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Die Erfindung betrifft einen Planetenbolzen für ein Planetengetriebe eines Kraftfahrzeuges, mit zwei einen gemeinsamen Hohlraum umgreifenden sowie miteinander verschweißten Segmenten, wobei eine durch beide Segmente gebildete zylindrische Außenfläche (des Planetenbolzens) eine Wälzbahn für Wälzkörper ausbildet / aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Planetengetriebe an sich, mit dem in einem Planetenträger aufgenommenen Planetenbolzen sowie einem auf diesem Planetenbolzen wälzgelagerten Planetenrad.
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Gattungsgemäße, aus mehreren Teilsegmenten zusammengesetzte Planetenbolzen sind bereits aus dem Stand der Technik in Form der
US 8 303 461 B2 bekannt.
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Diese aus dem Stand der Technik bekannten Systeme gilt es jedoch weiter herstellungstechnisch zu optimieren.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Planetenbolzen zur Verfügung zu stellen, der geeigneter für eine Serienfertigung sowie möglichst kompakt für den Einsatz in einem Planetengetriebe ausgebildet ist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Außenfläche so beschaffen ist, dass sich die Wälzbahn in axialer Richtung über eine die beiden Segmente miteinander verbindende Schweißnaht hinweg erstreckt.
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Dadurch wird insbesondere bei einreihigen Wälzlagerausführungen zwischen dem Planetenbolzen und dem Planetenrad die axiale Länge des Planetenbolzens wesentlich reduziert.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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In diesem Zusammenhang ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die beiden Segmente jeweils becherförmig / kappenförmig / als Halbschale ausgebildet sind und gemeinsam den zur Umgebung hin geschlossenen oder offenen Hohlraum umschließen / definieren.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn jedes Segment oder eines der beiden Segmente zumindest einen in axialer Richtung verlaufenden Schmiermitteleintrittskanal und/oder zumindest einen in radialer Richtung verlaufenden Schmiermittelaustrittskanal aufweist. Dadurch wird eine Schmiermittelversorgung für die Lagerstelle zwischen dem Planetenrad und dem Planetenbolzen konstruktiv auf einfache Weise ermöglicht.
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Insbesondere ist es auch von Vorteil, wenn der zumindest eine Schmiermitteleintrittskanal als ein Durchgangsloch in einem stirnseitigen Bodenbereich des jeweiligen Segmentes eingebracht ist.
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Diesbezüglich ist es zudem zweckmäßig, wenn der zumindest eine Schmiermittelaustrittskanal (in Form eines Durchgangsloches) einen hülsenförmigen Seitenwandbereich des jeweiligen Segmentes durchdringt.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn in jedem Segment oder in einem der beiden Segmente mehrere Schmiermittelaustrittskanäle angebracht sind. Die mehreren Schmiermittelaustrittskanäle sind bevorzugt in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet.
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Auch ist es von Vorteil, wenn an dem jeweiligen Schmiermitteleintrittskanal (an einem Schmiermitteleintrittskanal zumindest eines Segmentes) eine Fangschale zur Umgebung hin anschließt, die dazu dient, im Betrieb Schmiermittel, wie Öl, aufzufangen und gezielt in den Hohlraum des Planetenbolzens einzuführen.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die beiden Segmente als Gleichteile ausgestaltet sind, da somit wiederum über Stückzahl die Herstellkosten gesenkt werden.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Planetengetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einem in einem Planetenträger aufgenommenen, erfindungsgemäßen Planetenbolzen nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen sowie einem auf diesem Planetenbolzen wälzgelagerten Planetenrad. Insbesondere ist das Planetengetriebe weiter bevorzugt als ein Stirnraddifferenzial ausgeführt / eingesetzt.
