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Patent Searching and Data


Title:
PLANET PINS WITH POSITIONAL FIXATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/239290
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an arrangement having a planet carrier (101), a planet pin (103) and a securing ring (105), wherein: the planet pin (103) is fixed in a first pin seat (107) and a second pin seat (109) of the planet carrier (101); the first pin seat (107) is designed as a through-hole; the securing ring (105) is mounted in the first pin seat (107) and forms a first axial abutment for the planet pin (103); and the second pin seat (109) forms a second axial abutment for the planet pin (103). The planet pin (103) is fixed without play by means of the first and the second axial abutment.

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Inventors:
SCHMITZ JOCHEN (DE)
LEHMANN MARCO (DE)
LOHMANN CHRISTIAN (DE)
ROSZKOWSKI MIROSLAW (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/057366
Publication Date:
December 02, 2021
Filing Date:
March 23, 2021
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
F16H57/08
Foreign References:
DE102017219323A12019-05-02
DE102015216849A12017-03-09
DE102014214295A12016-01-28
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Claims:
Patentansprüche

1. Anordnung mit einem Planetenträger (101), einem Planetenbolzen (103) und ei nem Sicherungsring (105); wobei der Planetenbolzen (103) in einem ersten Bolzensitz (107) und einem zweiten Bol zensitz (109) des Planetenträgers (101 ) fixiert ist; wobei der erste Bolzensitz (107) als Durchgangsbohrung ausgeführt ist; wobei der Sicherungsring (105) in dem ersten Bolzensitz (107) montiert ist und ein erstes axiales Wiederlager für den Planetenbolzen (103) bildet; und wobei der zweite Bolzensitz (109) zweites axiales Widerlager für den Planetenbolzen (103) bildet; dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenbolzen (103) durch das erste und das zweite axiale Widerlager spielfrei fixiert wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1 ; dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bolzensitz (109) als Sackloch ausgeführt ist; wobei eine Bodenfläche des Sacklochs das zweite axiale Widerlager bildet.

3. Anordnung nach Anspruch 1 ; dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bolzensitz (109) einen Absatz aufweist; wobei der Absatz das zweite axiale Widerlager bildet.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; gekennzeichnet durch einen oder mehrere auf dem Planetenbolzen (103) angeordnete Innenringe (111a,

113a) mindestens eines Planetenlagers (111 , 113); wobei der Planetenbolzen (113) einen Absatz (115) aufweist, der ein erstes axiales Wider lager für einen Innenring (111 a) bildet; wobei ein Rand (117) des zweiten Bolzensitzes (109) ein zweites axiales Widerlager für ei nen Innenring (113a) bildet.

5. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenbolzen (103) einen ersten Teil (103a) und einen zweiten Teil (103b) mit jeweils kreiszylindrischer Grundform aufweist; wobei ein Durchmesser des ersten Teils (103a) größer ist als ein Durchmesser des zweiten Teils (103b); wobei der erste Teil (103a) in dem ersten Bolzensitz (107) und der zweite Teil (103b) in dem zweiten Bolzensitz (109) fixiert ist.

Description:
Planetenbolzen mit Laqesicherunq

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Bei ei ner solchen Anordnung stellt sich das Problem, den Planetenbolzen in einer definier ten Position im Planetenträger zu fixieren, damit sich ein definiertes Lagerspiel oder eine definierte Vorspannung der Planetenlager einstellt.

Gemäß den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen wird der Planetenbol zen abgekühlt und in den Planetenträger eingedehnt. In den Planetenträger wird ein Sicherungsring eingesetzt. Bevor eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Pla netenbolzen und dem Planetenträger zustande kommt, muss der Planetenbolzen in seine endgültige Position gebracht werden. Dazu wird der Planetenbolzen so ver schoben, dass er in Berührung mit dem Sicherungsring kommt, und der Position so lange gehalten, bis sich seine Temperatur sich der Umgebung angeglichen hat.

Das beschriebene Verfahren ist fehleranfällig. Wird der Planetenbolzen zu langsam in seine endgültige Position gebracht oder nicht lange genug dort gehalten, kommt es zu einer Fehlpositionierung. Dies führt zu Beschädigungen der Lager und einem erhöhten Verschleiß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Planetenstufe verfügbar zu machen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach Anspruch 1. Be vorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung sowie dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei spiel.

