WO2007147705A1 - Anordnung eines planetenbolzens in einem planetenträger - Google Patents

Anordnung eines planetenbolzens in einem planetenträger Download PDF

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    • F16H37/042—Combinations of toothed gearings only change gear transmissions in group arrangement
    • F16H37/046—Combinations of toothed gearings only change gear transmissions in group arrangement with an additional planetary gear train, e.g. creep gear, overdrive

Definitions

  • the invention relates to the arrangement of a planetary gear in a planetary gear, in particular a planetary gear of a motor vehicle.
  • a range group transmission connected to the main transmission with its gear ratios.
  • the total ratio of the main transmission can be increased by all gear stages of the main transmission can be used together with each gear ratio of the range group transmission and in at least one gear ratio of the range group transmission, the ratio of the gear ratios of the main gear stubs or is translated.
  • An area group transmission for motor vehicles has become known, for example, from DE 41 21 709 A1.
  • the main transmission downstream planetary gear it is possible to operate the motor vehicle within its gear ratios of the main transmission in each case in two different speed ranges.
  • the ring gear of the planetary gear is coupled via a clutch to the transmission housing, so that the output shaft of the range group transmission has a lower speed than the output shaft of the main gearbox in a second switching stage is a direct drive from the output shaft of the main transmission to the output shaft of the range group transmission, wherein via a clutch the direct connection between the output shaft of the main gear and the output shaft of the range group is made.
  • the switching device is designed very expensive.
  • a planetary gear for a motor vehicle is absorbed in the axial forces from a helical toothing of the planetary gear by means of pressure combs and derived in other areas of the transmission.
  • the pressure combs are only arranged so that they can only absorb the forces occurring in the train operation of the vehicle.
  • the planet pins are fixedly connected to the planet carrier and are prevented from relative rotation to the planet carrier. This connection is usually a positive connection. A press fit of the bolt in the planet carrier can still support or replace this connection.
  • the present invention is therefore based on the object, starting from the aforementioned prior art to reduce stress damage to the planetary pin of a planetary gear.
  • the planet pins in the planet carrier are tion of an at least partial possibility of rotation of the planet pins in the planet carrier in its circumferential direction unfixed and deliberately game tainted and arranged free of rotation storage.
  • no pivot bearing for the planetary bolt is provided in the form of a special pivot bearing
  • the planetary pin is fixed in its axial direction arranged to avoid play-related axial Wan ⁇ derns the planetary bolt.
  • the planetary gear forms a main gearbox of a commercial vehicle in the torque transmission downstream range group transmission.
  • the planetary bolt allows to rotate undefined and thus change its position in the circumferential direction relative to the planet carrier undefined.
  • undefined is to be understood that the degree of rotation is not determined.
  • the on the planet pin adjusting load zone migrates in this way gradually over the entire planet pins. A start of fatigue of the component planetary pin will thus occur much later.
  • Fig. 1 is a schematic arrangement of the planetary gear
  • Fig. 2 the planetary gear with switching device.
  • a transmission 2 for a vehicle has in a transmission housing 4 a main transmission 6 and a subsequent to the main transmission 6 range group transmission in the form of a planetary gear 8.
  • the planetary transmission be 8 comprises a planet carrier 10> which is embodied with the output shaft 12 of the gearbox 2 as a common component.
  • a driven flange 14 is fixed and the output shaft 12 is mounted in the transmission housing 4 in a bearing 16.
  • the planet carrier 10 has a plurality of planet pins 18 distributed on its circumference, of which a planet pin is shown here.
  • the planet pin 20 is mounted on the planet pin 18 in a roller bearing 22 (FIG. 2).
  • Usually, three to five planet gears 20 are arranged distributed on the circumference of the planet carrier 10.
  • the planet gear 20 is surrounded on the outside by a ring gear 24, which has a toothing 26 which can engage in a toothing 28 on the gear housing 4.
  • a sleeve 50 is arranged, which serves to guide the oil between the waves.
  • the oil guide is a sleeve 54 which is provided between the main shaft 44 and the sun gear 52.
  • the planet carrier 10 has on the output shaft 12 opposite side of the planetary gear 8 an extension 36 on which the planet carrier 10 is supported by a roller bearing 38 in the transmission housing 4
  • Main transmission 6 is supported by a bearing 42 in the transmission housing 4.
  • the main shaft 44 of the main transmission 6 contributes its end a gear 46 of the reverse gear ratio.
  • the gear 46 is arranged on the main shaft 44 with slight radial play, which is typical for a manual transmission with a power split on two countershafts.
  • a pin 45 is provided at the end of the main shaft 44 of FIG. 1, a pin 45 is provided.
  • the sun gear 52 is disposed on the pin 45 of the main shaft 44, wherein according to FIG. 1, the main shaft 44 is supported in the sun gear 52.
  • two pressure ridges 56 and 58 are arranged (FIG. 2) which prevent axial movement of the planet gear 20 relative to the sun gear 52 but allow the planetary gear 20 to contact the pressure ridges to provide an axially directed one To absorb force resulting from a helical toothing of the planetary gear 8.
  • Two further pressure combs 60 and 62 are arranged radially within the ring gear 24 and also allow a contact of the planet gear 20. The two pressure combs 60 and 62 prevent axial movement of the planet gear 20 relative to the ring gear 24th
  • a sliding sleeve 66 has a first internal toothing as Schalf- toothing 68, which engages in a switching toothing 70 on the sun gear 52 and a rotationally fixed connection between the sliding sleeve 66 and the sun gear 52 produces (Fig. 2).
  • the sliding sleeve 66 has a second internal toothing 72, which engages in an external toothing 74 on the main shaft 44.
  • the sliding sleeve 66 has a switching toothing 76, which engage in a switching teeth 78 on the extension 36 of the planet carrier 10 can.
  • the switching position of the sliding sleeve 66 is shown in the upper half of the planetary gear 8, which allows a non-rotatable connection between the main shaft 44 and the sun gear 52 via the gear teeth 68 and 70.
  • the planet gear 20 is mounted on the planet pin 18 in the roller bearing 22.
  • a roller bearing 22 is also a multi-row bearing into consideration, for example, a double-row needle bearing.
  • the planet pin 18 is arranged in the planet carrier such that it can perform undefined rotational movements. By undefined is to be understood that the degree of rotation is not determined.
  • the planetary bolt is potentially axially displaceable so that it must be fixed axially. This is done on the one hand by an edge 84 on the extension 36 and on the other hand by a cup-shaped ring 86 which is clamped here between the planet pin 18 and the bearing 16 in the transmission housing 4.
  • the planetary pin 18 can also be held axially by retaining rings.