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Somit ist mit anderen Worten ausgedrückt erfindungsgemäß ein aus mehreren Einzelteilen (Segmenten) zusammengesetzter Planetenbolzen umgesetzt, der auch eine Ölfangschale (Fangschale) aufweisen kann, sodass eine Beölung von zwei axialen Seiten möglich ist.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch prinzipiell verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit einem zur Lagerung eines Planetenrades eingesetzten Planetenbolzen nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei der aus mehreren Segmenten zusammengesetzte Planetenbolzen je Segment einen Schmiermitteleintrittskanal sowie mehrere Schmiermittelaustrittskanäle aufweist,
- 2 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit einem Planetenbolzen nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei nun ein Segment des Planetenbolzens zu einer axialen Richtung hin geschlossen / ohne Schmiermitteleintrittskanal ausgeführt ist,
- 3 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit einem Planetenbolzen nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei nun beide Segmente des Planetenbolzens vollständig zur Umgebung hin geschlossen / ohne Schmiermitteleintrittskanäle und ohne Schmiermittelaustrittskanäle ausgeführt sind,
- 4 eine Vorderansicht eines Segmentes des Planetenbolzens aus 3,
- 5 eine Längsschnittdarstellung des Segmentes nach 4,
- 6 eine perspektivische Darstellung des Segmentes nach den 4 und 5,
- 7 eine Explosionsdarstellung des Planetenbolzens aus 1 vor dem Verbinden der beiden Segmente sowie dem Einbringen der in radialer Richtung den Planetenbolzen durchdringenden Schmiermittelaustrittskanäle,
- 8 eine Längsschnittdarstellung der beiden noch voneinander getrennten Segmente nach 7,
- 9 eine perspektivische Darstellung des in Längsrichtung geschnittenen Planetenbolzens nach 1, in der eine die beiden Segmente verbindende Schweißnaht an ihrer radialen Außenseite noch nicht bearbeitet ist,
- 10 eine perspektivische Darstellung des Planetenbolzens nach 9 in einer Vollansicht,
- 11 eine Längsschnittdarstellung des Planetenbolzens der 9 und 10,
- 12 eine perspektivische Darstellung des in Längsrichtung geschnittenen Planetenbolzens nach 1, in der die die beiden Segmente verbindende Schweißnaht auf der Außenseite bearbeitet (abgeschliffen) ist,
- 13 eine perspektivische Darstellung des Planetenbolzens nach 12 in einer Vollansicht,
- 14 eine Längsschnittdarstellung des Planetenbolzens der 12 und 13,
- 15 eine Vorderansicht des Planetenbolzens nach den 12 bis 14, in denen die Schnittlinie XIV-XIV zum Durchführen des in 14 gezeigten Schnittes veranschaulicht ist,
- 16 eine perspektivische Darstellung des in Längsrichtung geschnittenen Planetenbolzens nach 2,
- 17 eine perspektivische Darstellung des Planetenbolzens aus 16 in einer Vollansicht,
- 18 eine Längsschnittdarstellung des Planetenbolzens der 16 und 17,
- 19 eine perspektivische Darstellung des in Längsrichtung geschnittenen Planetenbolzens nach 3,
- 20 eine perspektivische Darstellung des Planetenbolzens nach 19 in einer Vollansicht, sowie
- 21 eine Längsschnittdarstellung des Planetenbolzens der 19 und 20.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele frei miteinander kombiniert werden.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Planetenbolzens 1 veranschaulicht. Der Planetenbolzen 1 ist in 1 bereits in einem Planetengetriebe 10 in Form eines Stirnraddifferenzials eingesetzt. Der Planetenbolzen 1 dient auf typische Weise zum drehbaren Lagern eines Planetenrades 13 eines Planetenradsatzes. Der Planetenbolzen 1 ist auf typische Weise mit seinen in axialer Richtung aus dem Planetenrad 13 herausragenden Endbereichen in zwei Bestandteilen eines Planetenträgers 12 des Planetengetriebes 10 befestigt / aufgenommen. Der Planetenbolzen 1 bildet eine Lagerstelle 14, an der das Planetenrad 13 zwischen den beiden Endbereichen des Planetenbolzens 1 drehbar aufgenommen ist, aus. Auch ist zwischen dem Planetenrad 13 und dem jeweiligen Bestandteil des Planetenträgers 12 eine Unterlegscheibe 21 vorgesehen. Die Lagerstelle 14 bildet zusammen mit mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Wälzkörpern 11, hier in Form von Rollen / Nadeln, eine Wälzlagerung (Rollen- / Nadellager) aus. Insbesondere bildet der Planetenbolzen 1 zur Umsetzung der Lagerstelle 14 auf seiner radialen Außenfläche 4 (Mantelfläche) eine Wälzbahn 5 aus, auf der die Wälzkörper 11 im Betrieb entlang rollen. Die Wälzkörper 11 stützen sich auch auf einer der Außenfläche 4 in radialer Richtung entgegengerichteten Innenseite 15 des Planetenrades 13 ab.
