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Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit zumindest einem Planetenradsatz, der Planetenradträger einschließt, zwischen denen umfangsverteilt Planetenradbolzen angeordnet sind, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Planetentriebe werden in Kraftfahrzeuggetrieben eingesetzt, die häufig mehrere hintereinander geschaltete, miteinander gekoppelte Planetensätze einschließen. Die Planetenräder der Planetensätze sind drehbar auf Planetenbolzen gelagert, die einseitig oder beidseitig in Planetenträgern aufgenommen sind. Die Planetenräder sind drehbar, insbesondere wälzgelagert oder alternativ gleitgelagert auf dem Planetenbolzen positioniert. Für eine dauerhafte Funktion bzw. zur Erzielung einer hohen Lebensdauer des Planetengetriebes ist eine Schmierung der Planetenradlagerung sowie das Abführen von Reibungswärme durch das Schmiermittel entscheidend. Als Schmiermittel wird bevorzugt ein Schmieröl verwendet, das insbesondere aus Richtung der zentral im Planetentrieb angeordneten An- oder Abtriebswelle des Sonnenrades oder einer anderen Quelle, z. B. über eine oder mehrere Bohrungen, in den Planetentrieb geleitet wird. Das Schmieröl wird durch die Fliehkraft sowie über eine Kombination von Engstellen und Spalten zu den einzelnen Schmierpunkten oder Lagerungen geleitet. Aufgrund enger Lagerspiele und Spaltmaße erfordert der Zulauf und Ablauf von Schmieröl von Lagerungen der Planetenräder ergänzende Maßnahmen.
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Die Dokumente
DE 10 2007 037 531 A1 ,
DE 10 2009 026 704 A1 und
JP 2011 208 758 A zeigen jeweils ein Planetengetriebe, bei dem zur Schmierung Öl fliehkraftbedingt jeder Planetenradlagerung über eine Leiteinrichtung zugeführt wird. Dazu ist einem Planetenradträger eine Ölfangeinrichtung zugeordnet, über die in Verbindung mit Zuströmkanälen das Öl zu den Lagerungen geleitet wird. Eine Sammelöffnung der Leiteinrichtung greift dazu in einen von dem Planetenradträger und einem Hohlradträger begrenzten Zwischenspalt ein und steht dabei in Wirkverbindung mit einer Ölschleuderkante des Hohlradträgers.
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Gemäß der
DE 10 2005 054 084 A1 schließt der Planetenradträger einen ein Rinnenprofil bildenden Ölfangring ein, dessen Rinnenöffnung zu der Umlaufachse des Planetenradträgers ausgerichtet ist. An das Rinnenprofil sind an der dem Planetenradträger zugewandten Seite des Ölfangringes Ölführungszapfen angeformt, die Ölführungskanäle bilden, über welche das von dem Rinnenprofil aufgegriffene Öl in den Bereich der Lagerung des Planetenrades geleitet wird. Aus der
EP 0 274 874 B1 ist ein Planetengetriebe bekannt, dessen Planetenradträger eine ringförmige, als Ölstauscheibe bezeichnete Ölfangschale einschließt, die radial außerhalb der Planetenradbolzen an einer Seitenwand des Planetenradträgers festgelegt ist. Die Ölstauscheibe erstreckt sich so weit nach innen, dass ihre Innenkante die an den Planetenradbolzen vorgesehenen axialen Schmierölkanäle übergreift, wodurch Schmieröl zu den Wälzlagern der Planetenräder geführt werden kann. Weiterhin ist aus der
DE 199 60 157 A1 eine Schmiermittelzufuhr mittels Fliehkraftwirkung zur Schmierung und Kühlung der Planetenradlagerung bekannt. Über eine Ölfangeinrichtung wird dabei das Schmieröl in eine zentrale Bohrung des Planetenradbolzens eingeleitet und gelangt von dort über Radialbohrungen zu der Lagerung des Planetenrades.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schmierung von Lagern der Planetenräder durch eine erhöhte Schmiermittelzufuhr der Ölfangschale zu verbessern, die mittels einer einfachen konstruktiven Maßnahme kostengünstig realisierbar ist.
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Die Aufgabenstellung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die auf den Anspruch 1 rückbezogenen, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Gemäß Anspruch 1 besteht die Lösung der Aufgabe darin, dass der Hohlradträger im Bereich einer Ölschleuderkante lokal begrenzt vorstehende Wülste vorsieht. Der Abstand der Wülste verjüngt sich dabei radial nach außen auf ein der Sammelöffnung der Ölfangschale entsprechendes Breitenmaß. Alternativ dazu kann erfindungsgemäß in dem Hohlradträger eine der Sammelöffnung der Ölfangschale angepasste Vertiefung eingebracht werden. Mit dieser die Wirkung der Ölschleuderkante unterstützenden Maßnahme kann die Ölmenge der Ölfangschale weiter gesteigert werden.