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Abstract

Ein Planetengetriebe (8) umfasst einen Planetenträger (10) mit wenigstens einem daran befestigten Planetenbolzen (18), auf dem ein Planetenrad (20) drehbar gelagert ist. Der Planetenbolzen (18) ist in dem Planetenträger (10) zur Bildung einer zumindest partiellen Verdrehungsmöglichkeit des Planetenbolzens (18) im Planetenträger (10) in seiner Umfangsrichtung unfixiert und bewusst spielbehaftet sowie drehlagerungsfrei angeordnet. In seiner axialen Richtung ist der Planetenbolzen (18) fixiert angeordnet zur Vermeidung eines spielbedingten axialen Wanderns des Planetenbolzens (18).

Description

ANORDNUNG EINES PLANETENBOLZENS IN EINEM PLANETENTRÄGER
Die Erfindung betrifft die Anordnung eines Planetenrad in einem Planetengetriebe, insbesondere einem Planetengetriebe eines Kraftfahrzeuges.
Nutzfahrzeuggetriebe mit einer hohen Anzahl an Gangstufen weisen häufig ein an das Hauptgetriebe mit seinen Gangstufen angeschlossenes Bereichsgruppengetriebe auf. Mit einem Bereichsgruppengetriebe lässt sich die Gesamtübersetzung des Hauptgetriebes vergrößern, indem alle Gangstufen des Hauptgetriebes mit jeder Gangstufe des Bereichsgruppengetriebes zusammen genutzt werden können und in wenigstens einer Gangstufe des Bereichsgruppengetriebes die Übersetzung der Gangstufen des Hauptgetriebes untersetzt bzw, übersetzt wird.
Ein Bereichsgruppengetriebe für Kraftfahrzeuge ist beispielsweise aus der DE 41 21 709 A1 bekannt geworden. Mit einem derartigen, dem Hauptgetriebe nachgeschalteten Planetengetriebe besteht die Möglichkeit, das Kraftfahrzeug im Rahmen seiner Gangstufen des Hauptgetriebes jeweils in zwei unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen zu betreiben. In einer ersten ins Langsame übersetzten Schaltstufe des Bereichsgruppengefriebes ist das Hohlrad des Planetengetriebes über eine Schaltkupplung an das Getriebegehäuse gekuppelt, so dass die Abtriebswelle des Bereichsgruppengetriebes eine geringere Drehzahl als die Ausgangswelle des Hauptgetriebes aufweist In einer zweiten Schaltstufe erfolgt ein direkter Durchtrieb von der Ausgangswelle des Hauptgetriebes auf die Abtriebswelle des Bereichsgruppengetriebes, wobei über eine Schaltkupplung die direkte Verbindung zwischen der Ausgangswelle des Hauptgetriebes und der Ausgangswelle der Bereichsgruppe hergestellt wird. Die Schalteinrichtung ist sehr aufwendig gestaltet. Aus der DE 4439976A1 schließlich ist ein Planefengetriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt geworden, bei dem Axialkräfte aus einer Schrägverzahnung des Planetengetriebes mit Hilfe von Druckkämmen aufgenommen und in sonstige Bereiche des Getriebes abgeleitet werden. Dabei sind die Druckkämme nur derart angeordnet, dass sie lediglich die im Zugbetrieb des Fahrzeugs auftretenden Kräfte aufnehmen können. Die Planetenbolzen sind mit dem Planetenträger fest verbunden und sind an einer relativen Drehung zum Planetenträger gehindert. Diese Verbindung ist üblicherweise eine formschlüssige Verbindung. Eine Presspassung des Bolzens im Planetenträger kann diese Verbindung noch unterstützen bzw. ersetzen. Die auf die Planeten bolzen einwirkenden Belastungen in den Zug- und Schubphasen des Fahrzeugs belasten immer die gleichen Bereiche des Planetenbolzens, was noch verstärkt wird, wenn, wie in der DE 4439976A1 gezeigt, die Belastungen aus dem Schubbetrieb nicht mit Hilfe von Druckkämmen aufgenommen wird und statt dessen vom Planeten bolzen zu übernehmen ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik Belastungsschäden für Planetenbolzen eines Planetengetriebes zu verringern.