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In Verbindung mit den 12 bis 15 ist der erfindungsgemäße Planetenbolzen 1 des ersten Ausführungsbeispiels zu erkennen. Hierbei wird deutlich, dass der Planetenbolzen 1 aus zwei gleichteiligen Segmenten 2 und 3 zusammengesetzt ist. Die Segmente 2, 3 / Teilsegmente sind über eine Schweißnaht 6 stoffschlüssig miteinander verbunden. Die beiden Segmente 2 und 3 sind becherförmig / kappenartig ausgestaltet und sind an zwei einander in axialer Richtung, d.h. entlang der Längsachse 16 des Planetenbolzens 1, zugewandten Stirnseiten ihrer hülsenförmigen Seitenwandbereiche 17 miteinander verschweißt. Die entsprechende Schweißnaht 6 ist hierbei insbesondere als I-Naht ausgestaltet. Somit bilden die Segmente 2 und 3 gemeinsam einen Hohlraum 7 aus.
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Die Schweißnaht 6 ist zur radialen Außenfläche 4 hin derart bearbeitet, dass über die gesamte axiale Länge des Planetenbolzens 1 hinweg an dem Seitenwandbereich 17 eine glatte Außenfläche 4 ausgebildet ist. Der Planetenbolzen 1 weist eine Außenfläche mit einem über ihre gesamte Länge gleichbleibenden Durchmesser auf. Die Schweißnaht 6 ist zu diesem Zwecke nachbearbeitet, bevorzugt abgeschliffen und/oder poliert.
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Neben dem Seitenwandbereich 17 weist jedes Segment 2, 3 einen Bodenbereich 18 auf, der eine der Schweißnaht 6 gegenüberliegende weitere Stirnseite des jeweiligen Segmentes 2, 3 ausbildet. Insbesondere bilden die beiden Bodenbereiche 18 des jeweiligen Segmentes 2, 3 zwei einander abgewandte Stirnseiten des Planetenbolzens 1 aus. An einer radialen Außenseite jedes Bodenbereiches 18 ist da jeweilige Segment 2, 3 mit einer Rundung 20 versehen.
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Des Weiteren ist in Verbindung mit 1 ebenfalls gut zu erkennen, dass in dem Seitenwandbereich 17 jedes Segmentes 2, 3, im Bereich der Außenfläche 4, mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Schmiermittelaustrittskanäle 9a bzw. 9b eingebracht sind. Die Schmiermittelaustrittskanäle 9a und 9b sind in Form von in radialer Richtung verlaufenden Durchgangslöchern / Durchgangsbohrungen ausgebildet. Im Betrieb dienen die Schmiermittelaustrittskanäle 9a und 9b zum Zuführen eines Schmiermittels / Öls in die Lagerstelle 14, d.h. zu den Wälzkörpern 11 hin. In diesem Ausführungsbeispiel sind im ersten Segment 2 mehrere, nämlich vier, erste Schmiermittelaustrittskanäle 9a eingebracht. In das zweite Segment 3 sind mehrere, nämlich vier, zweite Schmiermittelaustrittskanäle 9b eingebracht. Die Schmiermittelaustrittskanäle 9a und 9b sind allesamt in axialer Richtung des Planetenbolzens 1 zu der Schweißnaht 6 versetzt sowie innerhalb der Wälzbahn 5 ausgestaltet.
