Bezeichnung der Erfindung
Ölfangringscheibe für einen Planetenradträger Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ölfangringscheibe für einen Planetenradträger, mit einem ringscheibenartig ausgebildeten Grundkörper der einen Innen- randbereich aufweist, der als solcher eine Mittenöffnung umsäumt, wobei der Grundkörper in einem radial von außen her an die Mittenöffnung angrenzenden Bereich eine Ringtasche bildet, zum Aufgriff von Schmierstoff aus dem Bereich der Mittenöffnung.
Aus DE 195 34 791 A1 ist eine Planetenradträgeranordnung bekannt, welche mit einer Ölfangringscheibe versehen ist, die als solche aus einem Flachmateri- al gefertigt und auf die Stirnfläche eines Planetenradträgers aufgesetzt ist. Diese Ölfangringscheibe ist mit einer Mittenöffnung versehen. Diese Mittenöffnung wird von einer Ringtasche umsäumt durch welche Schmierstoff aufgegriffen werden kann. Der aufgegriffene Schmierstoff wird zu Kanälen geführt die in der Stirnfläche des Planetenradträgers ausgebildet und durch die Ölfangscheibe abgedeckt sind. Über diese in dem Planetenradträger ausgebildeten Kanäle gelangt der Schmierstoff zu Planetenradachsen die in dem Planetenradträger verankert sind.
Aus DE 10 2005 054 084 A1 ist ebenfalls ein Planetenradträger mit einem Öl- fangring bekannt. Dieser Ölfangring bildet ein Rinnenprofil dessen Rinnenöffnung der Umlaufachse des Planetenradträgers zugewandt ist. An das Rinnenprofil sind an der dem Planetenradträger zugewandten Seite des Ölfangringes Ölführungszapfen angeformt, die als solche Ölführungskanäle bilden, über wel-
che das von dem Rinnenprofil aufgegriffene Öl in den Bereich von Lagerzapfen des Planetenradträgers geführt werden kann.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen anzugeben, durch welche es möglich wird, eine Ölfangstruktur für einen Planetenradtrager zu schaffen die unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten vorteilhaft herstellbar ist, die sich durch einen hinreichend robusten Aufbau auszeichnet und durch welche eine effiziente Schmierstoffzufuhr in den Bereich der Planetenradachsen gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Ölfangringscheibe zum Aufsatz auf einen Planetenradträger, mit:
- einem Ringscheibenkorpus mit einem Außenrand,
- einer Sitzfläche über welche der Ringscheibenkorpus auf dem Planetenrad- träger sitzt,
- einer Mittenöffnung die von einem Innenrand umsäumt ist,
- einer Ringtasche die sich in einem zwischen der Sitzfläche und dem Innenrand verlaufenden Ringbereich um die Mittenöffnung herum erstreckt und sich unter Bildung eines zwischen dem Innenrand und der Stirnfläche des Planeten- radträgers verlaufenden Zutrittsspaltes axial über die Sitzfläche erhebt, zum Aufgriff von Schmierstoff der als solcher in den Bereich der Mittenöffnung gelangt,
- wobei die Ringtasche in ihrem der Mittenöffnung abgewandten und an die Sitzfläche angrenzenden Bodenbereich in Umfangsrichtung abfolgend radial ausbauchende Taschensegmente aufweist die sich von jenem die Mittenöffnung umsäumenden Innenrand radial auswärts bis auf das Radialniveau der Planetenradachsen des Planetenradträgers erstrecken, und
- wobei die Ringtasche in ihrem dem Planetenradträger zugewandten Seitenbereich zum Planetenradträger hin offen und hierbei vom Planetenradträger selbst begrenzt ist.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Ölfangstruktur zu schaffen, die sich durch eine niedrige axiale Bauhöhe auszeichnet und durch welche auf besonders wirkungsvolle und zuverlässige Weise eine Schmierölversorgung der Planetenradachsen erreicht werden kann. In vorteilhafter Weise fungieren hierbei die Ausbauchungen der Ringtasche als Ölführungskanäle, sowie als Trichter und Speicherstrukturen.