Die Aufgabe wird gelöst mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen. Ausgestaltungen sind Gegenstand eines Unteranspruchs.
Erfindungsgemäß, wird in einem Planetengetriebe der vorher beschriebenen Art die Lagerung und Befestigung der Planetenbolzen im Planetenträger eines Planetengetriebes verbessert, insbesondere eines Planetengetriebes eines Kraftfahrzeuges und dabei insbesondere eines Planetengetriebes, das als ein Bereichsgruppengetriebe einem Hauptgetriebe in Einvorgelegewellen- Bauweise oder Zwei vorgelegewellen-Bauweise mit Drehmomentverteilung nachgeordnet ist. Dazu werden die Planetenbolzen im Planetenträger zur BiI- dung einer zumindest partiellen Verdrehungsmöglichkeit der Planetenbolzen im Planetenträger in seiner Umfangsrichtung unfixiert und bewusst spiel behaftet sowie drehlagerungsfrei angeordnet. Unter drehlagerungsfrei ist hier zu verstehen, dass keine Drehlagerung für den Planetenbolzen in Form eines speziellen Drehlagers vorgesehen ist Der Planetenbolzen ist in seiner axialen Richtung fixiert angeordnet zur Vermeidung eines spielbedingten axialen Wan~ derns des Planetenbolzens.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bildet das Planetengetriebe ein einem Hauptgetriebe eines Nutzfahrzeugs in der Drehmomentübertragung nachgeordnetes Bereichsgruppengetriebe.
Durch die bewusst spielbehaftete Anordnung des Planetenbolzens ist es dem Planeten bolzen ermöglicht, sich Undefiniert zu drehen und damit seine Position in Umfangsrichtung relativ zum Planetenträger Undefiniert zu ändern. Unter Undefiniert ist hier zu verstehen, dass der Grad der Verdrehung nicht bestimmt ist. Auf diese Weise verteilt sich die auf den Bolzen einwirkende Kraft während der Lebensdauer des Planetenbolzens Undefiniert aber gleichmäßig auf seinem Umfang. Die sich auf dem Planetenbolzen einstellende Lastzone wandert auf diese Weise nach und nach über den gesamten Planetenbolzen. Ein Ermüdungsbeginn des Bauteils Planetenbolzen wird damit erst deutlich später eintreten.
Der Anordnung des Bolzens im Planetenträger wird bewusst keine Lagereigenschaft verliehen, die mit der Notwendigkeit einer entsprechenden Bearbeitung und Schmierung der Kontaktflächen verbunden wäre. Vielmehr soll der Planetenbolzen eine beliebige und nicht definierte Drehbewegung vollführen dürfen, wozu auf eine form- oder reibschlüssige Verbindung, wie für derartige Bauteile im Stand der Technik bisher üblich, verzichtet wird. Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Anordnung des Planetengetriebes und
Fig. 2 das Planetengetriebe mit Schalteinrichtung.