Die Anordnung umfasst einen Planetenträger, einen Planeten bolzen und einen Si cherungsring. Bevorzugt ist die Anordnung Teil einer Planetenstufe, die darüber hin aus ein Hohlrad, ein Sonnenrad und mindestens ein Planetenrad aufweist. Das Pla netenrad ist drehbar auf dem Planetenbolzen gelagert und kämmt mit dem Sonnen rad und/oder dem Hohlrad. Mindestens zwei, vorzugsweise genau zwei der drei Komponenten Hohlrad, Planetenträger und Sonnenrad sind um eine gemeinsame Drehachse drehbar gelagert. Die dritte Komponente ist bevorzugt gehäusefest angeordnet. Insbesondere können der Planetenträger und das Sonnenrad drehbar gelagert sein, während das Hohlrad drehfest in ein Getriebegehäuse integriert ist.

Der Planetenträger bildet einen ersten Bolzensitz und einen zweiten Bolzensitz aus. Insbesondere kann eine erste Wange des Planetenträgers den ersten Bolzensitz und eine zweite Wange des Planetenträgers den zweiten Bolzensitz ausbilden. Ein Bol zensitz ist eine Vorrichtung zum Fixieren eines Planetenbolzens. Entsprechend ist der Planetenbolzen der erfindungsgemäßen Anordnung in dem ersten Bolzensitz und in dem zweiten Bolzensitz fixiert.

Der erste Bolzensitz ist als Durchgangsbohrung ausgeführt. Insbesondere kann es sich um eine Durchgangsbohrung in der ersten Wange des Planetenträgers handeln.

In dem ersten Bolzensitz ist der Sicherungsring montiert. Zur Aufnahme des Siche rungsrings ist der erste Bolzensitz bevorzugt mit einer Nut versehen. Der Sicherungs ring befindet sich dann mindestens teilweise in der Nut.

Eine Nut ist eine längliche Vertiefung einer Oberfläche. Sie zeichnet sich gegenüber anderen Vertiefungen einer Oberfläche durch einen entlang des Verlaufs der Nut un veränderlichen Querschnitt aus. Der Querschnitt ist also gegenüber einer orthogonal zu einer den Verlauf der Nut beschreibenden Kurve ausgerichteten Schnittebene in variant.

Die Nut verläuft vorliegend symmetrisch zu einer Mittel- bzw. Symmetrieachse des ersten Bolzensitzes. Diese Achse ist identisch mit einer Drehachse des oben ge nannten Planetenrads.

Der Sicherungsring bildet ein erstes axiales Widerlager für den Planeten bolzen. Ein axiales Widerlager stellt einen axialen Anschlag für den Planetenbolzen dar. Ein axi aler Anschlag begrenzt die Verschiebbarkeit des Planetenbolzens in genau eine axi ale Richtung, das heißt in genau eine Richtung parallel zu der oben genannten Mit tel- bzw. Symmetrieachse. Berührt der Planetenbolzen den Sicherungsring, wirkt der Sicherungsring einer axialen Verschiebung des Planetenbolzens in eine erste axiale Richtung entgegen.

Der zweite Bolzensitz bildet ein zweites axiales Widerlager für den Planetenbolzen. Dieses begrenzt die Verschiebbarkeit des Planetenbolzens in eine zweite, zu der ers ten axialen Richtung entgegengesetzt verlaufende axiale Richtung.

Erfindungsgemäß ist der Planetenbolzen durch das erste und das zweite axiale Wi derlager spielfrei fixiert. Die Fixierung des Planeten bolzen s durch das erste und das zweite axiale Widerlager ist in axialer Richtung spielfrei. Der Planetenbolzen lässt sich also in keine axiale Richtung mehr verschieben. Dies wird erreicht, indem der Planetenbolzen mit dem ersten axialen Widerlager bzw. dem Sicherungsring und mit dem zweiten axialen Widerlager in Berührung steht.

Durch die Erfindung ist die axiale Position des Planetenbolzens während der Mon tage eindeutig festgelegt. Eine Abweichung von dieser Position, die zu den eingangs beschriebenen Problemen führt, wird dadurch zuverlässig vermieden.

Eine Fixierung des Planeten bolzen s in radialer Richtung, das heißt in eine beliebige Richtung orthogonal zu der oben genannten Mittel- bzw. Symmetrieachse erfolgt vor zugsweise durch einen Formschluss des Planetenbolzens mit dem ersten Bolzensitz und dem zweiten Bolzensitz.

