DE10111900C2

DE10111900C2 - Verzahnungsteil eines Getriebemotors, Baureihe von Getriebemotoren und Verbindung

Info

Publication number: DE10111900C2
Application number: DE10111900A
Authority: DE
Inventors: Michael Christ
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2001-02-08
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2003-06-26
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: DE10111900A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verzahnungsteil eines Getriebemotors, eine Baureihe von Getriebemotoren und eine Verbindung.

Aus der US 3 242 998 A ist ein von einer verzahnten Motorwelle angetriebenes Verzahnungsteil für eine Verbindung mit einer Abtriebswelle bekannt, das eine erste Verzahnung in einem ersten Bereich und eine zweite Verzahnung in einem zweiten Bereich aufweist. Dabei muss in aufwendiger und kostspieliger Weise eine Innenverzahnung gefertigt werden.

Aus der EP 0 989 316 A1 ist als Verzahnungsteil auch ein Einsteckritzel bekannt. Beim Montieren ist jedoch ein Zentrieren nur aufwendig vorsehbar.

Aus der DE 26 07 636 C3 weist das Verzahnungsteil zwei Schrägverzahnungen auf, wobei aber wiederum beim Montieren ein Zentrieren nur aufwendig vorsehbar ist.

Aus der DE 296 03 748 U1 ist bei einem Adapter ein Zapfen bekannt, der beim Einführen zum Zentrieren verwendbar ist.

Bei Getriebemotoren sind Ausführungsformen bekannt, bei denen die Motorwelle ein Ritzel antreibt, dessen Verzahnung mit einem eine Laufverzahnung aufweisenden Zahnrad in Eingriff ist.

