WO2015067247A1 - Planetengetriebe mit stoffschlüssig verbundenem planetenträger - Google Patents

Planetengetriebe mit stoffschlüssig verbundenem planetenträger Download PDF

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Iñaki FERNANDEZ
Harald Martini
Thorsten Biermann
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F16H48/38—Constructional details
    • F16H2048/385—Constructional details of the ring or crown gear

Definitions

  • the invention relates to a planetary gear for a motor vehicle, with a drive wheel, from which via a planet carrier torque to a first planetary gear and / or a second planetary gear and then to a first and / or a second sun gear can be passed, and with a bridging component , which is connectable to the drive wheel and / or the planet carrier.
  • a planetary gear can be used for example as a differential or differential gear in a final drive of a motor vehicle can.
  • a planetary gear has a drive wheel, in which a torque of, for example, an output shaft of a vehicle transmission is introduced.
  • the drive wheel is connected to a planetary carrier and transmits the introduced torque, less possibly occurring losses, such as friction losses, via a first and / or a second planetary gear set to a first and / or second sun gear.
  • Reference is made to DE 10 2007 040 475 A1 whose functional and geometrical features are to be considered as integrated here.
  • a cohesive connection is arranged and dimensioned so that 90% to 100% of the torque introduced into the drive wheel via the cohesive connection be transmitted.
  • the bridging component and the planetary carrier are connected to one another exclusively by means of a cohesive connection, that is to say without an additional positive or positive connection.
  • a cohesive connection in this context, in particular a welded joint, a solder joint or an adhesive bond to understand.
  • different welding methods can be used for the realization of, for example, the welded connection.
  • Laser welding, friction welding and (protective) gas welding have proved to be particularly suitable welding processes.
  • the entire torque introduced into the drive wheel should be transmitted exclusively via the integral connection.
  • the torque transmission in a planetary gear can in practice all- However, it may also be lossy, so that not the entire torque is transferable.
  • the claimed value range of 90% to 100% should already take into account possible transmission losses, for example due to friction between the components. This means that in principle the entire torque introduced minus possible transmission losses is transferable.
  • the introduced torque should at least partially, but then be transferable exclusively via the cohesive connection.
  • the bridging component may, for example, be arranged radially on the outside of the planet carrier, so that the planet carrier is connected from the radially inner direction to the bridging component by means of the integral connection.
  • the inventive cohesive connection between the bridging member and the planet carrier a particularly easy-built planetary gear is realized because, for example, can be dispensed with a comparatively difficult to build screw and / or rivet connection between these components. This means that weight is saved simply by dispensing with the individual screws or rivets.
  • the cohesive connection is formed circumferentially between the bridging member and the planet carrier. Due to the radially encircling cohesive connection, a particularly high mechanical rigidity can be achieved.
  • the cohesive connection can also be formed over the circumference of the planet carrier and / or the drive wheel selectively and / or in sections. This means that instead of a continuous, continuous cohesive connection, only individual connection points are created, which connect individual points and / or individual sections of the planar carrier and of the bridging component with one another.
  • the cohesive connection has a plurality of connection points, which are offset from each other over the circumference of the planet carrier and / or the drive wheel to each other.
  • connection points Preferably, two, three, four, five, six, seven, eight, nine or more joints may be provided.
  • the cohesive connection has three connection points, which are offset by 120 ° from each other over the circumference of the planetary carrier and / or the drive wheel.
  • the planet carrier is designed in several parts and in particular has two planet carrier halves, which are each arranged in an axial end region of the drive wheel.
  • the two planet carrier halves may be formed substantially disc-shaped.
  • the planet carrier halves are produced without cutting and / or deep-drawn sheet metal parts.
  • these sheet metal parts can be made of a suitable steel by cold forming.
  • non-cutting produced such as deep-drawn / cold-formed sheet metal parts are particularly suitable because of their good weldability.
  • the bridging component is integrally formed as a monolithic part with the drive wheel or, alternatively, rotatably connected to the material-separate, designed as a spur gear drive wheel.
  • the bridging component to be connected to the planetary carrier by means of the cohesive connection is formed either as an integral component by the drive wheel itself and accordingly has a spur wheel outer contour or an external toothing.
  • the bridging member is then necessarily connected to the drive wheel because it is formed integrally therewith.
  • the bridging member may also be a component materially formed separately to the drive wheel, which in turn by means of another, any connection with the trained as a spur gear drive wheel is connected.
  • This connection between the Students Wegungsbauteil and the drive wheel can be realized in particular by a material, positive or non-positive connection. For example, a weld, screw or rivet connection may be provided.
  • the bridging member may be formed, for example, as externally toothed ring gear or spur gear.
  • the bridging member has a cylindrical inner recess. This means that the bridging component can be configured in the radial direction without flangeless, without projections, flat, smooth, continuous or the like. In this way, a particularly accurate cohesive connection, in particular during welding can be achieved.
  • first sun gear is connectably connected to the second sun gear via the first planetary gearset and the second planetary gearset.
  • the planetary gear according to the invention can be used particularly well if the planetary gear is designed aschtbasustirnradgetriebe or is used as such. Suchchtbaustirnradgetriebe is then characterized due to the inventive design by a comparatively low weight, high mechanical rigidity and ease of manufacture.