Der Planetenbolzen weist eine erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche auf. Eine Stirnfläche ist ein Teil der Oberfläche des Planetenbolzens, die den Planetenbolzen in axialer Richtung begrenzt. Der Planetenbolzen befindet sich vollständig auf einer Seite der Stirnfläche, während sich auf einer anderen Seite der Stirnfläche kein Teil des Planetenbolzens befindet. Die erste Stirnfläche steht vorzugsweise mit dem Si cherungsring in Berührung.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist der zweite Bolzensitz als Sackloch ausgeführt. Das Sackloch weist eine Bodenfläche auf. Diese bildet weiterbildungsgemäß das zweite axiale Widerlager. Vorzugsweise steht die Bodenfläche in Berührung mit der zweiten Stirnfläche des Planetenbolzens.

Alternativ kann der zweite Bolzensitz mit einem Absatz weitergebildet sein, der das zweite axiale Widerlager bildet und entsprechend bevorzugt mit der zweiten Stirnflä che des Planetenbolzens in Berührung steht.

Bevorzugt ist die Anordnung mit einem oder mehreren, vorzugsweise genau zwei Planetenlagern weitergebildet. Mit diesen ist das oben genannte Planetenrad vor zugsweise drehbar auf dem Planetenbolzen gelagert. Die Planetenlager weisen je weils mindestens einen, vorzugsweise genau einen Innenring auf, der auf dem Pla netenbolzen angeordnet ist.

Der Planetenbolzen weist weiterbildungsgemäß einen Absatz auf, der ein erstes axi ales Widerlager für einen Innenring eines der Planetenlager bildet. Durch den Absatz wird der Innenring formschlüssig derart fixiert, dass seine Beweglichkeit in eine axiale Richtung beschränkt wird. Vorzugsweise wird die Beweglichkeit des Innenrings in die erste axiale Richtung beschränkt.

Ein Rand des zweiten Bolzensitzes dient weiterbildungsgemäß als ein zweites axia les Widerlager für einen Innenring eines der Planetenlager. Durch den Rand wird der Innenring in axialer Richtung formschlüssig fixiert. Die Beweglichkeit des Innenrings in eine axiale Richtung wird dabei beschränkt. Vorzugsweise wird die Beweglichkeit des Innenrings in die zweite axiale Richtung beschränkt.

Mit Rand des zweiten Bolzensitzes wird ein Teil der Oberfläche des Planetenbolzens bzw. ein Teil der Oberfläche der zweiten Wange bezeichnet, der direkt an den zwei ten Bolzensitz angrenzt. Der zweite Bolzensitz und der Rand verlaufen also entlang einer gemeinsamen Begrenzungslinie. Die Begrenzungslinie hat vorzugsweise die Form eines Kreises, dessen Mittelpunkt auf der oben genannten Mittel- bzw. Dreh achse liegt. Der Rand kann insbesondere die Form eines Kreisrings haben. Die Innenringe sind vorzugsweise zwischen dem Absatz des Planeten bolzen s und dem Rand des zweiten Bolzensitzes angeordnet. Dies bedeutet im Einzelnen, dass die Innenringe zwischen einer ersten und einer zweiten radial, das heißt orthogonal zu der oben genannten Mittel- bzw. Drehachse ausgerichteten Ebene angeordnet sind, während sich der Absatz des Planeten bolzen s einerseits und die Innenringe an dererseits auf unterschiedlichen Seiten der ersten Ebene befinden, und sich der Rand des zweiten Bolzensitzes einerseits und die Innenringe andererseits auf unter schiedlichen Seiten der zweiten Ebene befinden.

Bei dem Innenring, für den der Absatz des Planetenbolzens ein erstes axiales Wider lager bildet, und dem Innenring, für den der Rand des zweiten Bolzensitzes ein zwei tes axiales Widerlager bildet, handelt es sich bevorzugt um unterschiedliche Innen ringe. Bevorzugt handelt es sich des Weiteren um die Innenringe unterschiedlicher Planetenlager. In dem Fall weist die Anordnung ein erstes Planetenlager und ein zweites Planetenlager mit jeweils mindestens einem Innenring auf. Dabei bildet der Absatz des Planetenbolzens ein erstes axiales Widerlager für den mindestens einen Innenring des ersten Planetenlagers, während der Rand des zweiten Planetensitzes zweites axiales Widerlager für den mindestens einen Innenring des zweiten Plane tenlagers bildet.