Ein Schaltgetriebe 2 für ein Fahrzeug weist in einem Getriebegehäuse 4 ein Hauptgetriebe 6 und ein an das Hauptgetriebe 6 anschließendes Bereichs- gruppengetriebe in Form eines Planetengetriebes 8 auf. Das Planetengetrie- be 8 umfasst einen Planetenträger 10> der mit der Abtriebswelle 12 des Schaltgetriebes 2 als ein gemeinsames Bauteil ausgeführt ist. An der Abtriebswelle 12 ist ein Abtriebsflansch 14 befestigt und die Abtriebswelle 12 ist im Getriebegehäuse 4 in einer Lagerung 16 gelagert. Der Planetenträger 10 weist mehrere auf seinem Umfang verteilte Planetenbolzen 18 auf, von denen hier ein Planetenbolzen gezeigt ist Auf dem Planetenbolzen 18 ist das Planetenrad 20 in einer Rollenlagerung 22 gelagert (Fig. 2). Üblicherweise sind auf dem Umfang des Planetenträgers 10 drei bis fünf Planetenräder 20 verteilt angeordnet Das Planetenrad 20 ist außen von einem Hohlrad 24 umgeben, das eine Verzahnung 26 aufweist die in eine Verzahnung 28 am Getriebegehäuse 4 eingreifen kann. Zwischen dem Sonnenrad 52 und der Abtriebswelle 12 bzw. dem Planetenträger 10 ist eine Hülse 50 angeordnet, die der Ölführung zwischen den Wellen dient. Ebenfalls der Ölführung dient eine Hülse 54, die zwischen der Hauptwelle 44 und dem Sonnenrad 52 vorgesehen ist.
Der Planetenträger 10 weist auf der der Abtriebswelle 12 gegenüber liegenden Seite des Planefengetriebes 8 einen Fortsatz 36 auf, an dem der Planetenträger 10 durch ein Rollenlager 38 im Getriebegehäuse 4 gelagert ist Eine Vorgelegewelle 30 des Hauptgetriebes 6 ist durch eine Lagerung 32 und eine Vorgelegewelle 40 des Hauptgetriebes 6 ist durch eine Lagerung 42 im Getriebegehäuse 4 gelagert. Die Hauptwelle 44 des Hauptgetriebes 6 trägt an ihrem Ende ein Zahnrad 46 der Rückwärtsgangübersetzung. Das Zahnrad 46 ist auf der Hauptwelle 44 mit leichtem radialen Spiel angeordnet, was für ein Schaltgetriebe mit einer Leistungsverzweigung auf zwei Vorgelegewellen typisch ist. Am Ende der Hauptwelle 44 nach der Fig. 1 ist ein Zapfen 45 vorgesehen. Das Sonnen rad 52 ist auf dem Zapfen 45 der Hauptwelle 44 angeordnet, wobei sich nach der Fig. 1 die Hauptwelle 44 im Sonnenrad 52 abstützt.
Auf dem Sonnenrad 52 sind in der hier gezeigten Ausführungsform zwei Druckkämme 56 und 58 angeordnet (Fig. 2), die eine axiale Bewegung des Planetenrades 20 relativ zum Sonnenrad 52 verhindern, aber eine Anlage des Planetenrades 20 an die Druckkämme erlauben, um eine axial gerichtete Kraft aufzunehmen, die aus einer Schrägverzahnung des Planetengetriebes 8 resultiert. Zwei weitere Druckkämme 60 und 62 sind radial innerhalb des Hohlrades 24 angeordnet und erlauben ebenfalls eine Anlage des Planetenrades 20. Die beiden Druckkämme 60 und 62 verhindern eine axiale Bewegung des Planetenrades 20 relativ zum Hohlrad 24.
Eine Schiebemuffe 66 weist eine erste Innenverzahnung als Schalfver- zahnung 68 auf, die in eine Schaltverzahnung 70 auf dem Sonnenrad 52 eingreift und eine drehfeste Verbindung zwischen der Schiebemuffe 66 und dem Sonnenrad 52 herstellt (Fig. 2). Zur Bildung einer drehfesfen Verbindung zwischen der Schiebemuffe 66 und der Hauptwelle 44 weist die Schiebemuffe 66 eine zweite Innenverzahnung 72 auf, die in eine Außenverzahnung 74 an der Hauptwelle 44 eingreift.