  • the planetary gear can have at least two toothing planes, that is to say an asymmetrical toothing. It is also possible that the toothed contact between the planet gears or differential gears is located in an axially disposed plane above the smaller sun.
  • a substantially annular tool in the form of a fixing ring which holds a planet carrier half in an aligned welding position on the bridging component or the drive wheel, can also be used for the production or production of the integral connection.
  • the tool may have, arranged over its circumference, extending in the axial direction of the planetary gear pin.
  • the pins may be adapted to engage in appropriately configured fixing holes of the respective planet half.
  • the invention also relates to a method for producing and / or mounting a planetary gear.
  • the manufacturing process may include the following steps:
  • a drive wheel which is preferably designed as an externally toothed spur gear and with which also preferably a bridging component is either integrally formed or connected,
  • a one-part or multi-part planetary carrier which is preferably formed by two planetary carrier halves, which may be produced without cutting
  • the invention particularly relates to a planetary gear with at least one planet carrier, which is optionally pressed into a drive wheel of a planetary gear and additionally secured by means of a welded connection between the drive wheel and planet carrier.
  • the drive wheel can be designed rotationally symmetric and easier to build.
  • an asymmetrical toothing that is, two toothing planes in a differential toothing, be provided.
  • a toothed contact between the differential gears can be located in an axially arranged above or next to a smaller sun.
  • Fig. 1 shows an inventive planetary gear with a cohesive
  • FIG. 2 shows an enlarged detail of the integral connection shown in FIG. 1 between the bridging component and the planetary carrier in a longitudinal section
  • Fig. 3a shows an inventive planetary gear with a cohesive
  • 3b shows the planetary gear according to the invention from Figure 3a with a material connection between the bridging member and the planet carrier in a longitudinal section
  • Fig. 3c shows an enlarged detail of the material connection shown in Figure 3b between the bridging member and the planet carrier in a longitudinal section
  • Fig. 4a shows an inventive planetary gear with a cohesive
  • FIG. 4b shows the planetary gear according to the invention from FIG. 4a with a coherent connection between the bridging component and the planet carrier in a longitudinal section
  • FIG. 4c shows an enlarged detail of the cohesive connection between the bridging component and the planet carrier shown in FIG. 3b in a longitudinal section, and a schematic illustration of an alternative, materially separate embodiment of the drive wheel and the bridging component.
  • Fig. 1 the basic structure of a Planetengetrie- bes invention 1 is shown in a longitudinal section.
  • the planetary gear 1 is designed aschtbaustradradifferential, as used for example as an aggregate in a (not shown) final drive of a (also not shown) motor vehicle.
  • the planetary gear 1 has a drive wheel 2 designed as an external and helical spur gear, which merges in a radially inwardly directed direction into an annular bridging component 3, which in this embodiment is connected in one piece to the drive wheel 2 as a monolith component. That is, the lock-up member 3 is arranged in the radial direction of the planetary gear 1 within the drive wheel 2.
  • the planetary gear 1 has a two-part in this embodiment designed planet carrier 4, which has a first planet carrier half 5 and a second planet carrier half 6.
  • first planet carrier half 5 and second planet carrier half 6 are non-cutting, deep-drawn steel sheets, with the selected steel being distinguished by good weldability.
  • the planetary carrier halves 5 and 6 of the planet carrier 4 are each arranged in an axial end region of the drive wheel 2, so that they are in the installed state opposite and form a housing of the planetary gear 1.
  • the planetary gear 1 also has a first planetary gearset 7 and a second planetary gearset 8 and a first sun gear 9 and a second sun gear 10.
  • a torque introduced into the drive wheel 2 for example, from a transmission output shaft (not shown) via the bridging component 3 to the planet carrier 4, the first planetary gearset 7 or a second planetary gearset 8 and to the first sun gear 9 and the second sun gear 10, respectively.
  • the cohesive connections 1 1, 12 are each a welded connection, which can be produced for example by laser welding.
  • the cohesive connections 1 1, 12 are dimensioned and / or arranged such that the torque introduced into the drive wheel 2 is at least partially or better transmitted completely to the planet carrier 4.
  • the drive wheel 2 and the bridging member 3 can be structurally simple compared to the prior art.
  • the bridging member 3 formed integrally with the drive wheel 2 has an annular shape without ridges or flanges.
  • the bridging component 3 has a stepless, cylindrical, flangeless, featureless, smooth or continuous inner recess 13.
  • the drive wheel 2 and the bridging member 3 are rotationally symmetrical and are characterized by a comparatively simple manufacturability and a low weight. Accordingly, but also accounts for the planet carrier halves 5, 6 corresponding webs or flanges, so that the planet carrier halves 5, 6 are comparatively easy to produce.
  • the planetary gear 1 is characterized by a comparatively low overall weight.
  • FIG. 3a which shows the planetary gear 1 with the integral connection 12 between the bridging component 3 and the planet carrier half 6 of a first exemplary embodiment in a side view
  • the material-locking connection formed as a welded connection is designed to be circumferential.
  • FIGS. 3 b and 3 c which show a longitudinal section through the planetary gear 3 according to FIG. know that the rest, the basic structure of the planetary gear 3 is unchanged from the above description.