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Des Weiteren ist in den einander abgewandten Stirnseiten des Planetenbolzens 1, d.h. in dem Bodenbereich 18 des jeweiligen Segmentes 2, 3 eine zentrale Durchgangsbohrung / ein zentrales Durchgangsloch ausgebildet, das als Schmiermitteleintrittskanal 8a, 8b dient. Der jeweilige Schmiermitteleintrittskanal 8a, 8b, wie in 1 durch mehrere Pfeile angedeutet, dient im Betrieb dem Zuführen eines im Planetengetriebe 10 enthaltenen Schmiermittels in einen durch die Segmente 2, 3 ausgebildeten Hohlraum 7. Ein erster Schmiermitteleintrittskanal 8a in dem ersten Segment 2 ist zudem zur Umgebung hin mit einer Fangschale 19 gekoppelt, die so ausgerichtet ist, dass sie in radialer Richtung von innen nach außen durch die wirkende Zentrifugalkraft umherwirbelndes Schmiermittel auffängt und dem Hohlraum 7 gezielt zuführt. Auch an einem zweiten Schmiermitteleintrittskanal 8b des zweiten Segmentes 3 kann prinzipiell eine solche Fangschale 19 vorgesehen sein, wobei in diesem Ausführungsbeispiel auf eine Fangschale seitens des zweiten Segmentes jedoch verzichtet ist. Von dem Hohlraum 7 aus wird das durch die Schmiermitteleintrittskanäle 8a, 8b zugeführte Schmiermittel weiter in radialer Richtung nach außen durch die Schmiermittelaustrittskanäle 9a und 9b in die Lagerstelle 14 verbracht.
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In Verbindung mit 2 ist ein weiteres, zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Planetenbolzens 1 veranschaulicht. Das Planetengetriebe 10 sowie der Planetenbolzen 1 an sich sind weitestgehend entsprechend des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet. In Verbindung mit den 16 bis 18 ist der Planetenbolzen 1 dieses zweiten Ausführungsbeispiels nochmals einzeln veranschaulicht. Wie hierbei zu erkennen, ist seitens des zweiten Segmentes 3 auf ein Durchgangsloch in Form des zweiten Schmiermitteleintrittskanals verzichtet. Eine Zuführung an Schmiermittel erfolgt lediglich über die erste Schmiermitteleintrittsöffnung 8a.
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Wie in 3 in Zusammenhang mit einem dritten Ausführungsbeispiel zu erkennen, kann der Planetenbolzen 1 prinzipiell auch ohne Schmiermitteleintritts- und Schmiermittelaustrittskanälen 8a, 8b sowie 9a, 9b ausgestaltet sein. In dieser Ausführung ist der Planetenbolzen 1 zur Umgebung hin geschlossen ausgebildet. Der Hohlraum 7 ist somit zur Umgebung hin abgedichtet. Der Planetenbolzen 1, der im Wesentlichen der Ausführung des zweiten sowie des ersten Ausführungsbeispiels entspricht, ist für sich alleine in den 19 bis 21 dargestellt. In den 4 bis 6 ist ein Segment 2, 3 des Planetenbolzens 1 des dritten Ausführungsbeispiels dargestellt.