Die erfindungsgemäße Ölfangringscheibe eignet sich in besonders vorteilhafter Weise für die Unterstützung der Schmierung von Planetenradsätzen bei hoch- kompakten Planetenradgetrieben für schnell drehende Elektroantriebssysteme. Soweit das entsprechende Getriebe mehrere Planetenradstufen, insbesondere auch ein Achsdifferentialgetriebe umfasst, kann an jeden umlaufenden Plane- tenradträger eine erfindungsgemäße Ölfangringsscheibe angesetzt werden. Die erfindungsgemäße Ölfangringscheibe kann so gestaltet werden, dass durch diese die Schmierung der Planetenradachsen eines vierfach bestückten Stirn- raddifferentiales, also einem Stirnraddifferential mit vier Planetenradpaaren ermöglicht wird. Hierzu wird die Lage der radial ausbauchenden Ringtaschensegmente so abgestimmt, dass die radial am weitesten ausbauchenden Zonen der Ringtaschensegmente entsprechend mit den Achsen der Planetenräder übereinkommen. Jedem Planetenradpaar ist damit eine sich aus zwei Ringtaschensegmenten zusammensetzende Doppelbauchtasche zugeordnet. Zwischen zwei in Umfangsrichtung abfolgenden Doppelbauchtaschen befindet sich ein Verbindungsbereich mit einer radial einwärts, d.h. zur Umlaufachse hin kon- vex gewölbten Bodenwandung.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Grundkörper derart dimensioniert, dass sich der Außenrand über den Hüllkreis der vom Planetenradträger getragenen Planetenräder erhebt. Hierdurch wird es möglich, mit dem Randbereich der Ölfangringscheibe in den Ölsumpf einer entsprechenden Getriebeeinrichtung einzutauchen und damit Schmierstoff aufzuwerfen der über die Ringtasche aufgegriffen werden kann. Vorzugsweise ist die Ölfangringscheibe in ihrem Außenrandbereich mit einem Randsteg versehen.
Durch diesen Randsteg wird die Schöpfwirkung der Ölfangringscheibe erhöht und zudem der Randbereich ausgesteift. Der Randsteg ist hierbei vorzugsweise derart ausgebildet, dass dieser sich durchgängig entlang des Außenrandes erstreckt. In den Randsteg können Durchtrittskanäle eingeformt werden. Durch diese Durchtrittskanäle kann das vom Innenbereich des Randsteges aufgegriffene Öl definiert abgeschleudert werden. Es ist auch möglich, den Randsteg mit anderweitigen Geometrien zu versehen, durch welche die Ölaufgriffscharakte- ristik abgestimmt wird. So ist es beispielsweise möglich, größere Ölmengen aufzugreifen, indem der Randsteg mehrere in Umfangsrichtung abfolgende Schaufelflanken bildet die unter einem geringen Anstellwinkel in den Ölsumpf eintauchen und das untergriffene Öl radial einwärts verlagern und ggf. im Zusammenspiel mit anderweitigen Umgebungsgeometrien in den Bereich der Mittenöffnung drängen. Der Öltransport in den Bereich der Mittenöffnung kann dabei auf Grundlage unterschiedlicher Transportprinzipien erfolgen. Bei niedri- gen Drehzahlen wird das aufgegriffen Öl zunächst aus dem Sumpf ausgehoben und kann dann an der Ölfangringscheibe abfließen und in den Bereich der Mittenöffnung abtropfen. Bei höheren Geschwindigkeiten wird das aufgegriffene Öl in den Umgebungsbereich der Ölfangringscheibe abgeschleudert und vorzugsweise durch Umgebungsstrukturen zumindest teilweise in den Bereich der Mit- tenöffnung abgeleitet. In der dem Planetenradträger abgewandten Vorderseite der Ölfangringscheibe können weiterhin Oberflächenstrukturen, insbesondere Rillenstrukturen ausgebildet sein durch welche sich aufgrund der Viskosität, der Trägheit und des Benetzungsvermögens des Schmierstoffes eine ausgeprägte Ölförderung zur Mittenöffnung hin ergibt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind im Bereich der Taschensegmente Rinnenzapfen ausgebildet, die über die Sitzfläche des Grundkörpers axial hervorkragen und in verbautem Zustand in die Lagerzapfen der Planetenräder eintauchen. Die Rinnenzapfen können so dimen- sioniert sein, dass diese mit einem gewissen Presssitz in die Lagerzapfen eintauchen und dabei zur Sicherung der Ölfangringscheibe an dem Planetenradträger beitragen. An den Rinnenzapfen können Rastmittel ausgebildet sein die mit einer Gegenstruktur der Lagerzapfen, beispielsweise einer Rechtecknut in
Eingriff treten. Die Rinnenzapfen sind so ausgerichtet, dass die Rinnenöffnungen radial nach innen weisen. Der Rinnenboden geht in den ausbauchenden Bodenbereich des jeweiligen Ringtaschensegments über. An der Olfangringscheibe können auch anderweitige Befestigungsstrukturen ausgebildet sein, über welche die Olfangringscheibe an dem Planetenradträger gesichert werden kann. Diese Befestigungsstrukturen können insbesondere als Rasklauen ausgebildet sein die an entsprechenden Gegengeometrien des Pla- netenradträgers angreifen. Insbesondere im Bereich des Außenrandes der Ringscheibe können Klammerstrukturen ausgebildet sein welche an dem Planetenradträger formschlüssig verrasten können.