  • the cohesive connection 12 can also be embodied selectively or in sections instead of circulating.
  • the integral connection 12 embodied as a welded connection has three welds 14, 15 and 16, which are each arranged at a spacing of approximately 120 ° over the circumference of the components to be connected.
  • this embodiment is characterized by a relatively short production time.
  • the decision as to whether the cohesive connections 1 1, 12 are executed circumferentially or selectively or in sections can be made, for example, as a function of a respective customer request and / or the magnitude of the torque to be transmitted.
  • the manufacture or assembly of the planetary gear 1 can proceed as described below:
  • the drive wheel 2 which is designed here as an externally toothed spur gear and is formed in one piece with the bridging component 3,
  • a substantially annular tool (not shown) may also be used, which has pins extending in the axial direction of the planetary gear 1.
  • the pins may be distributed over the circumference of the tool and cooperate with fixing holes, which may be provided in the planet carrier halves 5, 6 respectively.
  • the bridging component 3 is not formed in one piece as a monolithic part with the drive wheel 2, but instead is formed materially separately and connected to the drive wheel 2 by means of a suitable connection type.
  • the bridging member 3 and the drive wheel 2 may initially be formed as material-separate components, which are then joined together.
  • the bridging member 3 and the drive wheel 2 are connected to each other by means of a cohesive connection and previous press-fitting.
  • the bridging component 3 and the drive wheel 2 to be screwed, riveted or connected to one another in a suitable manner. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Antriebsrad (2), von dem über einen Planetenträger (3) Drehmoment an einen ersten Planetenradsatz (7) und/oder einen zweiten Planetenradsatz (8) und an ein erstes und/oder ein zweites Sonnenrad (9, 10) weitergegeben werden kann, und mit einem Überbrückungsbauteil (3), das mit dem Antriebsrad (2) und/oder dem Planetenträger (4) verbindbar ist. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Überbrückungsbauteil (3) und dem Planetenträger (4) eine stoffschlüssige Verbindung (11, 12) so angeordnet und dimensioniert, dass 90% bis 100% des in das Antriebsrad (2) eingeleiteten Drehmoments über die stoffschlüssige Verbindung (11, 12) übertragen werden.

Description

Bezeichnung der Erfindung Planetengetriebe mit stoffschlüssig verbundenem Planetenträger
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einem Antriebsrad, von dem über einen Planetenträger Drehmoment an einen ersten Planetenradsatz und/oder einen zweiten Planetenradsatz und dann an ein erstes und/oder ein zweites Sonnenrad weitergegeben werden kann, und mit ei- nem Überbrückungsbauteil, das mit dem Antriebsrad und/oder dem Planetenträger verbindbar ist.
Es ist bekannt, dass ein Planetengetriebe beispielsweise als Differential bzw. Ausgleichsgetriebe in einem Achsantrieb eines Kraftfahrzeugs eingesetzt wer- den kann. Üblicherweise weist ein solches Planetengetriebe ein Antriebsrad auf, in das ein Drehmoment von beispielsweise einer Abtriebswelle eines Fahrzeuggetriebes eingeleitet wird. Das Antriebsrad ist mit einem Planetenträger verbunden und gibt das eingeleitete Drehmoment, abzüglich möglicherweise auftretender Verluste, wie Reibungsverluste, über einen ersten und/oder einen zweiten Planetenradsatz an ein erstes und/oder zweites Sonnenrad weiter. Hierzu wird auf die DE 10 2007 040 475 A1 verwiesen, deren funktionale und geometrische Besonderheiten als hier integriert gelten sollen.
Es ist weiter bekannt, dass in der Fahrzeugentwicklung der generelle Wunsch besteht, das Fahrzeuggewicht möglichst gering zu halten, um auf diese Weise Energie in Form von Kraftstoff oder elektrischer Energie einzusparen. Dieser Wunsch besteht auch bei den Antriebskomponenten eines Fahrzeuges, wie etwa dem Achsantrieb. Obwohl das oben beschriebene Planetengetriebe in funktionaler Hinsicht die Anforderungen der heutigen Fahrzeugentwicklung erfüllt, wäre es wünschenswert, auch das Eigengewicht eines solchen Planetengetriebes zu reduzieren.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Planetengetriebe für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, bei dem mit konstruktiv möglichst einfachen Mitteln eine Gewichtsreduktion gegenüber einem Planetengetriebe aus dem Stand der Technik erreicht wird und die Nachteile aus dem Stand der Technik beseitigt oder wenigstens gemindert sind.
Offenbarung der Erfindung Bei einem gattungsgemäßen Planetengetriebe wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen dem Überbrückungsbau- teil und dem Planetenträger eine stoffschlüssige Verbindung so angeordnet und dimensioniert ist, dass 90% bis 100% des in das Antriebsrad eingeleiteten Drehmoments über die stoffschlüssige Verbindung übertragen werden. In an- deren Worten sind das Überbrückungsbauteil und der Planetenträger ausschließlich mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, das heißt ohne eine zusätzliche kraft- oder formschlüssige Verbindung, miteinander verbunden.