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Durch die auch als Ölleitkante zu bezeichnende Ölschleuderkante an einem gerundeten Übergang des Hohlradträgers stellt sich vorteilhaft ein axial hervorkragender Abschnitt ein, der die Sammelöffnung der Ölfangschale weitestgehend übergreift. Die in einem Radius in Form einer Nase ausgeführte, einen Überlappungsbereich zur Ölfangschale bildende Ölschleuderkante ist so ausgeführt, dass im Betriebszustand durch den rotierenden Hohlradträger das Öl gezielt in die Sammelöffnung der Ölfangschale geleitet wird. Durch die erfindungsgemäße, konstruktive Ausgestaltung des Hohlradträgers zur Schaffung einer Ölschleuderkante stellt sich somit eine gezielte Schmierölführung ein, verbunden mit einer gesteigerten Ölbeaufschlagung der Ölfangschale, wodurch sich vorteilhaft eine optimierte Schmierung der Planetenradlagerung einstellt. Die erfindungsgemäße Maßnahme zur Erzielung einer erhöhten Schmiermittelzufuhr der Ölfangschale kann kostengünstig mittels einfacher Maßnahmen durchgeführt werden. Die Ölfangschale ist zum Aufgriff von Schmieröl bestimmt, das sich im Betriebszustand durch die Fliehkraft rotierender Bauteile des Planetengetriebes in Richtung des Hohlrades verlagert. Die eine effiziente Schmierstoffzufuhr für die Lagerung der Planetenräder gewährleistende erfindungsgemäße Ölschleuderkante der Leiteinrichtung zeichnet sich weiterhin vorteilhaft aus durch einen konstruktiv einfachen, kostengünstig realisierbaren Aufbau. Beispielsweise kann die Ölschleuderkante durch eine mechanische, spanende Bearbeitung des Hohlradträgers hergestellt werden. Bei einem als Gussteil ausgeführten Hohlradträger kann die Ölschleuderkante durch eine entsprechende Gestaltung der Gießform realisiert werden. Die Erfindung ist vorteilhaft auf alle Planetenradsätze von Planetengetrieben übertragbar, bei denen das zur Schmierung und Kühlung von der Lagerung und Verzahnung der Planetenräder benötigte Schmiermittel mittels Fliehkraftwirkung zugeführt wird.
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Im Betriebszustand des Planetengetriebes wird das beispielsweise zentral über eine oder mehrere Bohrungen oder über eine Antriebswelle oder Abtriebswelle des Sonnenrades in den Planetentrieb eingeleitete Schmiermittel bzw. Öl durch die Fliehkraft radial nach außen gefördert. Dabei stellt sich eine Öl- oder Schmiermittelführung ein, bei der Öl von dem Hohlradträger über die Ölschleuderkante in die Sammelöffnung eines Stutzens der Ölfangschale eintritt. Von dort gelangt das Öl in eine Sackbohrung des Planetenradbolzens und anschließend über zumindest eine Radialbohrung zur Lagerung des Planetenrades. Als ergänzende Maßnahme, um die zugeführte Ölmenge weiter zu erhöhen, bietet es sich an, die Sammelöffnung der Ölfangschale größer zu gestalten.
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Die verdrehfest in einer Öffnung des Planetenradträgers eingesetzte, zum Aufgriff von Schmieröl bestimmte Ölfangschale ist mittels einer Raststruktur an dem Planetenradträger gesichert. Bevorzugt besitzt die Ölfangschale einen einteiligen Aufbau, bestehend aus einer schalenartigen, das Schmiermittel bzw. das Öl aufnehmenden Sammelöffnung, an die sich rechtwinkelig ein rohrartiger, in dem Planetenradträger eingesetzter Zuführabschnitt anschließt. Über eine dem Zuführabschnitt zugeordnete Raststruktur ist die Ölfangschale an dem Planetenträger verdrehfest fixiert und gesichert befestigt. Die zur Sicherung der Ölfangschale in dem Planetenradträger vorgesehene Raststruktur ist vorteilhaft als eine Schnapp- oder Clickverbindung ausgeführt. Dazu ist der Zuführabschnitt vorzugsweise als Spreizhülse gestaltet, die zumindest eine, vorzugsweise mehrere symmetrisch verteilte, axial ausgerichtete Spreizausnehmungen einschließt. Die sich dadurch bildenden Spreizelemente schließen jeweils endseitig als Raststruktur ein radial ausgerichtetes Rastelement ein, das beispielsweise als Schnapphaken oder als Haltenase ausgebildet ist. Bei der Montage, beim Einfügen der Ölfangschale in die Öffnung des Planetenradträgers, verlagern sich die Rastelemente radial nach innen, bevor diese im Einbauzustand aufgefedert an dem Planetenradträger verrasten. Außerdem bietet es sich gemäß der Erfindung an, dass die Ölfangschale lageorientiert in der Öffnung des Planetenradträgers eingesetzt ist. Hierzu eignet sich beispielsweise ein lokal angeordneter, radialer Nocken der Ölfangschale, der formschlüssig in eine Längsnut der Öffnung des Planetenradträgers eingreift.
