DE102004057576A1

DE102004057576A1 - Verfahren zum positionsgenauen Zusammenbau einer Planetenrad-Einheit

Info

Publication number: DE102004057576A1
Application number: DE102004057576A
Authority: DE
Inventors: Alfred Skrabs
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-08
Also published as: US20060112531A1

Abstract

Im Rahmen des Verfahrens zum positionsgenauen Zusammenbau einer Planetenrad-Einheit eines Planetengetriebes, umfassend ein Planetenrad, einen Planetenbolzen, der an seinen Stirnseiten Zapfen und, radial betrachtet, auf der Schulter zwischen dem Zapfen und seiner Außenwand jeweils eine Ringzacke aufweist, ein zwischen dem Planetenrad und dem Planetenbolzen angeordnetes Lager und zwei Anlaufscheiben für das Planetenrad, bei dem ein Werkzeug verwendet wird, welches zwei koaxial zum Planetenbolzen und dessen beide Stirnseiten gegenüberliegende verschiebbare Stempel sowie zwei die Stempel ringförmig umgebende, unabhängig von den Stempeln verschiebbare Backen mit Ringzacken aufweist, wobei das Verfahren den Schritt des Ausrichtens und Einspannens der Planetenrad-Einheit in Mitte-Lagetoleranz zu 0-Spiel, den Schritt des formschlüssigen Einklemmens der ausgerichteten Position zu den Führungsscheiben des Planetenträgers und den Schritt des Anstauchens der Zapfen des Planetenbolzens auf ein vorbestimmtes Maß umfasst, erfolgt das Ausrichten und Einspannen der Planetenrad-Einheit in Mitte-Lagetoleranz zu 0-Spiel allein über das Werkzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum positionsgenauen Zusammenbau einer Planetenrad-Einheit eines Planetengetriebes, die ein Planetenrad, einen Planetenbolzen, ein zwischen dem Planetenbolzen und Planetenrad eingesetztes Lager und zwei Anlaufscheiben umfasst.
Planetengetriebe sind besonders gut geeignet, hohe Übersetzungen mit einer kompakten Bauweise zu vereinen. Ein wesentliches Bauteil eines Planetengetriebes ist die Planetenrad-Einheit. Bei einer derartigen Einheit müssen oft positionsgenaue Planetenbohrungen mit Sonder-Fein-Spindelmaschinen hergestellt werden, wobei die Bohrungen erst durch Vorspindeln und danach durch Fertigspindeln zu bearbeiten sind. Um die Toleranzanforderungen in Bezug auf Achsneigung, Achsschränkung, Durchmessertoleranz und gleichmäßigem Sehnenmaß zu erfüllen, ist ein sehr hoher Aufwand erforderlich. Dies bedeutet eine hohe Investition für die Sonder-Fein-Spindelmaschinen, das Bereitstellen teurer Werkzeuge zum Vor- und Fertigspindeln, deren Einsatz eine erhebliche Zeit benötigt, ebenso wie das anschließend erforderliche Entgraten und der anschließende Prüfschritt. Um die hohen qualitätssichernden Maßnahmen bei der Herstellung, insbesondere von Automatgetrieben für Kraftfahrzeuge zu gewährleisten, ist demzufolge ein hoher Fertigungsaufwand erforderlich, der sich in nachteiliger Weise negativ auf die Herstellungskosten auswirkt.
Daher wird angestrebt, die erwähnten Fertigungsschritte durch einen Umformarbeitsgang zu ersetzen.
Aus der EP 1 266 154 B1 der Anmelderin ist ein Verfahren zum positionsgenauen Zusammenbau einer Planetenrad-Einheit eines Planetengetriebes bekannt, im Rahmen dessen die Planetenrad-Einheit über das Hohlrad und das Sonnenrad in Mitte-Lagetoleranz eingesetzt, ausgerichtet und in einem Werkzeug eingespannt wird.
Hierbei weist das Werkzeug zwei koaxial zum Planetenbolzen und dessen beiden Stirnseiten gegenüberliegende verschiebbare Stempel sowie zwei die Stempel ringförmig umgebende, unabhängig von den Stempeln verschiebbare Backen mit Ringzacken auf. Zunächst wird das Werkzeug derart geschlossen, dass die Ringzacken an den Führungsscheiben anliegen und diese einklemmen; anschließend wird das Werkzeug weiter geschlossen, bis die Ringzacken einen konstanten Druck auf die Außenseiten der beiden Führungsscheiben ausüben, wobei dann die Stempel mit einer derartigen Kraft auf die Enden der Planetenbolzen gedrückt werden, dass diese gestaucht werden und dadurch die zugehörigen Führungsscheiben positionsgenau und formschlüssig mit dem Planetenbolzen verbinden.
Beim Ausrichten und Spannen der Planetenrad-Einheit über das Hohlrad und das Sonnenrad des Planetensatzes in Mitte-Lagetoleranz entsteht in nachteiliger Weise ein Lagerspiel zum Planetenbolzen. Ferner erfordert dies einen zusätzlichen Verfahrensschritt vor dem Stauchschritt zum Bilden der Planetenrad-Einheit.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem genannten Stand der Technik, ein Verfahren zum positionsgenauen Zusammenbau einer Planetenrad-Einheit eines Planetengetriebes anzugeben, welches lediglich einen Umformarbeitsgang umfasst, wobei das Lagerspiel zum Planetenbolzen vermieden werden soll.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein Verfahren zum positionsgenauen Zusammenbau einer Planetenrad-Einheit eines Planetengetriebes vorgeschlagen, bei dem ein Werkzeug verwendet wird, welches zwei koaxial zum Planetenbolzen und dessen beiden Stirnseiten gegenüberliegende verschiebbare Stempel sowie zwei die Stempel ringförmig umgebende, unabhängig von den Stempeln verschiebbare Backen mit Ringzacken aufweist, wobei das Verfahren den Schritt des Ausrichtens und Einspannens der Planetenrad-Einheit in Mitte-Lagetoleranz zu 0-Spiel, den Schritt des formschlüssigen Einklemmens der ausgerichteten Position zu den Führungsscheiben des Planetenträgers und den Schritt des Anstauchens der Zapfen des Planetenbolzens auf ein vorbestimmtes Maß umfasst, bei dem das Ausrichten und Einspannen der Planetenrad-Einheit in Mitte-Lagetoleranz zu 0-Spiel allein über das Werkzeug erfolgt.