Zur Geräuschverminderung werden bei diesen Verzahnungen Evolventenverzahnungen mit einem nicht verschwindenden Schrägungswinkel eingesetzt. Nachteilig ist dabei, dass bei Übertragung von Drehmoment Axialkräfte entstehen, die von weiteren Komponenten, wie beispielsweise Lagern, aufgenommen werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Getriebemotor ein Ritzel derart weiterzubilden, dass kostengünstigere Teile im Getriebe verwendbar sind oder in kostengünstigerer Weise Teile im Getriebe sogar weggelassen werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verzahnungsteil eines Getriebemotors nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, bei dem Verzahnungsteil eines Getriebemotors nach den in Anspruch 14 angegebenen Merkmalen und bei der Verbindung nach den in Anspruch 15 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wesentliche Merkmale der Erfindung bei dem Verzahnungsteil sind, dass das Verzahnungsteil für eine Verbindung mit einer Motorwelle des Elektromotors mindestens eine erste Verzahnung in einem ersten axialen Bereich aufweist, und mindestens eine zweite Verzahnung in einem zweiten axialen Bereich aufweist, wobei die zweite Verzahnung mit einer Laufverzahnung eines weiteren verzahnten Teils des Getriebes im Eingriff ist. Von Vorteil ist dabei, dass die zweite Verzahnung mit einem anderen Teilkreisdurchmesser ausführbar ist als die erste Verzahnung. Somit sind motorseitig innerhalb einer Baugröße bei verschiedenen Varianten verschiedene Verzahnungsteile einsetzbar, die motorseitig mit immer der gleichen ersten Verzahnung ausführbar sind und getriebeseitig mit verschiedenen zweiten Verzahnungen ausführbar sind. Auf diese Weise lässt sich innerhalb der Baugröße bei jeder Variante eine gleichartige Motorwelle verwenden, wobei verschiedene Übersetzungszahlen bei der ersten eintreibenden Stufe des Getriebes realisierbar sind. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, dass mittels der ersten Verzahnung ein hohes Drehmoment von der Motorwelle an das Verzahnungsteil übertragbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Motorwelle eine Mitnehmerverzahnung auf, die mit der ersten Verzahnung des Verzahnungsteils im Eingriff steht. Von Vorteil ist dabei, dass nicht nur ein hohes Drehmoment übertragbar ist sondern auch die Verzahnungen mit industrieüblichen Verzahnungsmaschinen kostengünstig fertigbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind erste und zweite Verzahnung jeweils schrägverzahnt und weisen das gleiche Vorzeichen beim Schrägungswinkel und/oder den gleichen Schrägungswinkel auf. Von Vorteil ist dabei, dass die von den Schrägverzahnungen erzeugten Axialkraftkomponenten bei der Konstruktion durch Wahl der Schrägungswinkel und Verzahnungsdaten derart beeinflussbar sind, dass eine verminderte resultierende Axialkraftkomponente erreichbar ist. Durch diese Verminderung der resultierenden Axialkraft sind wesentliche Verbesserungen bei der Konstruktion des Getriebes erreichbar. Andere Teile sind kostengünstiger ausführbar oder sogar verzichtbar, wie beispielsweise entsprechende Sicherungsringe oder dergleichen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind erste und zweite Verzahnung Evolventenverzahnungen. Von Vorteil ist dabei, dass solche industrieüblichen Verzahnungen auf den entsprechenden Fertigungsmaschinen kostengünstig, einfach und schnell herstellbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind erste und/oder zweite Verzahnung Außenverzahnungen. Von Vorteil ist dabei, dass das Verzahnungsteil eine kompakte Form hat und somit kostengünstig herstellbar ist. Insbesondere Außenverzahnungen sind mit großen Fräsern und nach dem Härten mit großen Schleifscheiben einfach, schnell und kostengünstig herstellbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Teilkreisdurchmesser der ersten Verzahnung größer als der Teilkreisdurchmesser der zweiten Verzahnung. Von Vorteil ist dabei, dass auch ein kleineres Zahnrad in der ersten Getriebestufe, umfassend zweite Verzahnung des Einsteckritzels und Zahnrad, verwendbar ist, wodurch auch kleine Übersetzungszahlen realisierbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Verzahnungsteil an seinem motorseitigen Ende einen Zapfen auf, der in eine entsprechende Auslassung der Motorwelle derart eingeführt ist, dass er beim Einführen in die Auslassung zur Zentrierung des Verzahnungsteiles verwendbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Fertigung einfach und schnell ausführbar ist. Insbesondere ermöglicht das Zentrieren auch eine hoch präzise und gleichzeitig schnell ausführbare Montage.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Zapfen zylindrisch geformt. Von Vorteil ist dabei, dass der Zapfen kostengünstig herstellbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Zapfen konisch geformt. Von Vorteil ist dabei, dass die Montage besonders schnell ausführbar ist und auch bei einer Abweichung des Verzahnungsteils von der Idealposition vor oder bei der Montage ein Zentrieren sozusagen automatisch korrekt beim Einstecken in die Motorwelle erfolgt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Zapfen eine Rändelung auf. Von Vorteil ist dabei, dass die Rändelung eine größere Härte aufweist als das Material der Motorwelle und somit in die Motorwelle unter Materialverformung einpressbar ist. Somit ist die Verbindung des Verzahnungsteils mit der Motorwelle bei kleinen Drehmomenten über diese Pressverbindung ausgeführt. Erst nach Überschreiten eines kritischen Drehmoments ist die Mitnehmerverzahnung der Motorwelle mit der ersten Verzahnung des Verzahnungsteils für die Drehmomentübertragung verwendbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Verzahnungsteil eine Auslassung auf, die beim Einführen in die Motorwelle zur Zentrierung des Verzahnungsteiles verwendbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Verzahnungsteil nur eine kurze Länge hat und somit weniger Lagerraum und Montageraum benötigt, insbesondere auf kleinerem Raumvolumen bei der Montage drehbar ist. Auch weist es ein geringeres Volumen an Material auf. Da das, Material des Verzahnungsteils insbesondere wegen des höheren zu übertragenden Drehmoments und der höheren Härte zur Schleifbearbeitung der Verzahnungen kostspieliger ist als das Material der Motorwelle, für das auch Baustahl verwendbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden erste und zweite Verzahnung von einer einzigen Verzahnung umfasst. Von Vorteil ist dabei, dass die Fertigung besonders einfach ist und eine hohe Übersetzungszahl realisierbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Mitnehmerverzahnung der Motorwelle eine Innenverzahnung. Von Vorteil ist dabei, dass sie mit industrieüblichen Fertigungsverfahren kostengünstig herstellbar ist, insbesondere durch Stoßen, Räumen Urformen und/oder Fräsen.

Wesentliche Merkmale der Erfindung bei der Baureihe von Getriebemotoren sind, dass die Baureihe mindestens eine Baugröße umfasst, und wobei von jeder Baugröße eine oder mehrere Varianten von Getriebemotoren umfasst werden, und wobei innerhalb einer Baugröße bei verschiedenen Varianten gleichartige Motorwellen verwendbar sind, die mit jeweils einem Verzahnungsteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche verbindbar und/oder verbunden sind, wobei innerhalb einer Baugröße mindestens eine Variante ein Verzahnungsteil umfasst, dessen erste und zweite Verzahnung unterschiedlich sind, und wobei mindestens eine weitere Variante ein Verzahnungsteil umfasst, dessen erste und zweite Verzahnung gleich sind. Von Vorteil ist dabei, dass durch die Verwendung der verschiedenen Verzahnungsteile ein weiter Bereich von verschiedenen Übersetzungszahlen realisierbar ist. Insbesondere lassen sich innerhalb einer Baugröße bei den Varianten nicht nur die Verzahnungsdaten bei im Wesentlichen konstantem Teilkreisdurchmesser variieren sondern auch die Teilkreisdurchmesser. Dies erweitert den Bereich der Übersetzungszahlen erheblich.