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Als Maßnahme, um den Bauteileumfang zu reduzieren und die Montage zu vereinfachen, schließt die Erfindung außerdem eine Baueinheit ein, die alle Leiteinrichtungen und folglich die Ölfangschalen von allen Planetenradbolzen zusammenfasst. Vorteilhaft können mit diesem konstruktiven, rundläufigen Konzept in einem Montageschritt alle Ölfangschalen in die entsprechenden Öffnungen des Planetenradträgers eingesetzt und gesichert werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Die Erfindung ist nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Sofern nicht anders erwähnt, sind in der Beschreibung gleiche oder funktionsgleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
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1 einen Ausschnitt aus einem Planetengetriebe, das eine erfindungsgemäße Leiteinrichtung mit zugehöriger Ölfangschale zur Schmierung der Planetenradlagerung einschließt;
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2 die Einzelheit Z gemäß 1 in einer vergrößerten Darstellung;
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3 die Leiteinrichtung von 1 in einer Perspektive, die drei versetzt zueinander angeordnete Ölfangschalen umfasst.
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Die 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Planetengetriebe 1, das einen Planetenradsatz 2 einschließt, bestehend aus einem Planetenträger 3, der überein Wälzlager 4 auf einer Antriebswelle 5 drehbar gelagert ist. In einer stirnseitigen Ausnehmung 6 des Planetenträgers 3 ist ein Planetenradbolzen 7 drehfixiert eingesetzt, der gegenüberliegend in einem weiteren, nicht gezeigten Planetenträger eingesetzt ist. Auf dem Planetenradbolzen 7 ist ein Planetenrad 8 über eine als Wälzlager ausgeführte Lagerung 9 drehbar gelagert, das innenseitig mit einem der Antriebswelle 5 zugeordneten Sonnenrad 10 und außenseitig mit einem Hohlrad 11 verzahnt ist. Der Planetenradsatz 2 umfasst mehrere symmetrisch umfangsverteilte, in 1 nicht gezeigte Planetenräder 8. Zur gezielten Schmierölzufuhr zwecks Kühlung und Schmierung der Lagerung 9 für die Planetenräder 8, die als Nadeln ausgebildete, in einem Käfig 12 geführte Wälzkörper 13 einschließt, ist eine Leiteinrichtung 14 vorgesehen, die für jeden Planetenradbolzen 7 eine Ölfangschale 15 umfasst. Die in einem axial von dem Planetenträger 3 und einem Hohlradträger 17 begrenzten Zwischenspalt 16 angeordnete Ölfangschale 15 bildet einen Stutzen 18, der eine in Richtung der Antriebswelle 5 ausgerichtete Eintritts- oder Sammelöffnung 30 bildet, die in 2 deutlich dargestellt ist. An den Stutzen 18 schließt sich rechtwinkelig ein axial ausgerichteter, zylindrischer Zuführabschnitt 19 an, über den die Ölfangschale 15 in einer Öffnung 20 des Planetenträgers 3 eingesetzt und mittels einer Raststruktur 21 lagefixiert ist.