An der Olfangringscheibe können in vorteilhafter Weise Durchbrechungen, insbesondere Bohrungen von kreiszylindrischem Querschnitt ausgebildet sein, zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, wobei die Durchbrechungen vorzugsweise derart bemessen sind, dass die Befestigungsmittel in den Durchbrechungen seitliches Spiel erhalten. Hierdurch wird es möglich, die Olfangringscheibe zunächst über die Rinnenzapfen weitgehend unverspannt und selbstzentriert an dem Planetenradträger zu befestigen. Über die Befestigungsmittel kann dann die Olfangringscheibe ohne Einleitung radialer Kräfte auf den Planetenradträger gespannt werden. Diese Befestigungsmittel können als Niete, insbesondere Niethülsen ausgebildet sein. Die Einleitung der durch diese Befestigungsmittel aufgebrachten Spannkräfte erfolgt vorzugsweise großflächig durch entsprechende dimensionierte Kopfauflageflächen der Befestigungsmittel oder durch Unterlegscheiben. Es ist möglich, die Olfangringscheibe im Umgebungsbereich der zur Aufnahme der Befestigungsmittel vorgesehenen Zonen verdickt auszubilden.
An dem Ringscheibenkorpus können auch Haltestrukturen ausgebildet sein, durch welche wiederum die Befestigungsmittel eine Verliersicherung erhalten. So ist es möglich, in dem zur Aufnahme der Befestigungsmittel vorgesehenen Bereich eine Schnapprandstruktur auszubilden, in welche der Kopfbereich des Befestigungsmittels eintaucht, so dass das Befestigungsmittel nicht nur die Öl-
fangringscheibe sichert, sondern für den unwahrscheinlichen Fall der betriebsbedingten Lockerung noch an der Olfangringscheibe gehalten ist.
Die Olfangringscheibe ist vorzugsweise als Kunststoffspritzbauteil gefertigt. Etwaige zur Realisierung von Rastgeometrien erforderliche Hinterschnitte sind vorzugsweise so gestaltet, dass diese über kurze Schieberwege freigegeben werden können. Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht es grundsätzlich die Olfangringscheibe als hinterschnittfreies Bauteil zufertigen, so dass ein entsprechendes Formwerkzeug durch axiale Verlagerung der Formhälften geöffnet und geschlossen werden kann.
Das erfindungsgemäße Konzept eignet sich in vorteilhafter Weise auch für die Fertigung der Olfangringscheibe als Blechumformteil. Die erfindungsgemäß zunächst einseitig offene und erst in verbautem Zustand seitlich durch den Pla- netenradträger begrenzteRingtasche kann durch einen entsprechenden Pressstempel gefertigt werden.
Es ist auch möglich, die Olfangringscheibe als Werkstoffverbundbauteil, insbesondere als Metall/Kunststoffverbundbauteil zu fertigen. Hierzu kann beispiels- weise der Scheibenkorpus aus einem Blechmaterial gefertigt sein an welchen die Ringtasche und vorzugsweise auch die in die Planetenradachsbolzen eintauchenden Rinnenzapfen angespritzt sind. Durch die angespritzt Kunststoffstruktur können auch Filigrangeometrien verwirklicht werden durch welche beispielsweise ein relativ dichter Sitz der Olfangringscheibe auf der Stirnfläche des Planetenradträgers erreicht wird.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Olfangringscheibe in einem an einen Planetenradträger angebundenen Zustand; Figur 2 eine perspektivische Darstellung der Olfangringscheibe nach Figur
1 mit Blick auf deren zur Ölführungstaschenbildung herangezogene Rück- oder Innenseite;
Figur 3a eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Quer- Schnitts der erfindungsgemäßen Olfangringscheibe in montiertem
Zustand,
Figur 3b eine Detaildarstellung zur Veranschaulichung der Befestigung der erfindungsgemäßen Olfangringscheibe an dem Planetenradträger.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Olfangringscheibe dargestellt, die als solche an einen Planetenradträger 1 angebunden ist, um die im Inneren des Pla- netenradträgers 1 befindlichen Lagerstellen der in dieser Darstellung nicht weiter erkennbaren Planetenräder hinreichend mit Schmierstoff zu versorgen.