Unter einer stoffschlüssigen Verbindung sind in diesem Zusammenhang insbe- sondere eine Schweißverbindung, eine Lötverbindung oder eine Klebeverbindung zu verstehen. Dabei können für die Realisierung von beispielsweise der Schweißverbindung auch unterschiedliche Schweißverfahren eingesetzt werden. Als besonders geeignete Schweißverfahren haben sich insbesondere Laserschweißen, Reibschweißen und (Schutz-)Gasschweißen erwiesen.
Idealerweise soll das gesamte in das Antriebsrad eingeleitete Drehmoment ausschließlich über die stoffschlüssige Verbindung übertragen werden. Die Drehmomentübertragung in einem Planetengetriebe kann in der Praxis aller- dings auch verlustbehaftet sein, so dass nicht das gesamte Drehmoment übertragbar ist. Der beanspruchte Wertebereich von 90% bis 100% soll möglicherweise auftretende Übertragungsverluste, beispielsweise durch Reibung zwischen den Bauelementen, bereits berücksichtigen. Das heißt, dass prinzipiell das gesamte eingeleitete Drehmoment abzüglich möglicher Übertragungsverluste übertragbar ist. In anderen Worten soll das eingeleitete Drehmoment wenigstens teilweise, dann jedoch ausschließlich über die stoffschlüssige Verbindung übertragbar sein. Das Überbrückungsbauteil kann beispielsweise radial außen zum Planetenträger angeordnet sein, so dass der Planetenträger von der radial inneren Richtung mit dem Überbrückungsbauteil mittels der stoffschlüssigen Verbindung verbunden wird.
Durch die erfindungsgemäße stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Überbrückungsbauteil und dem Planetenträger wird ein besonders leicht bauendes Planetengetriebe realisiert, da beispielsweise auf eine vergleichsweise schwer bauende Schrauben- und/oder Nietverbindung zwischen diesen Bauelementen verzichtet werden kann. Das heißt, dass allein durch den Verzicht auf die einzelnen Schrauben oder Niete Gewicht eingespart wird. Darüber hinaus kann an den zu verbindenden Bauelementen auch auf Flansche oder Stege zur Anbringung der Schrauben oder Niete verzichtet werden, so dass die zu verbindenden Bauelemente auch vergleichsweise konstruktiv einfach ausgestaltet sein können, wobei der Verzicht auf diese Flansche oder Stege nochmals eine zusätzliche Gewichtseinsparung bewirkt. Es ist beispielsweise möglich, ein rotationssymmetrisches Überbrückungsbauteil bzw. Antriebsrad einzusetzen.
Neben der Gewichtseinsparung wird durch das erfindungsgemäße Planetengetriebe auch eine Vereinfachung bzw. zeitliche Verkürzung des Fertigungspro- zesses erreicht, da eine stoffschlüssige Verbindung vergleichsweise einfach gefertigt werden kann. Des Weiteren erhöht die stoffschlüssige Verbindung auch die mechanische Steifigkeit des Planetengetriebes. Vorteilhafte Ausführungsformen sind auch in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es für die mechanische Steifigkeit des Planetengetriebes und auch für den Fertigungsprozess desselben von Vorteil, wenn die stoffschlüssige Verbindung umlaufend zwischen dem Überbrückungsbauteil und dem Planetenträger ausgebildet ist. Durch die radial umlaufende stoffschlüssige Verbindung kann eine besonders hohe mechanische Steifigkeit erreicht werden. Alternativ dazu kann die stoffschlüssige Verbindung auch über den Umfang des Planetenträgers und/oder des Antriebsrads punktuell und/oder abschnittsweise ausgebildet sein. Das heißt, dass anstatt einer durchgehenden, umlaufenden stoffschlüssigen Verbindung lediglich einzelne Verbindungsstellen geschaffen werden, die einzelne Punkte und/oder einzelne Abschnitte des Plane- tenträgers und des Überbrückungsbauteils miteinander verbinden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die stoffschlüssige Verbindung eine Vielzahl von Verbindungsstellen aufweist, die über den Umfang des Planetenträgers und/oder des Antriebsrads jeweils zueinander versetzt sind. Vorzugsweise können zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder mehr Verbindungsstellen vorgesehen sein. Weiter vorzugsweise weist die stoffschlüssige Verbindung drei Verbindungsstellen auf, die über den Umfang des Planetenträgers und/oder des Antriebsrads um jeweils 120° zueinander versetzt sind.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Planetenträger mehrteilig ausgebildet ist und insbesondere zwei Planetenträgerhälften aufweist, die jeweils in einem axialen Endbereich des Antriebsrades angeordnet sind. Die beiden Planetenträgerhälften können im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet sein.
In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn wenigstens eine der Planetenträgerhälften in das Überbrückungsbauteil eingepresst ist. Dabei können auch beide Planetenträgerhälften in das Über- brückungsbauteil eingepresst sein. Durch das Einpressen wird ein besonders geringer räumlicher Abstand zwischen den zu verbinden Bauelementen erreicht, so dass die für die Verbindung dieser Bauteile vorgesehene stoffschlüssige Verbindung besonders einfach und exakt ausgeführt werden kann.