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Zur Erreichung einer vereinfachten Montage ist der Zuführabschnitt 19 vorzugsweise als Spreizhülse gestaltet, die mehrere axial verlaufende Spreizausnehmungen 22 einschließt. Die sich dadurch bildenden Spreizelemente schließen jeweils endseitig als Raststruktur 21 ein radial ausgerichtetes, beispielsweise als Haltenase ausgeführtes Rastelement ein. Bei der Montage, beim Einfügen der Ölfangschale 15 in die Öffnung 20 des Planetenradträgers 3, verlagert sich die Raststruktur 21 radial nach innen, bevor diese im Einbauzustand der Ölfangschale 15 radial aufgefedert an dem Planetenradträger 3 verrastet. Der Zuführabschnitt 19 bildet im Einbauzustand der Ölfangschale 15 gegenüber dem Planetenradträger 3 einen axialen Überstand, dessen als Konus 23 ausgeführte Außenkontur eine Raststruktur 21 bildet. Der Konus 23 steht in einer Wirkverbindung mit einer umlaufenden Fase 24, die stirnseitig in eine Sackbohrung 25 des Planetenradbolzens 7 eingebracht ist. Als Maßnahme, um der Ölfangschale 15 mehr Schmieröl zuführen zu können, bildet der Hohlradträger 17 in einem gerundeten, einen Radius bildenden Übergang eine die Sammelöffnung 30 teilweise überkragende Ölschleuderkante 26. Im Betriebszustand des Planetengetriebes 1 wird das für die Verzahnungen sowie für die Schmierung und Kühlung der Lagerungen 9 der Planetenräder 8 benötigte Schmieröl beispielsweise über die Antriebswelle 5 zugeführt und von dort mittels Fliehkraftwirkung durch den Zwischenspalt 16 in Richtung des Hohlrades 11 gefördert, wobei gleichzeitig die Leiteinrichtung 14 mit Öl beaufschlagt wird. Fliehkraftbedingt stellt sich eine Schmiermittelführung A ein, von dem Zwischenspalt 16 ausgehend in die Sammelöffnung 30 des Stutzens 18 und von dort in den Zuführabschnitt 19 der Ölfangschale 15. Weiter gelangt das Schmieröl in die Sackbohrung 25 des Planetenradbolzens 7 und anschließend über mindestens eine Radialbohrung 27 zur Lagerung 9 des Planetenrades 8.
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Die 2 zeigt in einer vergrößerten Darstellung die Einzelheit Z aus 1. In der folgenden Beschreibung werden zur Verdeutlichung der Erfindung weitere Details vorgestellt, wobei die Bezugsziffern mit der 1 übereinstimmen. Die Ölschleuderkante 26 des Hohlradträgers 17 bildet eine deutliche Überlappung der Sammelöffnung 30, so dass im Betriebszustand des Planetengetriebes 1 das Öl fliehkraftbedingt über die Sammelöffnung 30 die Ölfangschale 15 beaufschlagt, verdeutlicht durch die als Pfeil dargestellte Schmiermittelführung A. Als weitere Maßnahme zur gezielten Beeinflussung der Schmiermittelführung schließt der Hohlradträger 17 zwei zueinander beabstandete Wülste 31 ein. Ein axialer Abstand der Wülste 31 verengt sich in Richtung der Ölschleuderkante 26 auf ein der Sammelöffnung 30 entsprechendes Maß. Alternativ zu hervortretenden Wülsten 31 bietet es sich an, in dem Hohlradträger 17 eine Vertiefung 32 einzubringen, die der Breite der Sammelöffnung 30 entspricht.
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Die 3 zeigt in einer Perspektive eine Baueinheit 29 als Einzelteil, in der alle drei Leiteinrichtungen 14 und folglich alle Ölfangschalen 15 von einem Planetensatz 2 zusammengefasst sind. Die drei Leiteinrichtungen 14 sind über Winkelstege 28 verbunden zur Bildung einer geschlossenen Baueinheit 29. Bei der Montage kann die vorgefertigte Baueinheit 29 vorteilhaft automatisiert in die entsprechenden Öffnungen 20 des Plantenträgers 3 eingepasst werden. Weiterhin verdeutlicht die 3 Einzelheiten der Ölfangschale 15 sowie deren Aufbau. Im Betriebszustand gelangt eine Teilmenge des fliehkraftbedingt die Baueinheit 29 beaufschlagenden Schmieröls über eine Sammelöffnung 30 in den Stutzen 18 der Ölfangschale 15. Der zylindrisch gestaltete Zuführabschnitt 19 der Ölfangschale 15 zeigt die Raststruktur 21 sowie eine der axial verlaufenden Spreizausnehmungen 22, durch die sich ein elastischer Zuführabschnitt 19 ergibt, der die Montage der Baueinheit 29 vereinfacht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebe
- 2
- Planetenradsatz
- 3
- Planetenträger
- 4
- Wälzlager
- 5
- Antriebswelle
- 6
- Ausnehmung
- 7
- Planetenradbolzen
- 8
- Planetenrad
- 9
- Lagerung
- 10
- Sonnenrad
- 11
- Hohlrad
- 12
- Käfig
- 13
- Wälzkörper
- 14
- Leiteinrichtung
- 15
- Ölfangschale
- 16
- Zwischenspalt
- 17
- Hohlradträger
- 18
- Stutzen
- 19
- Zuführabschnitt
- 20
- Öffnung
- 21
- Raststruktur
- 22
- Spreizausnehmung
- 23
- Konus
- 24
- Fase
- 25
- Sackbohrung
- 26
- Ölschleuderkante
- 27
- Radialbohrung
- 28
- Winkelsteg
- 29
- Baueinheit
- 30
- Sammelöffnung
- 31
- Wulst
- 32
- Vertiefung
- A
- Schmiermittelführung
- Z
- Einzelheit aus 1