Außerdem lässt sich als erste Verzahnung eine Evolventenverzahnung verwenden und als zweite Verzahnung eine Ritzel für ein Kegelradgetriebestufe oder ein Ritzel für eine andere Art Getriebestufe, wie beispielsweise eine Planetengetriebestufe, eine Getriebestufe mit einem spiroidal verzahnten Rad oder andere Winkelgetriebestufen. Somit ist sogar eine immer gleichartige Motorwelle bei verschiedenen Arten der eintreibenden Getriebestufe verwendbar.

Wesentliche Merkmale der Erfindung bei der Verbindung von einem ersten drehenden Teil über ein Verzahnungsteil auf ein eine Laufverzahnung aufweisendes Teil sind, dass das Verzahnungsteil eine zweite Verzahnung aufweist, die mit der Laufverzahnung im Eingriff ist, und dass das Verzahnungsteil eine erste Verzahnung aufweist, die mit einer Mitnehmerverzahnung des ersten drehenden Teiles im Eingriff steht, und dass die Schrägungswinkel der ersten und der zweiten Verzahnung derart gewählt werden, dass die Richtung der von der Mitnehmerverzahnung und ersten Verzahnung erzeugten Axialkraft und die Richtung der von der Laufverzahnung und zweiten Verzahnung erzeugten Axialkraft entgegengesetzt gerichtet sind zur Verminderung der resultierenden Axialkraft. Von Vorteil ist dabei, dass die von den Schrägverzahnungen erzeugten Axialkraftkomponenten bei der Konstruktion durch Wahl der Schrägungswinkel und Verzahnungsdaten derart beeinflussbar sind, dass eine verminderte resultierende Axialkraftkomponente erreichbar ist. Durch diese Verminderung der resultierenden Axialkraft sind wesentliche Verbesserungen bei der Konstruktion der gesamten Vorrichtung erreichbar. Andere Teile sind kostengünstiger ausführbar oder sogar verzichtbar, wie beispielsweise entsprechende Sicherungsringe oder dergleichen.

Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bezugszeichenliste

1

,

21

,

63

erste Verzahnung

2

,

22

,

64

zweite Verzahnung

3

,

23

,

42

,

51

,

61

,

71

Einsteckritzel

31

Motor

32

,

41

Motorwelle

33

Auslassung

34

Mitnehmerverzahnung

43

zylindrischer Zapfen

44

Zahnrad

52

konischer Zapfen

62

Auslassung

72

Zapfen mit Rändelung

81

Einsteckritzel

82

Verzahnung

Die Erfindung wird nun anhand von einer Abbildung näher erläutert:

In der Fig. 1 ist ein Einsteckritzel 1 gezeigt, das eine erste Verzahnung 1 und eine zweite Verzahnung 2 aufweist, wobei die erste Verzahnung 1 einen kleineren Teilkreisdurchmesser als die zweite Verzahnung 2 aufweist. Erste Verzahnung 1 und zweite Verzahnung 2 weisen jeweils einen negativen Schrägungswinkel auf, der den gleichen Betrag hat. In anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind auch verschiedene Beträge verwendbar.

In der Fig. 2 ist ein Einsteckritzel 23 gezeigt, das eine erste Verzahnung 21 und eine zweite Verzahnung 22 aufweist, wobei die erste Verzahnung 21 wiederum einen kleineren Teilkreisdurchmesser als die zweite Verzahnung 22 aufweist. Erste Verzahnung 21 und zweite Verzahnung 22 weisen jeweils einen positiven Schrägungswinkel auf, der den gleichen Betrag hat.

Der Schrägungswinkel ist in den Fig. 1 und 2 symbolisch durch 3 parallele Striche gekennzeichnet. Mit M wird in den Figuren das motorseitige, mit G das getriebeseitige axiale Ende des Einsteckritzels bezeichnet.

In der Fig. 3 ist ein Motor 31 teilweise angedeutet, dessen Motorwelle 32 eine Bohrung mit einer als Innenverzahnung ausgeführten Mitnehmerverzahnung 34 aufweist, mit der die erste Verzahnung 1, 21 des Einsteckritzels 3, 23 im Eingriff steht.