Zu diesem Zweck weisen die dem Planetenbolzen zugewandten Seiten der Stempel jeweils eine mittig angeordnete und sich in Richtung des Planetenbolzens verjüngende Spitze auf, welche in die durch den Zapfen des Planetenbolzens definierte Öffnung zum Ausrichten und Einspannen der Planetenrad-Einheit positionierbar sind.
Hierbei umfasst die Planetenrad-Einheit ein Planetenrad, einen Planetenbolzen, der an seinen Stirnseiten Zapfen und radial betrachtet auf der Schulter zwischen dem Zapfen und seiner Außenwand jeweils eine Ringzacke aufweist, ein üblicherweise als Nadellager ausgebildetes und zwischen dem Planetenrad und dem Planetenbolzen angeordnetes Lager und zwei Anlaufscheiben für das Planetenrad.
Anschließend wird das Werkzeug geschlossen, wobei durch Eindringen der Ringzacken der Backen des Werkzeugs und des Planetenbolzens aufgrund des Schließvorgangs die ausgerichtete Position zu den Führungsscheiben des Planetenträgers formschlüssig eingeklemmt wird. Nach dem Einklemmen wird das Werkzeug weiter geschlossen, derart, dass unter konstantem Ringzackendruck die Stempel die Zapfen des Planetenbolzens auf ein vorbestimmtes Maß anstauchen.
Dadurch ist eine formschlüssige und spielfreie Verbindung des Planetenbolzens mit den Führungsscheiben herstellbar bzw. eine Fixierung der ausgerichteten Position zu den Führungsscheiben erzielbar, wobei ein Feinspindeln der Planetenbohrungen entfällt. Die Planetenbohrungen werden beim Feinstanzen der Führungsscheiben mit ca. 0,3 mm Spiel zum Planetenbolzenzapfen mitgestanzt.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird eine Planetenrad-Einheit auf einfache Weise hergestellt, wobei durch die Integration des Ausrichtens und Einspannens der Planetenrad-Einheit in Mitte-Lagetoleranz zu 0-Spiel in die Werkzeugbetätigung die Herstellungskosten gesenkt werden. Zudem wird ein Lagerspiel zum Planetenbolzen weitgehend vermieden.
Bei den durch die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Planetenrad-Einheiten wird ein Teil des Drehmomentes vom Planetenbolzen übernommen und der Planetenträger wird steifer. In Abhängigkeit vom Drehmoment können je nach Anwendungsfall die Planetenstege in vorteilhafter Weise entfallen, was in einer weiteren Senkung der Herstellungskosten sowie des Gewichtes resultiert.
Des weiteren wird durch die Schulter des Planetenbolzens der Abstand im Bereich der Planetenräder exakt eingehalten; dies bedeutet, dass – neben der dadurch erzielten Qualitätsverbesserung – die Führungsscheiben nicht mehr plan geschliffen werden müssen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur, welche eine Schnittansicht einer Planetenrad-Einheit darstellt, beispielhaft näher erläutert. In der Figur ist links von der Längsachse der Planetenrad-Einheit die Situation vor dem Stauchschritt und rechts von der Längsachse die Situation nach dem Stauchschritt veranschaulicht.
Gemäß der Erfindung wird die Planetenrad-Einheit, umfassend ein Planetenrad 7, einen an seinen beiden Stirnseiten Zapfen 3 aufweisenden Planetenbolzen 4, ein Nadellager 8 und Anlaufscheiben 9 das verwendete Werkzeug gleichzeitig an beiden Enden des Planetenbolzens 4 in Mitte-Lagetoleranz zu 0-Spiel ausgerichtet und eingespannt. Des weiteren weist der Planetenbolzen 4 radial betrachtet auf der Schulter zwischen dem Zapfen 3 und der Außenwand des Planetenbolzens 4 jeweils eine Ringzacke 12 auf.
Das Werkzeug umfasst zwei koaxial zum Planetenbolzen 4 anordbare und dessen beiden Stirnseiten gegenüberliegende verschiebbare Stempel 2 sowie zwei die Stempel 2 ringförmig umgebende, unabhängig von den Stempeln axial verschiebbare Backen 1 mit Ringzacken 11.
Die dem Planetenbolzen 4 zugewandten Seiten der Stempel 2 weisen jeweils eine mittig angeordnete und sich in Richtung des Planetenbolzens 4 verjüngende Spitze 10 auf, welche in die durch den Zapfen 3 des Planetenbolzens 4 definierte Öffnung zum Ausrichten und Einspannen der Planetenrad-Einheit positionierbar sind.
Zum positionsgenauen Zusammenbau einer Planetenrad-Einheit wird diese über die in die durch die Zapfen 3 des Planetenbolzens 4 definierten Öffnungen eingeführte Spitzen 10 der Stempel 2 ausgerichtet und durch Druckerhöhung der Stempel 2 eingespannt. Anschließend wird das Werkzeug geschlossen, derart, dass die Ringzacken 11 der Backen 1 des Werkzeugs und die Ringzacken 12 des Planetenbolzens 4 aufgrund des Schließvorgangs die ausgerichtete Position zu den Führungsscheiben 5 bzw. 6 des nicht dargestellten Planetenträgers formschlüssig einklemmen. Nach dem Einklemmen wird das Werkzeug weiter geschlossen, derart, dass unter konstantem Ringzackendruck die Stempel 2 die Zapfen 3 des Planetenbolzens 4 auf ein vorbestimmtes Maß anstauchen.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Ringzacke 11 der Backe 1 des Werkzeugs die gleiche Geometrie wie die Ringzacke 12 des Planetenbolzens 4 aufweist und dieser gegenüber angeordnet ist, so dass während des Stauchschrittes keine unzulässige Verformung der Führungsscheiben außerhalb der Ringzacke auftritt.