Für die Fertigung der stoffschlüssigen Verbindung ist es vorteilhaft, wenn die Planetenträgerhälften spanlos gefertigte und/oder tiefgezogene Blechteile sind. Beispielsweise können diese Blechteile aus einem geeigneten Stahl durch Kaltumformen gefertigt sein. Insbesondere wenn die stoffschlüssige Verbin- dung eine Schweißverbindung ist, eignen sich spanlos gefertigte, etwa tiefgezogene / kaltumgeformte Blechteile aufgrund ihrer guten Schweißbarkeit besonders gut.
Dabei hat sich herausgestellt, dass durch die stoffschlüssige Verbindung zwi- sehen dem Planetenträger und dem Antriebsrad bzw. durch den Verzicht auf eine zusätzliche form- oder kraftschlüssige Verbindung auch eine vergleichsweise einfache Geometrie der Planetenträgerhälften ermöglicht wird. So ist es möglich, eine weitgehend plane Geometrie der Planetenträgerhälften zu verwirklichen, da keine Anbindbarkeit derselben an Flansche oder Stege des Überbrückungsbauteils für eine Schrauben- oder Nietverbindung berücksichtigt werden müssen.
Es ist auch zweckmäßig, wenn das Überbrückungsbauteil einstückig als Monolithteil mit dem Antriebsrad ausgebildet oder, alternativ dazu, drehfest mit dem stofflich separaten, als Stirnrad ausgebildeten Antriebsrad verbunden ist. Das heißt, dass das mit dem Planetenträger mittels der stoffschlüssigen Verbindung zu verbindende Überbrückungsbauteil entweder als einstückiger Bestandteil durch das Antriebsrad selbst ausgebildet wird und dementsprechend eine Stirnradaußenkontur bzw. eine Außenverzahnung aufweist. In diesem Fall ist das Überbrückungsbauteil dann zwangsläufig mit dem Antriebsrad verbunden, da es einstückig mit demselben ausgebildet ist. Oder, alternativ dazu, kann das Überbrückungsbauteil auch ein stofflich zu dem Antriebsrad separat ausgebildetes Bauelement sein, das dann wiederum mittels einer anderen, beliebigen Verbindungsart mit dem als Stirnrad ausgebildeten Antriebsrad verbunden wird. Diese Verbindung zwischen dem Überrückungsbauteil und dem Antriebsrad kann insbesondere durch eine Stoff-, form- oder kraftschlüssige Verbindung realisiert werden. Beispielsweise kann eine Schweiß-, Schrauben- oder Nietverbindung vorgesehen sein.
Das Überbrückungsbauteil kann beispielsweise als außenverzahntes Hohlrad bzw. Stirnrad ausgebildet sein. Für eine besonders einfache Ausführbarkeit der stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Überbrückungsbauteil und dem Planetenträger ist es vorteilhaft, wenn das Überbrückungsbauteil eine zylindrische Innenausnehmung aufweist. Das heißt, dass Überbrückungsbauteil in radialer Richtung flanschlos, vorsprungslos, eben, glatt, durchgehend oder dergleichen ausgebildet sein kann. Auf diese Weise kann eine besonders exakte stoffschlüssige Verbindung, insbesondere beim Schweißen erreicht werden.
Es ist von Vorteil, wenn das erste Sonnenrad über den ersten Planetenradsatz und den zweiten Planetenradsatz koppelbar mit dem zweiten Sonnenrad ver- bunden ist.
Die oben genannten, vorteilhaften Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Planetengetriebes lassen sich besonders gut nutzen, wenn das Planetengetriebe als Leichtbaustirnradgetriebe ausgebildet ist bzw. als ein solches ver- wendet wird. Ein solches Leichtbaustirnradgetriebe zeichnet sich dann aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung durch eine vergleichsweise geringes Gewicht, eine hohe mechanische Steifigkeit und eine einfache Fertigung bzw. Herstellung aus. Weitere Aspekte der Erfindung sehen vor, dass das Planetengetriebe wenigstens zwei Verzahnungsebenen, das heißt eine asymmetrische Verzahnung aufweisen kann. Es ist auch möglich, dass der Verzahnungskontakt zwischen den Planetenrädern bzw. Ausgleichsrädern sich in einer axial angeordneten Ebene über der kleineren Sonne befindet.
Des Weiteren kann für die Herstellung bzw. Fertigung der stoffschlüssigen Verbindung auch ein im Wesentlichen ringförmiges Werkzeug in Form eines Fixierrings verwendet werden, der eine Planetenträgerhälfte in einer ausgerichteten Schweißposition an dem Überbrückungsbauteil bzw. dem Antriebsrad festhält. Hierzu kann das Werkzeug über seinen Umfang angeordnete, sich in axialer Richtung des Planetengetriebes erstreckende Zapfen aufweisen. Die Zapfen können dazu eingerichtet sein, in entsprechend ausgestaltete Fixierlöcher der jeweiligen Planetenhälfte einzugreifen.