Zur Herstellung einer wahlweise drehfesten Verbindung der Hauptwelle 44 mit dem Planetenträger 10 zur Bildung einer direkten Verbindung des Hauptgetriebes 6 mit der Abtriebswelle 12 bei gleich bleibender Drehzahl weist die Schiebemuffe 66 eine Schaltverzahnung 76 auf, die in eine Schaltverzahnung 78 am Fortsatz 36 des Planetenträgers 10 eingreifen kann. In Fig. 2 wird in der oberen Hälfte des Planetengetriebes 8 die Schaltstellung der Schiebemuffe 66 dargestellt, die über die Schaltverzahnungen 68 und 70 eine drehfeste Verbindung zwischen der Hauptwelle 44 und dem Sonnenrad 52 ermöglicht. In der unteren Hälfte ist die Schaltstellung der Schiebemuffe 66 dargestellt, die über die Schaltverzahnungen 76 und 78 eine direkte Verbindung der Hauptwelle 44 mit dem Planetenträger 10 zeigt in dieser Schaltstellung läuft das Planetengetriebe 8 lastfrei, weil das gesamte Drehmoment über den Planetenträger 10 übertragen wird. Zwischen den beiden Schaltstellungen ist eine Neutralstellung möglich.
In der Fig. 2 ist das Planetenrad 20 auf dem Planetenbolzen 18 in der Rollenlagerung 22 gelagert. Anstatt mehrerer Zylinderrollenlager als Rollenlagerung 22 kommt auch ein mehrreihiges Lager in Betracht, beispielsweise ein zweireihiges Nadellager. Der Planetenbolzen 18 ist im Planetenträger derart angeordnet, dass er Undefinierte Drehbewegungen ausführen kann. Unter Undefiniert ist hier zu verstehen, dass der Grad der Verdrehung nicht bestimmt ist. Hierdurch ist der Planeten bolzen potentiell auch axial verschiebbar, so dass er axial festgelegt werden muss. Dies geschieht einerseits durch eine Kante 84 am Fortsatz 36 und andererseits durch einen topfförmigen Ring 86, der hier zwischen dem Planetenbolzen 18 und der Lagerung 16 im Getriebegehäuse 4 eingespannt ist. Prinzipiell kann der Planetenbolzen 18 auch durch Sicherungsringe axial gehalten werden. Bezuqszeichen
2 Schaltgetriebe 56 Druckkamm
4 Getriebegehäuse 58 Druckkamm
6 Hauptgetriebe 60 Druckkamm
8 Planetengetriebe 62 Druckkamm
10 Planetenträger 64 Laufverzahnung
12 Abtriebswelle 66 Schiebemuffe
14 Abtriebsflansch 68 Schaltverzahnung
16 Lagerung 70 Schaltverzahnung
18 Planetenbolzen 72 Innenverzahnung
20 Planetenrad 74 Außenverzahnung
22 Rollenlagerung 76 Schaltverzahnung
24 Hohlracl 78 Schaltverzahnung
26 Verzahnung 84 Kante
28 Verzahnung 86 Ring
30 Vorgelegewelle
32 Lagerung
34 Innenverzahnung
36 Fortsatz
38 Rollenlager
40 Vorgelegewelle
42 Lagerung
44 Hauptwelle
45 Zapfen
46 Zahnrad
48 Hülse
50 Hülse
52 Sonnenrad ňülse

Claims

Patentansprüche
1. Planetengetriebe (8), umfassend einen Planetenträger (10) mit wenigstens einem daran befestigten Planetenbolzen (18), auf dem ein Planetenrad (20) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenbolzen (18) in dem Planetenträger (10) zur Bildung einer zumindest partiellen Verdrehungsmöglichkeit des Planetenbolzens (18) im Planetenträger (10) in seiner Urnfangsrichtung unfixiert und bewusst spielbehaftet sowie drehlagerungsfrei angeordnet ist und dass der Planetenbolzen (18) in seiner axialer Richtung fixiert angeordnet ist zur Vermeidung eines spielbedingten axialen Wanderns des Planetenbolzen (18).
2. Planetengetriebe (8) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (8) ein einem Hauptgetriebe (8) eines Nutzfahrzeugs in der Drehmomentübertragung nachgeordnetes Bereichgruppengetriebe bildet
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