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In Verbindung mit den 7 bis 11 ist ein erfindungsgemäßes Herstellverfahren des Planetenbolzens 1 des ersten Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Zunächst werden mehrere gleichteilige Segmente 2, 3 zur Verfügung gestellt, die als Rohling die Form des in 4 bis 6 dargestellten becherförmigen Segmentes 2, 3 aufweisen. Die Segmente 2, 3 sind bevorzugt umformtechnisch hergestellt. Hierbei weisen die Segmente 2, 3 allesamt die gleiche Länge Ld sowie hinsichtlich des Bodenbereiches 18 die Dicke t1 und hinsichtlich des Seitenwandbereiches 17 die Stärke / Dicke t2 auf. t1 ist kleiner als t2. Ein Außendurchmesser des Segmentes 2, 3 hinsichtlich der Außenfläche 4 ist mit dem Großbuchstaben D gekennzeichnet.
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Nach 7 wird für den Planetenbolzen 1 des ersten Ausführungsbeispiels in jeweils ein Segment 2, 3 ein Durchgangsloch in Form einer Durchgangsbohrung zur Ausbildung des Schmiermitteleintrittskanals 8a, 8b in den Bodenbereich 18 eingebracht. Hierfür wird bevorzugt ein Bohrverfahren verwendet. Ein Innendurchmesser des den Schmiermitteleintrittskanal 8a, 8b ausbildenden Bohrloches ist in 8 mit D1 gekennzeichnet. Die Länge des jeweiligen Segmentes 2, 3 ist mit L/2 (halbe Gesamtlänge) bezeichnet. Daran im Anschluss werden die Schmiermittelaustrittskanäle 9a, 9b eingebracht. Insgesamt werden mehrere, nämlich vier, in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Schmiermittelaustrittskanäle 9a und 9b vorgesehen, die durch radiale Durchgangsbohrungen umgesetzt sind und somit das jeweilige Segment 2, 3 im Bereich ihrer Seitenwandbereiche 17 durchdringen.
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Die beiden Segmente 2, 3 werden, wie in den 9 bis 11 zu erkennen, zunächst an ihren Stirnseiten der Seitenwandbereiche 17 verschweißt. Durch die entstehende Schweißwulst, die in 11 auch besonders gut zu erkennen ist, ragt die Schweißnaht 6 über die beabsichtigte Außenfläche 4 hinaus. Der Planetenbolzen 1 weist nach dem Schweißvorgang eine Gesamtlänge L auf, wobei das jeweilige Segment 2, 3 die Länge L/2 aufweist. Die Länge L ist insbesondere kleiner als 2 · Ld. Prinzipiell sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass die Schmiermittelaustrittskanäle 9a und 9b jedoch auch erst nach dem Verbinden / Verschweißen der beiden Segmente 2, 3 eingebracht werden können.
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Wie dann in Verbindung mit den 12 bis 15 veranschaulicht, wird zum Vervollständigen des Planetenbolzens 1 die Außenfläche 4 im Bereich der Schweißnaht 6 abgeschliffen. Dies führt insbesondere zum durchgängigen Ausführen des Außendurchmessers D über die gesamte Länge des Planetenbolzens 1 hinweg.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein Planetenbolzen 1 hergestellt, der aus zwei umformtechnisch hergestellten Hälften (Segmenten 2, 3) besteht, die miteinander verschweißt sind. Die Funktionsflächen (Wälzbahnen) werden verschweißt. Ölfördersysteme können entsprechend ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenbolzen
- 2
- erstes Segment
- 3
- zweites Segment
- 4
- Außenfläche
- 5
- Wälzbahn
- 6
- Schweißnaht
- 7
- Hohlraum
- 8a
- erster Schmiermitteleintrittskanal
- 8b
- zweiter Schmiermitteleintrittskanal
- 9a
- erster Schmiermittelaustrittskanal
- 9b
- zweiter Schmiermittelaustrittskanal
- 10
- Planetengetriebe
- 11
- Wälzkörper
- 12
- Planetenträger
- 13
- Planetenrad
- 14
- Lagerstelle
- 15
- Innenseite
- 16
- Längsachse
- 17
- Seitenwandbereich
- 18
- Bodenbereich
- 19
- Fangschale
- 20
- Rundung
- 21
- Unterlegscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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