DE102020211296A1

DE102020211296A1 - Planetenradsatz und Getriebe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020211296A1
Application number: DE102020211296.7A
Authority: DE
Inventors: Patrick Klein
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-09-09
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2022-03-10

Abstract

Planetenradsatz (P) mit einem Planetenträger (PT), an dem mehrere Planetenbolzen (PB) angeordnet sind, wobei an jedem der Planetenbolzen (PB) ein Planetenrad (PR) drehbar gelagert ist, wobei am Planetenträger (PT) eine Ölfangschale (S) mit einem einschaligen Aufbau befestigt ist, wobei die Ölfangschale (S) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass von radial innen zugeführtes Öl in einem axialen Spalt (SP) zwischen dem Planetenträger (PT) und der Ölfangschale (S) aufgefangen wird und dadurch zu einem Innendurchmesser (PBI) jedes der Planetenbolzen (PB) gelangt, und ausgehend von diesem Innendurchmesser (PBI) durch Bohrungen (PBB) in den Planetenbolzen (PB) zur Planetenrad-Lagerung (NL) geleitet wird, wobei die Ölfangschale (S) radial außerhalb der Planetenbolzen (PB) an einer am Planetenträger (PT) ausgebildeten Ringfläche mittels einer Reibschlussverbindung befestigt ist; sowie Getriebe (G) mit einem solchen Planetenradsatz (P).

