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Dokumentenidentifikation DE102006029004A1 03.01.2008
Titel Anordnung eines Planetenrades
Anmelder ZF Friedrichshafen AG, 88046 Friedrichshafen, DE
Erfinder Lanz, Hermann, 88699 Frickingen, DE;
Bodenmüller, Michael, Dipl.-Ing., 88069 Tettnang, DE
DE-Anmeldedatum 24.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006029004
Offenlegungstag 03.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse F16H 57/08(2006.01)A, F, I, 20060624, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16H 37/04(2006.01)A, L, I, 20060624, B, H, DE   
Zusammenfassung 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).

Beschreibung[de]

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 Bereichsgruppengetriebes 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 4439976 A1 schließlich ist ein Planetengetriebe 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 Planetenbolzen 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 4439976 A1 gezeigt, die Belastungen aus dem Schubbetrieb nicht mit Hilfe von Druckkämmen aufgenommen wird und statt dessen vom Planetenbolzen 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 Zweivorgelegewellen-Bauweise mit Drehmomentverteilung nachgeordnet ist. Dazu werden die Planetenbolzen im Planetenträger zur Bildung einer zumindest partiellen Verdrehungsmöglichkeit der Planetenbolzen im Planetenträger in seiner Umfangsrichtung unfixiert und bewusst spielbehaftet 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 Wanderns 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 Planetenbolzen 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:

1 eine schematische Anordnung des Planetengetriebes und

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 Bereichsgruppengetriebe in Form eines Planetengetriebes 8 auf. Das Planetengetriebe 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 (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 Planetengetriebes 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 46ist 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 1 ist ein Zapfen 45 vorgesehen. Das Sonnenrad 52 ist auf dem Zapfen 45 der Hauptwelle 44 angeordnet, wobei sich nach der 1 die Hauptwelle 44 im Sonnenrad 52 abstützt.

Auf dem Sonnenrad 52 sind in der hier gezeigten Ausführungsform zwei Druckkämme 56 und 58 angeordnet (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 Schaltverzahnung 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 (2). Zur Bildung einer drehfesten 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 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 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 Planetenbolzen 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.

2
Schaltgetriebe
4
Getriebegehäuse
6
Hauptgetriebe
8
Planetengetriebe
10
Planetenträger
12
Abtriebswelle
14
Abtriebsflansch
16
Lagerung
18
Planetenbolzen
20
Planetenrad
22
Rollenlagerung
24
Hohlrad
26
Verzahnung
28
Verzahnung
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
54
Hülse
56
Druckkamm
58
Druckkamm
60
Druckkamm
62
Druckkamm
64
Laufverzahnung
66
Schiebemuffe
68
Schaltverzahnung
70
Schaltverzahnung
72
Innenverzahnung
74
Außenverzahnung
76
Schaltverzahnung
78
Schaltverzahnung
84
Kante
86
Ring


Anspruch[de]
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 Umfangsrichtung 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). Planetengetriebe (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (8) ein einem Hauptgetriebe (6) eines Nutzfahrzeugs in der Drehmomentübertragung nachgeordnetes Bereichgruppengetriebe bildet.






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