Bevorzugt ist der Planetenbolzen mit kreiszylindrischen Teilen weitergebildet. Weiter bildungsgemäß weist der Planetenbolzen einen ersten Teil und einen zweiten Teil auf, die jeweils eine kreiszylindrische Grundform haben. Die Grundform eines Kör pers oder eines Teils des Körpers bzw. des Planetenbolzens bezeichnet die Form ei nes ursprünglichen Körpers oder Teils des Körpers bzw. Planetenbolzens, aus dem der erstgenannte Körper oder Teil des Körpers bzw. Planetenbolzens durch Eliminie ren einzelner Bereiche, etwa durch Einfügen von Aussparungen, und/oder durch Hin zufügen einzelner Bereiche entstanden ist. Insbesondere können der erste Teil und der zweite Teil eine kreiszylindrische Form, das heißt die Form eines Kreiszylinders ohne Hinzufügen oder Eliminieren einzelner Bereiche haben.

Ein Durchmesser des ersten Teils bzw. eines ursprünglichen kreiszylindrischen Kör pers, aus dem der erste Teil durch Einfügen und/oder Hinzufügen einzelner Bereiche entstanden ist, ist weiterbildungsgemäß größer als ein Durchmesser des zweiten Teils bzw. eines kreiszylindrischen Körpers, aus dem der zweite Teil durch Einfügen von Aussparungen und/oder durch Hinzufügen einzelner Bereiche entstanden ist. Dies bedingt einen Absatz zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil. Bevor zugt handelt es sich dabei um den oben genannten Absatz, der das erste axiale Wi derlager bildet.

Der erste Teil ist in dem ersten Bolzensitz fixiert. Entsprechend ist der zweite Teil in dem zweiten Bolzensitz fixiert. Die Innenringe der Planetenlager sind vorzugsweise auf dem ersten Teil angeordnet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Im Einzel nen zeigt:

Fig. 1 einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung einer Planetenstufe.

In Fig. 1 ist ein Planetenträger 101 mit einem Planetenbolzen 103 dargestellt. Ein Si cherungsring 105 fixiert den Planeten bolzen 103 formschlüssig in einem ersten Bol zensitz 107 und einem zweiten Bolzensitz 109. Der erste Bolzensitz 107 und der zweite Bolzensitz 109 werden jeweils durch eine Wange des Planetenträgers 101 ausgebildet. Der erste Bolzensitz 107 hat die Form einer Durchgangsbohrung, der zweite Bolzensitz 109 die Form einer Sacklochbohrung.

Der Sicherungsring 105 ist in eine Nut eingesetzt, die innerhalb des ersten Bolzensit zes 107 verläuft. Der Sicherungsring 105 bildet ein erstes axiales Widerlager für den Planetenbolzen 103. Er steht mit dem Planetenbolzen 103 in Berührung und verhin dert, dass dieser sich ausgehend von dem zweiten Bolzensitz 109 in Richtung des ersten Bolzensitzes 107 verschiebt.

Der zweite Bolzensitz 109 bildet ein zweites Widerlager für den Planetenbolzen 103. Entlang einer Fläche, die den Boden des zweiten Bolzensitzes 109 bildet, steht der Planetenbolzen 103 in Berührung mit dem Planetenträger 101. Dadurch wird eine Verschiebung des Planetenträgers 103 ausgehend von dem ersten Bolzensitz 107 in Richtung des zweiten Bolzensitzes 109 verhindert. Durch die zwei axialen Widerlager ist der Planetenbolzen 103 somit vollständig axial fixiert. Die axiale Position des Pla netenbolzens 103 ist durch die beiden Widerlager eindeutig festgelegt, und Verschie bungen des Planetenbolzens 103 in axialer Richtung werden aufgrund einer form schlüssigen Fixierung durch die Widerlager vollständig unterbunden.

Der Planetenbolzen 103 besteht aus einem ersten Teil 103a und einem zweiten Teil 103b. Beide Teile 103a, 103b haben eine kreiszylindrische Grundform. Mit dem ers ten Teil 103a ist der Planetenbolzen 103 in dem ersten Bolzensitz 107 fixiert. Mit dem zweiten Teil 103b ist er entsprechend in dem zweiten Bolzensitz 109 fixiert. Der erste Teil 103a steht mit dem Sicherungsring 105 in Berührung; der zweite Teil 103b steht in Berührung mit dem Boden des zweiten Bolzensitzes 109.