Zusätzlich weist die Motorwelle eine Auslassung 33 zur Zentrierung eines mit einem entsprechenden Zapfen versehenen Einsteckritzels auf. In anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist die Motorwelle 32 ohne Auslassung ausführbar, wobei dann Einsteckritzel 3, 23 gemäß Fig. 1 oder 2 verwendet werden.

In der Fig. 4 ist ein Einsteckritzel 42, das einen zylindrischen Zapfen 43 zur Zentrierung beim Einstecken in die Motorwelle 41 aufweist. Mit der zweiten Verzahnung 2 als Laufverzahnung ist das Einsteckritzel 42 mit dem Zahnrad 44 des Getriebes im Eingriff.

Die als Schrägverzahnung ausgeführte Mitnehmerverzahnung 45 erzeugt im Eingriff mit der ebenfalls als Schrägverzahnung ausgeführten ersten Verzahnung 46 eine Axialkraftkomponente. Die Laufverzahnung des Zahnrades 44 erzeugt zusammen mit der zweiten Verzahnung des Einsteckritzels 42 eine entgegengesetzt gerichtete Axialkraftkomponente. Somit weist die resultierende Axialkraftkomponente je nach Wahl der Schrägungswinkel und der Verzahnungsdaten einen nur geringen oder sogar verschwindenden Wert auf.

In der Fig. 5 ist ein Einsteckritzel 51 gezeigt, das zur Zentrierung in einer entsprechend konisch ausgeführten Auslassung und/oder Bohrung in der Motorwelle einen konischen Zapfen 52 aufweist.

In der Fig. 6 ist ein Einsteckritzel 61 gezeigt, das wiederum eine erste Verzahnung 63 und eine zweite Verzahnung 64 aufweist. Außerdem weist das Einsteckritzel 61 eine Auslassung 62 zum Zentrieren auf, wobei die Motorwelle eine entsprechende Form aufweist oder bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen die Motorwelle mit entsprechenden Teilen versehen wird.

In der Fig. 7 ist ein Einsteckritzel 71 gezeigt, das einen mit einer Rändelung 72 versehenen Zapfen aufweist. Da das Einsteckritzel 71 ein gehärtetes und/oder ein Material mit größerer Härte aufweist, ist das Einsteckritzel 71 in die weichere Motorwelle, die aus Baustahl gefertigt ist, unter Materialverformung einpressbar.

Statt Baustahl sind auch anderer Materialien verwendbar, die eine geringere Härte aufweisen als das Einsteckritzel.

In der Fig. 8 ist eine erfindungsgemäße vorteilhafte Weiterbildung gezeigt, wobei das Einsteckritzel 81 eine schrägverzahnte Verzahnung 82 aufweist, die motorseitig mit der entsprechend schrägverzahnten Mitnehmerverzahnung der Auslassung der Motorwelle im Eingriff steht und getriebeseitig mit der Laufverzahnung eines entsprechend schrägverzahnten Zahnrades des Getriebes im Eingriff ist. Somit ist nur eine einzige Verzahnung zu fertigen, was besonders einfach und kostengünstig ist.

In einer Getriebebaureihe mit mehreren Übersetzungen innerhalb einer Baugröße sind also Einsteckritzel gemäß Fig. 8 verwendbar, bei denen Verzahnungsdaten, wie insbesondere Fuß- Kopf- und Teilkreisdurchmesser der ersten und der zweiten Verzahnung gleich sind. Außerdem sind mit der gleichen Motorwelle Einsteckritzel gemäß Fig. 1 verwendbar. Da somit verschiedene Einsteckritzel mit jeweils verschiedener zweiten Verzahnung aber gleicher ersten Verzahnung verwendbar sind, ist ein weiter Bereich von Übersetzungszahlen realisierbar.

In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen lässt sich die erfinderische Idee auch bei anderen Verzahnungsarten anwenden. Beispielsweise ist die erste Verzahnung des Einsteckritzels eine schrägverzahnte Evolventenverzahnung und die zweite Verzahnung ist im Eingriff mit einem Kegelrad oder einem spiroidal verzahnten Rad. Es sind also auch zylindrische oder nicht-zylindrische zweite Verzahnungen ausführbar.