Die erfindungsgemäße Olfangringscheibe umfasst einen Ringscheibenkorpus mit einem Au ßenrand 2 und einer Sitzfläche 3 über welche der Ringscheiben- korpus auf der Stirnfläche des Planetenradträgers 1 sitzt. Die Olfangringscheibe bildet eine Mittenöffnung 4 die von einem Innenrand 5 umsäumt ist. Die Olfangringscheibe bildet weiterhin eine Ringtasche 6 die sich in einem zwischen der Sitzfläche 3 und dem Innenrand 5 verlaufenden Ringbereich um die Mittenöffnung 4 herum erstreckt und sich unter Bildung eines zwischen dem Innenrand 5 und dem Planetenradträger 1 verlaufenden Zutrittsspaltes axial über die Stirnfläche des Planetenradträgers 1 erhebt, zum Aufgriff von Schmierstoff der als solcher in den Bereich der Mittenöffnung 4 gelangt.
Die Ringtasche 6 zeichnet sich dadurch aus, dass diese in ihrem der Mittenöffnung 4 abgewandten und an die Sitzfläche 3 angrenzenden Bodenbereich in Umfangsrichtung abfolgend radial ausbauchende, zum Planetenradträger 1 hin offene Taschensegmente 7, 8 aufweist die sich von jenem die Mittenöffnung 4 umsäumenden Innenrand 5 radial auswärts bis auf das Radialniveau der Plane- tenradachsen X7, X8 des Planetenradträgers 1 erstrecken.
Die Ringtasche 6 wird einerseits durch den Ringscheibenkorpus und anderer- seits unmittelbar von der Stirnwand des Planetenradträgers 1 begrenzt. Die Ringtasche 6 liegt damit ihrem dem Planetenradträger 1 zugewandten Seitenbereich zum Planetenradträger 1 hin offen, wird also hiervon nicht durch eine weitere Wandung getrennt. Dies erlaubt es, die Ringtasche durch ein Werkzeug, insbesondere einen Formabschnitt zu fertigen, der axial von dem gebilde- ten Bauteil abgehoben werden kann.
Der Grundkörper ist derart dimensioniert, dass sich der Außenrand 2 über den Hüllkreis der vom Planetenradträger 1 getragenen Planetenräder erhebt. Entlang des Au ßenrandes 2 verläuft ein Randsteg 9 der über einen gerundeten Übergangsbereich in den im wesentlichen planen und die Sitzfläche 3 umfassenden Bereich des Grundkörpers übergeht.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft der Randsteg 9 durchgängig entlang einer zur Umlaufachse des Planetenradträgers 1 konzentrischen Kreisbahn. In den Randsteg 9 sind mehrere Durchtrittskanäle 10 eingeformt. Die Durchtrittskanäle 10 sind hier zu Dreiergruppen gruppiert. Zwischen diesen Dreiergruppen bestehen größere Winkelabstände als zwischen den Durchtrittskanälen 1 0 innerhalb einer Dreiergruppe. Die Durchtrittskanäle sind derart dimensioniert, dass sich diese aufgrund einer Kapillarwirkung beim Eintauchen in den Ölsumpf füllen und das aufgegriffene Öl auch außerhalb des Ölsumpfes mitschleppen bis dieses aufgrund von Fliehkraftwirkung abgeschleudert wird.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, sind im Bereich der Taschensegmente 7, 8 an den Ringscheibenkorpus Rinnenzapfen 1 1 angeformt die über die Sitzfläche 3 des Grundkörpers axial hervorkragen und in verbautem Zustand (vgl. Fig. 3) in die Lagerzapfen der Planetenräder eintauchen. Die hier gezeigte Variante dient der Schmierstoffversorgung eines vierfach bestückten Stirnraddifferentiales. Die hier erkennbare in ihrem verlauf in Umfangsrichtung radial alternierend ausbauchende Ölfangtasche wird im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen erst bei An- bindung an den Planetenradträger, d.h. an den Differentialkorb gebildet. Die erfindungsgemäße Struktur ist axial entformbar. Die frontale Struktur der Öl- fangringscheibe ermöglicht Ölversammlungen an den Stellen der Achsen X1 , X2 der Planetenradbolzen aufgrund der Fliehkraftwirkung.