Ein Durchmesser des ersten Teils 103a ist größer als ein Durchmesser des zweiten Teils 103b. Dadurch entsteht zwischen dem ersten Teil 103a und dem zweiten Teil 103b ein Absatz 115, der beide Teile 103a, 103b miteinander verbindet.

In Fig. 1 sind weiterhin ein erstes Planetenlager 111 und ein zweites Planetenlager 113 dargestellt. Das erste Planetenlager 111 und das zweite Planetenlager 113 sind als Pendelrollenlager ausgeführt. Ein Innenring 111 a des ersten Planetenlagers 111 und ein Innenring 113a des zweiten Planetenlagers 113 sind auf dem zweiten Teil 103b des Planetenbolzens 103 angeordnet. Die Innenringe 111a, 111 b befinden sich zwischen dem Absatz 115 und einem Rand 117 des zweiten Bolzensitzes 109. Der Absatz 115 bildet ein axiales Widerlager für den Innenring 111a des ersten Planeten lagers 111. Entsprechend bildet der Rand 117 ein axiales Widerlager für den Innen ring 113a des zweiten Planetenlagers 113.

Mittels des ersten Planetenlagers 111 und des zweiten Planetenlagers 113 ist ein Planetenrad 119 drehbar auf dem Planetenbolzen 103 gelagert. Dazu sind ein Au ßenring 111 b des ersten Planetenlagers 111 und ein Außenring 113b des zweiten Planetenlagers 113 in dem Planetenrad 119 fixiert. Das Planetenrad 119 weist in sei nem Inneren zwei Nuten auf, in die jeweils ein Sicherungsring 121 , 123 eingesetzt ist. Der Sicherungsring 121 steht Berührung zu dem Außenring 111 b des ersten Planetenlagers 111 und bildet so ein axiales Widerlager für den Außenring 111b. Entsprechend steht der Sicherungsring 123 in Berührung zu dem Außenring 113b des zweiten Planetenlagers 113, sodass er ein axiales Widerlager für den Außenring 113b bildet. Der Raum zwischen den beiden Sicherungsringen 121 , 123 bleibt frei.

Durch die Sicherungsringe 121 , 123 wird verhindert, dass die Außenringe 111b,

113b der Planetenlager 111 , 113 sich in dem Planetenrad 119 zueinander verschie ben. Im Einzelnen verhindert der Sicherungsring 121 eine Verschiebung des Außen rings 111b des ersten Planetenlagers 111 relativ zu dem Planetenrad 119 in Rich tung des Außenrings 113b des zweiten Planetenlagers 113. Entsprechend verhindert der Sicherungsring 121 eine Verschiebung des Außenrings 113b des zweiten Plane tenlagers 113 relativ zu dem Planetenrad 119 in Richtung des Außenrings 111 b des ersten Planetenlagers 111.

Zwischen dem Innenring 111 a des ersten Planetenlagers 111 und dem Innenring 113a des zweiten Planetenlagers 113 ist ein Distanzring 115 angeordnet. Der Dis tanzring 115 legt einen minimalen Abstand der beiden Innenringe 111a, 111b zuei nander fest. Der kleinste Abstand der beiden Innenringe 111a, 111b zueinander ist die Breite des Distanzrings 115. Somit entspricht ein Abstand des Absatzes 115 des Planetenbolzens 103 und dessen Rands 117 des zweiten Bolzensitzes 119 vonei nander mindestens der Summe der Breite des Innenrings 111a des ersten Planeten lagers 111 , der Breite des Distanzrings 115 und der Breite des Innenrings 113a des zweiten Planetenlagers 113b. Insbesondere kann der Abstand des Absatzes 115 des Planetenbolzens 103 und des Rands 117 des zweiten Bolzensitzes 119 voneinander gleich der Summe der Breite des Innenrings 111a des ersten Planetenlagers 111 b, der Breite des Distanzrings 115 und der Breite des Innenrings 113a des zweiten Pla netenlagers 113b sein. Bezuqszeichen Planetenträger Planetenbolzen a erster T eil des Planetenbolzens b zweiter Teil des Planetenbolzens Sicherungsring erster Bolzensitz zweiter Bolzensitz erstes Planetenlager a Innenring des ersten Planetenlagersb Außenring des ersten Planetenlager zweites Planetenlager a Innenring des zweiten Planetenlagerb Außenring des zweiten Planetenlagers Absatz Rand Planetenrad Sicherungsring Sicherungsring Distanzring