Description

Die Erfindung betrifft einen Planetenradsatz mit einem Planetenträger, an dem mehrere Planetenbolzen angeordnet sind, wobei an jedem Planetenbolzen ein Planetenrad drehbar gelagert ist, und wobei an dem Planetenträger eine Ölfangschale befestigt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Planetenradsatz.
Ölfangschalen zur Zufuhr von Öl zur Planetenradlagerung eines Planetenradsatzes sind im Stand der Technik bekannt. Aufgabe einer Ölfangschale ist es, radial abgeschleudertes Öl aufzufangen und in eine Axialbohrung der Planetenbolzen einzuleiten. Aus der Axialbohrung der Planetenbolzen gelangt das Öl durch Radialbohrungen zu auf den Planetenbolzen angeordneten Lagern, sodass diese Lager durch das Öl geschmiert werden.
Um ausreichend Öl aufzufangen werden Ölfangschalen häufig zweischalig ausgeführt, wie beispielsweise in der DE 10 2016 206 745 A1 dargestellt. Durch einen solchen zweischaligen Aufbau kann zwischen den zwei Schalen aufgefangenes Öl gezielt zu Schmierstellen geleitet werden. Allerdings weisen derartige zweischalige Ölfangschalen einen erhöhten Raumbedarf auf.
Aus der DE 103 07 221 A1 ist ein Planetenradträger bekannt, an dem ein einschaliges Ölfangblech befestigt ist. Das Ölfangblech ist an einem Hinterschnitt des Planetenradträgers eingerollt, wobei die Verrollung weitgehend öldicht ausgeführt ist. Dadurch wird eine übermäßige Leckage zwischen Ölfangblech und Planetenradträger vermieden, welche vor allem durch einen Staudruck des Öls zwischen Ölfangblech und Planetenradträger hervorgerufen werden kann. Allerdings ist das Einrollen des Ölfangblechs am Planetenradträger aufwändig.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung einen Planetenradsatz mit einer Ölfangschale bereitzustellen, welcher sich durch einen kompakten Aufbau, durch eine hohe Funktionssicherheit der Planetenradschmierung und durch eine einfache Montage der Ölfangschale auszeichnet.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Planetenradsatz mit einem Planetenträger vorgeschlagen. An dem Planetenträger sind mehrere Planetenbolzen angeordnet, wobei an jedem der Planetenbolzen ein Planetenrad drehbar gelagert ist, beispielsweise mittels je eines Nadellagers. Am Planetenträger ist eine Ölfangschale befestigt, welche einen einschaligen Aufbau aufweist. Die Ölfangschale ist derart ausgebildet und angeordnet, dass von radial innen zugeführtes Öl in einem axialen Spalt zwischen dem Planetenträger und der Ölfangschale aufgefangen wird. Dieser Spalt ist nach radial außen hin verschlossen, sodass sich das derart aufgefangene Öl in dem Spalt aufstaut, bis es zu einem Innendurchmesser der Planetenbolzen gelangt. Ausgehend von dem Innendurchmesser der Planetenbolzen gelangt das Öl durch Bohrungen in den Planetenbolzen zur Lagerung des auf diesem Planetenbolzen gelagerten Planetenrads.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Ölfangschale radial außerhalb der Planetenbolzen an einer am Planetenträger ausgebildeten Ringfläche befestigt ist, und zwar mittels einer Reibschlussverbindung. Eine solche Reibschlussverbindung ist deutlich einfacher herzustellen als das Einrollen an einem Hinterschnitt des Planetenradträgers. Zudem kann der Staudruck im Spalt zwischen Planetenträger und Ölfangschale zu einer selbstverstärkenden Dichtwirkung der Reibschlussverbindung genutzt werden, sodass eine hohe Funktionssicherheit der Planetenradschmierung gewährleistet ist. Durch den einschaligen Aufbau der Ölfangschale wird zudem ein besonders kompakter Aufbau erzielt.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung ist an der Ölfangschale ein Kragen ausgebildet, welcher sich in axialer Richtung erstreckt und zum Planetenträger gerichtet ist. Ferner ist am Planetenträger ein axialer Vorsprung ausgebildet, welcher sich ebenfalls in axialer Richtung erstreckt und zur Ölfangschale gerichtet ist. An dem axialen Vorsprung ist die Ringfläche des Planetenträgers ausgebildet. Die Reibschlussverbindung wird in einer solchen Ausgestaltung durch eine Innenfläche des Kragens und durch die Ringfläche des Vorsprungs gebildet. Eine solche Ausgestaltung ist einfach zu fertigen und zu montieren.
Vorzugsweise erstreckt der axial gerichtete Vorsprung des Planetenträgers in axialer Richtung in gerader Linie. Die Reibschlussverbindung an der Ringfläche bildet also keine Konus-Verbindung. Dadurch wird eine einfache Montierbarkeit der Ölfangschale am Planetenträger und gleichzeitig eine gute Dichtwirkung gewährleistet.
Vorzugsweise ist die Ölfangschale aus Kunststoff gefertigt, wobei an einem Innendurchmesser des axial hervorstehenden Kragens der Ölfangschale eine Verdickung ausgebildet ist. Zum Befestigen der Kunststoff-Ölfangschale am Planetenträger wird die Ölfangschale axial auf die Ringfläche am Planetenträger aufgeschoben. Dabei wird die Verdickung verdrängt, sodass die Reibschlussverbindung zwischen Planetenträger und Ölfangschale verbessert wird.
Vorzugsweise sind an der Ringfläche am axialen Vorsprung des Planetenträgers mehrere Rillen angeordnet, oder die Ringfläche ist aufgeraut. Beim Fügen der Ölfangschale am axialen Vorsprung des Planetenträgers gräbt sich die Verdickung in die Rillen, bzw. in die raue Oberfläche ein. Dadurch wird einerseits die Reibschlussverbindung verbessert, andererseits die Dichtwirkung durch den im Spalt herrschenden Öldruck verstärkt.
Vorzugsweise ist die Ölfangschale zusätzlich zur Reibschlussverbindung mittels an der Ölfangschale ausgebildeten Schnapphaken befestigt. Die Schnapphaken sind dabei radial innerhalb der Planetenbolzen angeordnet, und umgreifen einen Innendurchmesser des Planetenträgers. Durch eine solche Konstruktion wird die mechanische Belastung der Reibschlussverbindung reduziert, da ein Teil der Fliehkräfte durch die Schnapphaken abgestützt wird. Durch die Anordnung der Schnapphaken innerhalb der Planetenbolzen haben diese keinen Einfluss auf die Schmierölzufuhr zu den Planetenlagern. Im Gegensatz zu einer Lösung, bei der Schnapphaken in ein Lochbild des Planetenträgers eingeführt werden müssen, ist die Befestigung über Schnapphaken an einem Innendurchmesser des Planetenträgers deutlich vereinfacht.
Vorzugsweise sind an der Ölfangschale keine axialen Fortsätze zur Führung des Öls in die Planetenbolzen ausgebildet. Dadurch wird ein besonders einfacher Aufbau der Ölfangschale ermöglicht. Die gleichmäßige Verteilung des Öl in die Planetenbolzen-Innendurchmesser ergibt sich durch die Stauwirkung des Öls im Spalt zwischen Planetenträger und Ölfangschale.
Der Planetenradsatz kann Bestandteil eines Getriebes für ein Kraftfahrzeug sein, beispielsweise für ein Automatikgetriebe.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einem Planetenradsatz;
2 bis 4 eine Ausgestaltung einer Reibschlussverbindung zwischen einem Planetenträger und einer Ölfangschale;
5 und 6 je eine Ansicht einer zusätzlichen Befestigung der Ölfangschale am Planetenträger;
7 und 8 je eine Ansicht der am Planetenträger befestigten Ölfangschale; und
9 eine Ansicht des Planetenträgers.