Ferner betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Herstellen und/oder Montieren eines Planetengetriebes. Das Herstellungsverfahren kann die folgenden Schritte vorsehen:
- Bereitstellen eines Antriebsrades, das vorzugsweise als außenverzahntes Stirnrad ausgebildet ist und mit dem ebenfalls vorzugsweise ein Überbrückungsbauteil entweder einstückig ausgebildet oder verbunden ist,
- Bereitstellen eines einteiligen oder mehrteiligen Planetenträgers, der vorzugsweise aber durch zwei ggf. spanlos gefertigten Planetenträgerhälften ausgebildet ist,
- Bereitstellen wenigstens eines Planetenradsatzes und wenigstens eines Sonnenrades,
- Anordnen bzw. Einbringen des wenigstens einen Planetenradsatzes und des wenigstens einen Sonnenrades innerhalb des Antriebsrades - Einpressen des Planetenträgers, vorzugsweise der Planetenträgerhälften, in das Antriebsrad, wobei das Einpressen in axialen Endbereichen des Antriebsrads erfolgen kann, und - stoffschlüssiges Verbinden, vorzugsweise durch Schweißen, des Planetenträgers mit dem Antriebsrad.
In anderen Worten betrifft die Erfindung insbesondere ein Planetengetriebe mit wenigstens einem Planetenträger, der in ein Antriebsrad eines Planetengetriebes ggf. eingepresst und zusätzlich mittels einer Schweißverbindung zwischen dem Antriebsrad und Planetenträger befestigt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Planetengetriebe wird u.a. erreicht, dass das Antriebsrad rotationssymmetrisch und leichter bauend ausgestaltet werden kann. Des Weiteren kann bei dem Planetengetriebe eine asymmetrische Verzahnung, das heißt zwei Verzahnungsebenen in einer Ausgleichsverzahnung, vorgesehen sein. Zudem kann sich ein Verzahnungskontakt zwischen den Ausgleichsrädern in einer axial angeordneten über bzw. neben einer kleineren Sonne befinden. Die Erfindung wird auch nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, in welcher unterschiedliche Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe mit einer stoffschlüssigen
Verbindung zwischen einem Überbrückungsbauteil und einem Plane- tenträger in einem Längsschnitt,
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der in Figur 1 dargestellten stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Überbrückungsbauteil und dem Planetenträger in einem Längsschnitt,
Fig. 3a ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe mit einer stoffschlüssigen
Verbindung zwischen dem Überbrückungsbauteil und dem Planetenträger eines ersten Ausführungsbeispiels in einer Seitenansicht, Fig. 3b das erfindungsgemäße Planetengetriebe aus Figur 3a mit einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Überbrückungsbauteil und dem Planetenträger in einem Längsschnitt,
Fig. 3c einen vergrößerten Ausschnitt der in Figur 3b dargestellten stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Überbrückungsbauteil und dem Planetenträger in einem Längsschnitt, Fig. 4a ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe mit einer stoffschlüssigen
Verbindung zwischen dem Überbrückungsbauteil und dem Planetenträger eines zweiten Ausführungsbeispiels in einer Seitenansicht,
Fig. 4b das erfindungsgemäße Planetengetriebe aus Figur 4a mit einer stoff- schlüssigen Verbindung zwischen dem Überbrückungsbauteil und dem Planetenträger in einem Längsschnitt,
Fig. 4c einen vergrößerten Ausschnitt der in Figur 3b dargestellten stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Überbrückungsbauteil und dem Planetenträger in einem Längsschnitt, und eine schematische Darstellung einer alternativen, stofflich separaten Ausgestaltung des Antriebsrades und des Überbrückungsbauteils.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen Planetengetrie- bes 1 in einem Längsschnitt gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Planetengetriebe 1 als Leichtbaustirnraddifferential ausgeführt, wie es beispielsweise als Aggregat in einem (nicht dargestellten) Achsantrieb eines (ebenfalls nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs verwendet wird. Das Planetengetriebe 1 weist ein als außen- sowie schrägverzahntes Stirnrad ausgebildetes Antriebsrad 2 auf, das in einer radial nach innen gerichteten Richtung in ein ringförmiges Überbrückungsbauteil 3 übergeht, das in diesem Ausführungsbeispiel einstückig als Monolithbauteil mit dem Antriebsrad 2 verbunden ist. Das heißt, dass das Überbrückungsbauteil 3 in radialer Richtung des Planetengetriebes 1 innerhalb des Antriebsrads 2 angeordnet ist. Zudem weist das Planetengetriebe 1 einen in diesem Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgestalteten Planetenträger 4 auf, der eine erste Planetenträgerhälfte 5 und eine zweite Planetenträgerhälfte 6 hat. Bei den beiden Planetenträgerhälften 5 und 6 handelt es sich hier um spanlos gefertigte, tiefgezogene Stahlbleche, wobei sich der gewählte Stahl durch eine gute Schweißbarkeit auszeichnet. Die Planetenträgerhälften 5 und 6 des Planetenträgers 4 sind jeweils in einem axialen Endbereich des Antriebsrads 2 angeordnet, so dass sie sich im einge- bauten Zustand gegenüber liegen und ein Gehäuse des Planetengetriebes 1 ausbilden.
