7 ist, ist das Hohlrad 7 mit
einem Hohlradträger 8 verbunden.
Auf der in der Zeichnung rechten Seite stellt ein Sicherungsring 9,
der in einer Umfangsnut in der inneren Umfangswand des Hohlrades 7 liegt,
eine axiale Fixierung dar.
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Zwischen
dem Hohlradträger 8 und
dem Planetenträger 6 ist
ein Axiallager 10 angeordnet. Dabei liegt der Innenring 11 des
Axiallagers auf der Innenseite an einem Anschlag 12 des
Planetenträgers 6 an,
während
der Innenring auf der Außenseite
durch einen Kupplungskörper 13 axial
gehalten ist.
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Der
Außenring 14 des
Axiallagers liegt auf der Innenseite an einem Sicherungsring 15 und
auf der Außenseite
an einem Anschlag 16 des Hohlradträgers 8 an.
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An
beiden Seiten des Sonnenrades 1 sind Anlaufringe 17 und 18,
z. B. durch Verschweißen,
angeordnet.
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Die
beiden Anlaufringe 17 und 18 besitzen dabei eine
derartige Höhe
bzw. einen derartigen Radius, daß sie mit Bereichen, die Anlaufflächen 19 und 20 bilden,
bis in die Radkörper
der Planetenräder 4 ragen,
d. h. bis in die Bereiche der nichtverzahnten Teile der Planetenräder. Diese
Ausgestaltung ist aus der 3 deutlicher
ersichtlich. Auf diese Weise stellen die beiden Anlaufringe 17 und 18,
je nach Auftreten der Axialkraftrichtung, jeweils alternativ seitliche Führungen
mit der entsprechenden Anlauffläche 19 oder 20 dar.
Wie weiterhin aus der 3 auch ersichtlich ist, sind
die Anlaufflächen 19 bzw. 20 zwischen
dem Anlaufring 19 bzw. 20 und den Planetenrädern 4 schräg bzw. leicht
konisch von dem verzahnten Teil aus nach außen sich erweiternd ausgeführt, wobei
gegebenenfalls auch noch eine Balligkeit eingebracht werden kann.
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In
gleicher Weise werden die Axialkräfte zwischen dem Hohlrad 7 und
den Planetenrädern 4 durch
Anlaufringe 21 und 22 aufgenommen. Der Anlaufring 21 ist
dabei in der Zeichnung auf der linken Seite, d. h. auf der von dem
Hohlradträger 8 abgewandten
Seite, entweder fest, z. B. durch Verschweißen, an dem Hohlrad 7 angeordnet
(siehe obere Darstellung in der 1) oder
er ist in einer anderen Ausgestaltung als Anlaufring 21A von
der rechten Seite her in die Innenverzahnung des Hohlrades 7 einschiebbar
(siehe untere Darstellung in der 1 als Alternative).
Hierzu ist der Anlaufring 21A entsprechend auch mit einer
Außenverzahnung
versehen, wobei er auf seiner linken, d. h. auf seiner Außenseite,
an einer Stufe 23 des Hohlrades 7 anliegt.
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Der
auf der anderen Seite angeordnete Anlaufring 22 ist in
bzw. an dem Hohlradträger 8 integriert.
Hierzu ist er an seinem äußeren Umfangsbereich
auf der zu den Planetenrädern 4 gerichteten Seite
entsprechend so ausgestaltet, daß er, zusammen mit den entsprechend
gegenüberliegenden
Bereichen der Seitenwände
der Planetenräder 4,
eine Anlauffläche 24 bildet.
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Die
Montage des Planetengetriebes erfolgt auf folgende Weise:
Zuerst
wird das Sonnenrad 1 axial auf die Hauptwelle 2 geschoben,
wonach die Planetenräder 4 radial
von außen
her zwischen die Anlaufringe 17 und 18 eingeschoben
werden.
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Anschließend werden
die Bolzen 5 durch die Bohrungen der Planetenräder 4 gesteckt
und fest mit dem vorher positionierten Planetenträger 6 verbunden.
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Danach
wird von links her das Hohlrad 7 über die Planetenräder 4 geschoben,
während
der Hohlradträger 8 von
rechts her in die Verzahnung des Hohlrades 7 eingeschoben
wird.
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Die
axiale Fixierung zwischen dem Hohlradträger 8 und dem Hohlrad 7 erfolgt
abschließend durch
den Sicherungsring 9, wobei auf der anderen Seite der Anlaufring 21 bzw. 21A des
Hohlrades 7 die axiale Fixierung übernimmt. Das Hohlrad 7 ist über den
Hohlradträger 8 und
das Axiallager 10 axial fixiert, während das Sonnenrad 1 sich
axial nach den Planetenrädern 4 orientieren
kann und sich entsprechend hierzu auf der Antriebswelle 2 frei
einstellt.
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Je
nach Belastungsrichtung ist eine jeweilige Anlage an dem entsprechenden
Anlaufring 17 oder 18 bzw. 21 (21A)
oder 22 innerhalb eines vorgegebenen Spieles möglich.
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- 1
- Sonnenrad
- 2
- Hauptwelle
- 3
- Kupplungsverzahnung
- 4
- Planetenräder
- 5
- Bolzen
- 6
- Planetenträger
- 7
- Hohlrad
- 8
- Hohlradträger
- 9
- Sicherungsring
- 10
- Axiallager
- 11
- Innenring
- 12
- Anschlag
- 13
- Kupplungskörper
- 14
- Außenring
- 15
- Sicherungsring
- 16
- Anschlag
- 17
- Anlaufring
- 18
- Anlaufring
- 19
- Anlauffläche
- 20
- Anlauffläche
- 21
- Anlaufring
- 21A
- Anlaufring
- 22
- Anlaufring
- 23
- Stufe
- 24
- Anlauffläche