1 zeigt einen Halbschnitt eines Planetenradsatzes P als Bestandteil eines Getriebes G. Der Planetenradsatz P weist ein Sonnenrad PS auf, welches mit einer Hohlwelle W verbunden ist. Die Hohlwelle W ist um eine Achse X drehbar gelagert. Das Sonnenrad PS kämmt mit mehreren Planetenrädern PL. Jedes der Planetenräder PL ist über Lager NL an einem Planetenbolzen PB drehbar gelagert. Die Planetenbolzen PB sind an einem Planetenträger PT befestigt. Die Planetenräder PR kämmen zudem mit einem Hohlrad PH des Planetenradsatzes P.
In der Darstellung gemäß 1 ist ein Minus-Planetenradsatz gezeigt. Bei einem Minus-Planetenradsatz kämmen die Planetenräder PR sowohl mit dem Sonnenrad PS als auch mit dem Hohlrad PH. Die vorliegende Erfindung wäre auch für einen sogenannten Plus-Planetenradsatz geeignet. Bei einem Plus-Planetenradsatz kämmt das Sonnenrad mit inneren Planetenrädern, welche nicht mit dem Hohlrad kämmen. Die inneren Planetenräder kämmen mit äußeren Planetenrädern, welche mit dem Hohlrad kämmen. Innere und äußere Planetenräder sind drehbar am Planetenträger gelagert.
Die Lager NL sind üblicherweise als Nadellager ausgeführt, und müssen geschmiert werden. Zur Versorgung der Lager NL mit Schmieröl ist an dem Planetenträger PT eine Ölfangschale S befestigt. Durch eine radiale Bohrung PS1 in der Welle W tritt Öl aus, welches aufgrund der Fliehkraft nach radial außen abgeschleudert wird. Das derart abgeschleuderte Öl gelangt in einen axialen Spalt SP zwischen der Ölfangschale S und dem Planetenträger PT, und sammelt sich in diesem Spalt SP an. Das derart gesammelte Öl gelangt zu einem Innendurchmesser PBI der Planetenbolzen PB, sodass sich am Innendurchmesser PBI ein Ölspiegel OL einstellt. Durch radiale Bohrungen PBB in den Planetenbolzen PB gelangt das Öl aus dem Innendurchmesser PBI zu den Lagern NL, sodass diese geschmiert werden. Der Ölfluss ausgehend von der Welle W in den Spalt SP ist in 1 durch Pfeile verdeutlicht.
Die Darstellung in 1 ist nur schematisch anzusehen. So ist beispielsweise die Axiallagerung der Planetenräder PR in 1 nicht dargestellt. Anstatt der Ölzufuhr in den Spalt SP durch aus der Welle W abgeschleudertes Öl kann dieses durch eine separate Ölzufuhr in den Spalt SP eingespritzt werden.
Für die Schmierölzufuhr zu den Lagern NL ist es wesentlich, dass durch die Ölfangschale S aufgefangenes Öl tatsächlich durch den Innendurchmesser PBI und die Bohrungen PBB zu den Lagern NL gelangt. Entweicht das Öl im Spalt SP radial außerhalb des Innendurchmesser PBI an der Schnittstelle zwischen Ölfangschale S und Planetenträger PT, so kann es zu einer Mangelschmierung der Lager NL kommen.
2 zeigt eine Schnittansicht einer reibschlüssigen Verbindung zwischen dem Planetenträger PT und der Ölfangschale S. An der Ölfangschale S ist ein axial hervorstehender Kragen SK ausgebildet, welcher an einem Innendurchmesser eine Verdickung SKP aufweist. Am Planetenträger PT ist ein axialer Vorsprung PTS ausgebildet, welcher an einer Ringfläche mehrere Rillen PTP aufweist. Der Kragen SK umgreift die Ringfläche des Vorsprungs PTS, sodass eine Reibschlussverbindung zwischen Kragen SK und der Ringfläche gebildet wird. 3 zeigt eine Detailansicht der Reibschlussverbindung im ungefügten Zustand, während 4 die Reibschlussverbindung im gefügten Zustand zeigt. Beim Fügen gräbt sich die Verdickung SKP in die Rillen PTP ein. Alternativ zu den Rillen PTP kann die Ringfläche des Vorsprungs PTS entsprechend aufgeraut sein.
Gelangt nun Öl in den Spalt SP, so wird das Öl aufgrund der Fliehkraft bei rotierendem Planetenträger PT radial nach außen gedrückt, und gelangt derart zur Reibschlussverbindung zwischen dem Kragen SK und dem Vorsprung PTS. Das Öl gelangt in den axialen Spalt zwischen dem Planetenträger PT und der Ölfangschale S. Durch die Fliehkraft baut sich in diesem Spalt ein Öldruck auf, durch den die Ölfangschale S vom Planetenträger PT weggedrückt wird. Durch diesen Öldruck wird jedoch die Keilwirkung zwischen den Rillen PTP, bzw. der rauen Oberfläche und der Verdickung SKP verstärkt, sodass die Dichtwirkung an dieser Stelle durch den Öldruck verbessert wird.
5 und 6 zeigen je eine Schnittansicht des Planetenträgers PT mit der Ölfangschale S. Darin ist ein an der Ölfangschale S ausgebildeter Schnapphaken SH dargestellt. Die Ölfangschale S weist mehrere solche Schnapphaken SH auf, welche um den Umfang der Ölfangschale S verteilt sind. Die Schnapphaken SK umgreifen einen Innendurchmesser des Planetenträgers PT, wie in der Darstellung gemäß 6 dargestellt ist. Die Schnapphaken SH bilden eine zusätzliche Befestigung der Ölfangschale S am Planetenträger PT; und verringern die mechanische Belastung der Reibschlussverbindung.
7 und 8 zeigen je eine Ansicht des Zusammenbaus von Planetenträger PT (ohne Planetenbolzen PB) und der Ölfangschale S. In 7 und 8 ist die Verteilung der Schnapphaken SH am Umfang des Zusammenbaus deutlich zu erkennen.
9 zeigt eine Frontansicht des Planetenträger PT ohne die Ölfangschale S. Der Planetenträger PT weist am Innendurchmesser mehrere Nuten PTA auf, welche als Schnittstelle und Ausrichtung der Ölfangschale S am Planetenträger PT dienen.
Bezugszeichenliste