Innerhalb der als Gehäuse funktionierenden Planetenträgerhälften 5, 6 verfügt das Planetengetriebe 1 auch über einen ersten Planetenradsatz 7 und einen zweiten Planetenradsatz 8 sowie über ein erstes Sonnenrad 9 und ein zweites Sonnenrad 10. Mit dieser Anordnung bzw. mit diesem konstruktiven Aufbau des Planetengetriebes 1 ist es möglich, ein in das Antriebsrad 2 beispielsweise von einer (nicht dargestellten) Getriebeausgangswelle eingeleitetes Drehmoment über das Überbrückungsbauteil 3 an den Planetenträger 4, den ersten Planetenradsatz 7 bzw. einen zweiten Planetenradsatz 8 und an das erste Sonnenrad 9 bzw. das zweite Sonnenrad 10 weiterzugeben.
Des Weiteren ist in Figur 1 zu erkennen, dass für eine drehfeste und somit Drehmoment übertragende Verbindung zwischen dem in diesem Ausführungs- beispiel einstückig mit dem Antriebsrad 2 ausgebildeten, ringförmigen Über- brückungsbauteils 3 und den beiden Planetenträgerhälften 5, 6 des Planetenträgers 4 jeweils eine stoffschlüssige Verbindung 1 1 und 12 zwischen dem Überbrückungsteil 3 und der jeweiligen Planetenträgerhälfte 5, 6 ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den stoffschlüssigen Verbindungen 1 1 , 12 jeweils um eine Schweißverbindung, die beispielsweise durch Laserschweißen erzeugt werden kann. Die stoffschlüssigen Verbindungen 1 1 , 12 sind so dimensioniert und/oder angeordnet, dass das in das An- triebsrad 2 eingeleitete Drehmoment wenigstens teilweise oder besser vollständig auf den Planetenträger 4 übertragen wird.
Aufgrund der stoffschlüssigen Verbindungsart für die Verbindungen 1 1 , 12 können das Antriebsrad 2 und das Überbrückungsbauteil 3 im Vergleich zum Stand der Technik konstruktiv einfach ausgestaltet werden. In diesem Ausführungsbeispiel weist das einstückig mit dem Antriebsrad 2 ausgebildete Überbrückungsbauteil 3 eine ringförmige Form ohne Stege oder Flansche auf. Insbesondere weist das Überbrückungsbauteil 3 eine stufenlose, zylindrische, flanschlose, vorsprungslose, glatte bzw. durchgehende Innenausnehmung 13 auf. Somit sind das Antriebsrad 2 bzw. das Überbrückungsbauteil 3 rotationssymmetrisch ausgebildet und zeichnen sich durch eine vergleichsweise einfache Herstellbarkeit und ein geringes Eigengewicht aus. Dementsprechend entfallen aber auch an den Planetenträgerhälften 5, 6 entsprechende Stege oder Flansche, so dass auch die Planetenträgerhälften 5, 6 vergleichsweise einfach herstellbar sind. Insgesamt zeichnet sich das Planetengetriebe 1 durch ein vergleichsweise geringes Gesamtgewicht aus.
In Figur 2, die einen vergrößerten Teilausschnitt des Planetengetriebes 1 gemäß Figur 1 zeigt, ist zu erkennen, dass die stoffschlüssige Verbindung 1 1 bzw. 12 zwischen dem Überbrückungsteil 3 und der jeweiligen Planetenträgerhälfte 5 bzw. 6 ausgebildet ist.
Des Weiteren ist in Figur 3a, die das Planetengetriebe 1 mit der stoffschlüssigen Verbindung 12 zwischen dem Überbrückungsbauteil 3 und der Planeten- trägerhälfte 6 eines ersten Ausführungsbeispiels in einer Seitenansicht zeigt, zu erkennen, dass die als Schweißverbindung ausgebildete stoffschlüssige Verbindung umlaufend ausgeführt ist. Wie in den Figuren 3b und 3c, die einen Längsschnitt durch das Planetengetriebe 3 gemäß Figur 3a zeigen, ist zu er- kennen, dass der übrige, prinzipielle Aufbau des Planetengetriebes 3 gegenüber der obigen Beschreibung unverändert ist.
Gemäß Figur 4a, die das Planetengetriebe 1 mit der stoffschlüssigen Verbin- dung 12 zwischen dem Überbrückungsbauteil 3 und der Planetenträgerhälfte 6 in einer Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels zeigt, kann die stoffschlüssige Verbindung 12 anstatt umflaufend auch punktuell bzw. abschnittsweise ausgeführt sein. In diesem Ausführungsbeispiel weist die als Schweißverbindung ausgeführte stoffschlüssige Verbindung 12 drei Schweißstellen 14, 15 und 16 auf, die jeweils im Abstand von etwa 120° über den Umfang der zu verbindenden Bauelemente angeordnet sind. Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel zeichnet sich diese Ausführungsvariante durch eine vergleichsweise kurze Fertigungszeit aus. Die Entscheidung, ob die stoffschlüssigen Verbindungen 1 1 , 12 umlaufend oder punktuell bzw. abschnittsweise ausge- führt werden, kann beispielsweise in Abhängigkeit einer jeweiligen Kundenanforderung und/oder der Höhe des zu übertragenden Drehmoments getroffen werden.