Die in Axialrichtung der Umlaufachse X3 der Ölfangringscheibe gemessene Tiefe t der Ringtasche 6 ist relativ gering und entspricht bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel in etwa dem halben Durchmesser der zur Aufnahme der Rinnenzapfen vorgesehenen Bohrungen der Planetenradlagerbolzen. Die Taschensegmente 7, 8 sind radial nach außen hin von der„radial wellig" verlaufenden Bodenwandung W begrenzt. Diese Bodenwandung bildet für jedes Taschensegment 7, 8 eine Sammelzone die in die Innenkehle 7a, 8a des entspre- chenden Rinnenzapfens 1 1 mündet. Zwischen jedem Rinnenzapfen 1 1 bildet die radial wellige Bodenwandung W konvex einwärts ausbauchende Übergangswellen. Die zwischen diesen Übergangswellen liegenden, auf den Ta- schensegmentinnenraum bezogen konkaven Wellentäler münden in die Innenkehlen 7a, 8a der Rinnenzapfen. Die hier gezeigte Ausführungsform dient der Schmierstoffversorgung eines vierfachbestückten Stirnraddifferentiales. Bei einem derartigen Umlaufrädergetriebe ist der Abstand zwischen den Achsen X1 , X2 der Planetenräder eines Stirnradpaares geringer als der Abstand zwischen der Achse eines Planetenrades und der Achse des benachbarten Planetenrades des benachbarten Stirn radpaares. Der Wandungsbereich, der Um- fangswandung W der als solcher die größeren Abstände zwischen abfolgenden Rinnenzapfen 1 1 überbrückt bauch hierbei weiter zur Umlaufachse X3 hin aus als jener Abschnitt der Umfangswandung W die sich zwischen zwei enger benachbarten Rinnenzapfen 1 1 erstreckt. Die Wellenberge der durch die Um-
fangswandung W definierten„kurzen Wellen" in radialer Richtung weiter außen als die Wellenberge der„langen Wellen".
In Figur 3a ist der Aufbau eines als Differentialgetriebe fungierenden Planeten- radgetriebes dargestellt. In dem Planetenradträger 1 sind die Planetenradbolzen 12 verankert. Auf diesen Planetenradbolzen 1 2 sind jeweils Planetenräder 13 gelagert. Der Planetenradträger ist als dickwandiges Tiefziehbauteil gefertigt und bildet eine Glocke welche die Innenmechanik der Umlaufgetriebeeinrichtung umhaust. Die Versorgung der Lagerstellen der Planetenräder 13 mit Schmierstoff erfolgt durch Zuleitung von Schmierstoff in den Innenbereich der Planetenradbolzen 12. Diese Zuleitung des Schmierstoffes wird durch die erfindungsgemäß gestaltete Ölfangringscheibe bewerkstelligt. Diese Ölfangring- scheibe sitzt mit ihrer Sitzfläche 3 auf einer Stirnfläche des Planetenradträgers 1 auf.
An der Innenseite der Ölfangringschale sind die vorangehend genannten Rinnenzapfen 1 1 ausgebildet. Diese Rinnenzapfen 1 1 tauchen in die Zentralbohrung 12a des Planetenradbolzens 1 2 ein und führen damit das im jeweiligen Tasschensegment 7, 8 gefangene Öl in die Zentralbohrung 12a. Die Taschen- Segmente 7, 8 weisen radial nach außen ausbauchende Taschenbodenzonen 7a, 8a auf. Jene die Taschensegmente 7, 8 umfassende Ringtasche 6 ist in ihren dem Planetenradträger 1 zugewandten Seitenbereich zum Planetenradträger 1 hin offen und wird damit vom Planetenradträger 1 selbst begrenzt. Die Ringtasche 6 erstreckt sich in einem zwischen der Sitzfläche 3 und dem Innenrand 5 verlaufenden Ringbereich um die Mittenöffnung herum. Jene die Ringtasche 6 nach vorne begrenzende Wandung erhebt sich unter Bildung eines zwischen dem Innenrand 5 und dem Planetenradträger 1 verlaufenden Zutrittsspaltes Z axial über die Sitzfläche 3. Der Zutrittsspalt Z ermöglicht den Aufgriff von Schmierstoff der als solcher in den Bereich der Mittenöffnung gelangt. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ölfangringscheibe aus einem Kunststoffmaterial gefertigt.
Wie aus Figur 3b ersichtlich sind in der Ölfangringscheibe Durchbrechungen 14 vorgesehen, zur Aufnahme von Befestigungsmitteln 15. Die Durchbrechungen 14 sind derart bemessen, dass die Befestigungsmittel 15 in den Durchbrechungen 14 seitliches Spiel erhalten und damit keine radialen Spannungen in die Ölfangringscheibe einkoppeln. Die Befestigungsmittel 15 sind hier als Buchsen ausgeführt. Der Außendurchmesser dieser Buchsen ist kleiner als die entsprechende Durchbrechung 14. Damit kann sich die Ölfangringscheibe „einschwimmen", und selbst weitgehend verspannungsfrei an dem Planetenradträ- ger 1 zentrieren.