G: Getriebe
P: Planetenradsatz
PS: Sonnenrad
W: Welle
PS1: Radiale Bohrung
X: Achse
PR: Planetenrad
PH: Hohlrad
NL: Lager
PB: Planetenbolzen
PBI: Innendurchmesser
PBB: Radiale Bohrung
OL: Ölspiegel
PT: Planetenträger
PTA: Nut
PTS: Vorsprung
PTP: Rillen
AS: Anlaufscheibe
S: Ölfangschale
SK: Kragen
SKP: Verdickung
SP: Spalt
SH: Schnapphaken

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016206745 A1 [0003]
DE 10307221 A1 [0004]

Claims

Planetenradsatz (P) mit einem Planetenträger (PT), an dem mehrere Planetenbolzen (PB) angeordnet sind, wobei an jedem der Planetenbolzen (PB) ein Planetenrad (PR) drehbar gelagert ist, - wobei am Planetenträger (PT) eine Ölfangschale (S) mit einem einschaligen Aufbau befestigt ist, - wobei die Ölfangschale (S) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass von radial innen zugeführtes Öl in einem axialen Spalt (SP) zwischen dem Planetenträger (PT) und der Ölfangschale (S) aufgefangen wird und dadurch zu einem Innendurchmesser (PBI) jedes der Planetenbolzen (PB) gelangt, und ausgehend von diesem Innendurchmesser (PBI) durch Bohrungen (PBB) in den Planetenbolzen (PB) zur Planetenrad-Lagerung (NL) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölfangschale (S) radial außerhalb der Planetenbolzen (PB) an einer am Planetenträger (PT) ausgebildeten Ringfläche mittels einer Reibschlussverbindung befestigt ist.
Planetenradsatz (P) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - an der Ölfangschale (S) ein in Richtung des Planetenträgers (PT) axial hervorstehenden Kragen (SK) ausgebildet ist, - wobei am Planetenträger (PT) ein in Richtung der Ölfangschale (S) gerichteter axialer Vorsprung (PTS) gebildet ist, welcher die Ringfläche aufweist, und - wobei die Reibschlussverbindung durch eine Innenfläche des Kragens (SK) und durch die Ringfläche des Vorsprungs (PTS) gebildet ist.
Planetenradsatz (P) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der axial gerichtete Vorsprung (PTS) in axialer Richtung in gerader Linie erstreckt.
Planetenradsatz (P) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölfangschale (S) aus Kunststoff gefertigt ist, wobei an einem Innendurchmesser des axial hervorstehenden Kragens (SK) eine Verdickung (SKP) ausgebildet ist.
Planetenradsatz (P) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ringfläche des Vorsprungs (PTS) mehrere Rillen (PTP) angeordnet sind, um die Reibung an der Ringfläche zu erhöhen.
Planetenradsatz (P) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringfläche des Vorsprungs (PTS) aufgeraut ist, um die Reibung an der Ringfläche zu erhöhen.
Planetenradsatz (P) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölfangschale (S) zusätzlich zur Reibschlussverbindung mittels an der Ölfangschale (S) ausgebildeten Schnapphaken (SH) am Planetenträger (PT) befestigt ist, wobei die Schnapphaken (SH) radial innerhalb der Planetenbolzen (PB) angeordnet sind und einen Innendurchmesser des Planetenträgers (PT) umgreifen.
Planetenradsatz (P) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ölfangschale (S) keine axialen Fortsätze zur Führung des Öls in die Planetenbolzen (PB) ausgebildet sind.
Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch einen Planetenradsatz (P) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.