1: Backe
2: Stempel
3: Zapfen
4: Planetenbolzen
5: Führungsscheibe
6: Führungsscheibe
7: Planetenrad
8: Nadellager
9: Anlaufscheibe
10: Spitze
11: Ringzacke
12: Ringzacke

Claims

Verfahren zum positionsgenauen Zusammenbau einer Planetenrad-Einheit eines Planetengetriebes, umfassend ein Planetenrad, einen Planetenbolzen, der an seinen Stirnseiten Zapfen und radial betrachtet auf der Schulter zwischen dem Zapfen und seiner Außenwand jeweils eine Ringzacke aufweist, ein zwischen dem Planetenrad und dem Planetenbolzen angeordnetes Lager und zwei Anlaufscheiben für das Planetenrad, bei dem ein Werkzeug verwendet wird, welches zwei koaxial zum Planetenbolzen und dessen beiden Stirnseiten gegenüberliegende verschiebbare Stempel sowie zwei die Stempel ringförmig umgebende, unabhängig von den Stempeln verschiebbare Backen mit Ringzacken aufweist, wobei das Verfahren den Schritt des Ausrichtens und Einspannens der Planetenrad-Einheit in Mitte-Lagetoleranz zu 0-Spiel, den Schritt des formschlüssigen Einklemmens der ausgerichteten Position zu den Führungsscheiben des Planetenträgers und den Schritt des Anstauchens der Zapfen des Planetenbolzens auf ein vorbestimmtes Maß umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichten und Einspannen der Planetenrad-Einheit in Mitte-Lagetoleranz zu 0-Spiel allein über das Werkzeug erfolgt.
Verfahren zum positionsgenauen Zusammenbau einer Planetenrad-Einheit eines Planetengetriebes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichten und Einspannen der Planetenrad-Einheit, dadurch erfolgt, dass die dem Planetenbolzen (4) zugewandten Seiten der Stempel (2) jeweils eine mittig angeordnete und sich in Richtung des Planetenbolzens (4) verjüngende Spitze (10) aufweisen, welche in die durch den Zapfen (3) des Planetenbolzens (4) definierte Öffnung zum Ausrichten positionierbar sind, wobei das Einspannen durch Druckerhöhung der Stempel (2) erfolgt.
Verfahren zum positionsgenauen Zusammenbau einer Planetenrad-Einheit eines Planetengetriebes nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ausrichten und Einspannen der Planetenrad-Einheit das Werkzeug geschlossen wird, derart, dass die Ringzacken (11) der Backen (1) des Werkzeugs und die Ringzacken (12) des Planetenbolzens (4) aufgrund des Schließvorgangs die ausgerichtete Position zu den Führungsscheiben (5, 6) des Planetenträgers formschlüssig einklemmen, wobei nach dem Einklemmen das Werkzeug weiter geschlossen wird, derart, dass unter konstantem Ringzackendruck die Stempel (2) die Zapfen (3) des Planetenbolzens (4) auf ein vorbestimmtes Maß anstauchen.