Die Herstellung bzw. Montage des Planetengetriebes 1 kann wie nachfolgend beschrieben ablaufen:
- Bereitstellen des Antriebsrades 2, das hier als außenverzahntes Stirnrad ausgebildet ist und mit dem Überbrückungsbauteil 3 einstückig ausgebildet ist,
- Bereitstellen des Planetenträgers 4, der hier durch zwei spanlos gefertigte Planetenträgerhälften 5, 6 ausgebildet ist,
- Bereitstellen der Planetenradsätze 7, 8 und der Sonnenräder 9, 10,
- Anordnen bzw. Einbringen der Planetenradsätze 7, 8 und der Sonnenräder 9, 10 innerhalb des Antriebsrades 2, - Einpressen des Planetenträgers 4 bzw. der Planetenträgerhälften 5, 6 in das Antriebsrad 2, wobei das Einpressen in axialen Endbereichen des Antriebsrads erfolgen kann, und - stoffschlüssiges Verbinden (vorzugsweise von zwei Seiten), hier durch Schweißen, des Planetenträgers 4 mit dem Antriebsrad 2 bzw. dem Überbrückungsbauteil 3.
Optional kann ein zum Fixieren und Halten des Planetenträgers 4 in einer Schweißposition auch ein (nicht dargestelltes) im Wesentlichen ringförmiges Werkzeug verwendet werden, das sich in axialer Richtung des Planetengetriebes 1 erstreckende Zapfen aufweist. Die Zapfen können über den Umfang des Werkzeugs verteilt sein und mit Fixierlöchern zusammenwirken, die jeweils in den Planetenträgerhälften 5, 6 vorgesehen sein können.
Ausgehend von den dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Erfindung in vielerlei Hinsicht abgewandelt werden.
Beispielsweise ist es, wie in Figur 5 angedeutet, denkbar, dass das Überbrü- ckungsbauteil 3 nicht einstückig als Monolithteil mit dem Antriebsrad 2 ausgebildet ist, sondern stofflich separat dazu ausgebildet und mittels einer geeigneten Verbindungsart mit dem Antriebsrad 2 verbunden ist. In anderen Worten können das Überbrückungsbauteil 3 und das Antriebsrad 2 zunächst als stofflich separate Bauelemente ausgebildet sein, die dann miteinander verbunden werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass auch das Überbrückungsbauteil 3 und das Antriebsrad 2 mittels einer stoffschlüssigen Verbindung und vorherigen Einpressen miteinander verbunden werden. Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, dass das Überbrückungsbauteil 3 und das Antriebsrad 2 verschraubt, vernietet oder auf eine andere, geeignete Weise miteinander ver- bunden werden. Bezugszeichenliste
1 Planetengetriebe
2 Antriebsrad
3 Überbrückungsbauteil
4 Planetenträger
5 Planetenträgerhälfte
6 Planetenträgerhälfte
7 erster Planetenradsatz
8 zweiter Planetenradsatz
9 erstes Sonnenrad
10 zweites Sonnenrad
1 1 stoffschlüssige Verbindung
12 stoffschlüssige Verbindung
13 Innenausnehmung
14 Schweißstelle
15 Schweißstelle
16 Schweißstelle

Claims

Patentansprüche
Planetengetriebe (1 ) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Antriebsrad (2), von dem über einen Planetenträger (4) Drehmoment an einen ersten Planetenradsatz (7) und/oder einen zweiten Planetenradsatz (8) und an ein erstes und/oder ein zweites Sonnenrad (9, 10) weitergebbar ist, und mit einem Überbrückungsbauteil (3), das mit dem Antriebsrad (2) und/oder dem Planetenträger (4) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine stoffschlüssige Verbindung (1 1 , 12) zwischen dem Überbrückungsbauteil (3) und dem Planetenträger (4) so angeordnet und dimensioniert ist, dass 90% bis 100% des in das Antriebsrad (2) eingeleiteten Drehmoments über die stoffschlüssige Verbindung (1 1 , 12) übertragen werden.
Planetengetriebe (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung (1 1 , 12) umlaufend zwischen dem Überbrückungsbauteil (3) und dem Planetenträger (4) ausgebildet ist.
Planetengetriebe (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung (1 1 , 12) über den Umfang des Planetenträgers (4) und/oder des Antriebsrads (2) punktuell und/oder abschnittsweise ausgebildet ist.
Planetengetriebe (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung (1 1 , 12) Verbindungsstellen (14, 15, 16) aufweist, die über den Umfang des Planetenträgers und/oder des Antriebsrads (2) zueinander versetzt sind.
Planetengetriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (4) zwei Planetenträgerhälften (5, 6) aufweist, die jeweils in einem axialen Endbereich des Antriebsrades (2) angeordnet sind. Planetengetriebe (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenträgerhälften (5, 6) in das Überbrückungsbauteil (3) eingepresst sind.
Planetengetriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenträgerhälften (5, 6) spanlos gefertigte und/oder tiefgezogene Blechteile sind.
Planetengetriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Überbrückungsbauteil (3) einstückig als Monolithteil mit dem Antriebsrad (2) ausgebildet oder drehfest mit dem stofflich separaten, als Stirnrad ausgebildeten Antriebsrad (2) verbunden.
Planetengetriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Überbrückungsbauteil (3) eine zylindrische Innenausnehmung (13) aufweist.
Planetengetriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (9) über den ersten Planetenradsatz (7) und den zweiten Planetenradsatz (8) koppelbar mit dem zweiten Sonnenrad (10) verbunden ist.
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