In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen lässt sich die Erfindung nicht nur bei Getrieben verwenden sondern auch bei weiteren Vorrichtungen, die eine Verbindung von einem ersten drehenden Teil, wie beispielsweise einer Welle, über ein Verzahnungsteil an ein eine Laufverzahnung aufweisendes Teil umfasst. Dabei ist in der in den Figuren gezeigten Art und Weise das Verzahnungsteil mit einer ersten und zweiten Verzahnung auszuführen, die jeweils das gleiche Vorzeichen des Schrägungswinkel derart aufweisen, dass die jeweils erzeugten Axialkraftkomponenten entgegengerichtet sind. Somit fassen sich die genannten Vorteile und Wirkungen auch bei weiteren Vorrichtungen erreichen.

Claims

1. Verzahnungsteil für einen Elektromotor mit Getriebe
mit einer Außenverzahnung in einem ersten axialen Bereich zur Verbindung mit einer Mitnehmerverzahnung der Motorwelle des Elektromotors und einer weiteren Verzahnung in einem zweiten axialen Bereich,
wobei die weitere Verzahnung mit einer Laufverzahnung eines weiteren verzahnten Teils des Getriebes im Eingriff steht
und das Verzahnungsteil an seinem motorseitigen Ende einen Zapfen aufweist, welcher in eine entsprechende Auslassung der Motorwelle derart eingeführt ist, dass er zur Zentrierung des Verzahnungsteils mit der Motorwelle führt.

2. Verzahnungsteil nach mindesten einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste axiale Bereich motorseitig, insbesondere am motorseitigen Ende des Verzahnungsteils, und der zweite axiale Bereich getriebeseitig, insbesondere am getriebeseitigen Ende des Verzahnungsteils, angeordnet ist.

3. Verzahnungsteil nach mindesten einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzahnungsteil ein Einsteckritzel ist.

4. Verzahnungsteil nach mindesten einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erste und zweite Verzahnung jeweils schrägverzahnt sind und das gleiche Vorzeichen beim Schrägungswinkel und/oder den gleichen Schrägungswinkel aufweisen.

5. Verzahnungsteil nach mindesten einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erste und zweite Verzahnung Evolventenverzahnungen sind.

6. Verzahnungsteil nach mindesten einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erste und/oder zweite Verzahnung Außenverzahnungen sind.

7. Verzahnungsteil nach mindesten einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilkreisdurchmesser der ersten Verzahnung größer ist als der Teilkreisdurchmesser der zweiten Verzahnung.

8. Verzahnungsteil nach mindesten einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen zylindrisch geformt ist.

9. Verzahnungsteil nach mindesten einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen konisch geformt ist.

10. Verzahnungsteil nach mindesten einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen eine Rändelung aufweist.

11. Verzahnungsteil nach mindesten einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzahnungsteil eine Auslassung aufweist, die beim Einführen in die Motorwelle zur Zentrierung des Verzahnungsteiles verwendbar ist.

12. Verzahnungsteil nach mindesten einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erste und zweite Verzahnung von einer einzigen Verzahnung umfasst werden.

13. Verzahnungsteil nach mindesten einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerverzahnung der Motorwelle eine Innenverzahnung ist.

14. Baureihe von Getriebemotoren,
wobei die Baureihe mindestens eine Baugröße umfasst,
und wobei von jeder Baugröße eine oder mehrere Varianten von Getriebemotoren umfasst werden,
und wobei innerhalb einer Baugröße bei verschiedenen Varianten gleichartige Motorwellen verwendbar sind, die mit jeweils einem Verzahnungsteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche verbindbar und/oder verbunden sind,
wobei innerhalb einer Baugröße mindestens eine Variante ein Verzahnungsteil umfasst, dessen erste und zweite Verzahnung unterschiedlich sind,
und wobei mindestens eine weitere Variante ein Verzahnungsteil umfasst, dessen erste und zweite Verzahnung gleich sind.

15. Verbindung
von einem ersten drehenden Teil über ein Verzahnungsteil nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche auf ein eine Laufverzahnung aufweisendes Teil, wobei
das Verzahnungsteil eine zweite Verzahnung aufweist, die mit der Laufverzahnung im Eingriff ist,
und dass das Verzahnungsteil eine erste Verzahnung aufweist, die mit einer Mitnehmerverzahnung des ersten drehenden Teiles im Eingriff steht,
und dass die Schrägungswinkel der ersten und der zweiten Verzahnung derart gewählt werden, dass die Richtung der von der Mitnehmerverzahnung und ersten Verzahnung erzeugten Axialkraft und die Richtung der von der Laufverzahnung und zweiten Verzahnung erzeugten Axialkraft entgegengesetzt gerichtet sind zur Verminderung der resultierenden Axialkraft.