DE102006004720A1

DE102006004720A1 - Bolzen in einem Planetentrieb und Verfahren zu dessen endseitiger Bearbeitung

Info

Publication number: DE102006004720A1
Application number: DE200610004720
Authority: DE
Inventors: Ramon Jurjanz; Norbert Radinger
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2026-02-03
Also published as: WO2007088117A1; DE102006004720B4

Abstract

Ein Bolzen (10) in einem Planetentrieb (10) mit einer zu einer Stirnseite (16) des Bolzens (10) hin abfallenden Fase (19) an wenigstens einem Ende (7) des Bolzens (10) weist an der Stirnseite (16) zumindest eine Bruchstelle (20) auf.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Bolzen in einem Planetentrieb mit einer zu einer Stirnseite des Bolzen hin abfallenden Fase an wenigstens einem Ende des Bolzens, einen Planetentrieb mit einem derartigen Bolzen und ein Verfahren zur endseitigen Bearbeitung des Bolzens.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Bolzen sind Abstandhalter und/oder Verbindungsmittel und/oder Planetenbolzen zwischen Trägerblechen der Planetenträger in Planetentrieben. Die Abstandshalter zwischen den Planetenbolzen angeordnet und nehmen keine Planetenräder auf. Sie sind mit den Planetenbolzen gleichgerichtet und sichern den maßhaltigen Abstand zwischen Trägerblechen ab. Die Verbindungselemente sind wahlweise auch Abstandshalter, verbinden die Trägerbleche, sichern den Abstand für Planetenräder zwischen den Trägerblechen und verstärken die Konstruktion des Planetentriebs.
Auf Planetenbolzen sind ein oder mehr Planetenräder gelagert. Die Planetenbolzen weisen in der Regel außen durchgehend oder abgestuft zylindrische und innen aus Vollmaterial oder hohl ausgebildete Geometrien auf.

Bolzen des Standes der Technik werden spanabhebend von Stangenmaterial abgetrennt, teils aus Schmiederohlingen oder als Fließpressteil hergestellt und dann wahlweise mit Fasen versehen. Derartige Zentrierfasen erleichtern die Montage des Bolzens in entsprechende Öffnungen z.B. der Planetenträger. Die Planetenbolzen werden in der Regel gehärtet, und an den außenzylindrischen Flächen mit Laufbahnqualität für die Laufbahnen der Planetenlagerungen fertig bearbeitet.

DE 20 24 469 zeigt einen Planetentrieb mit Planeten zwischen Trägerblechen. Die Trägerbleche sind mittels Verbindungselementen miteinander verbunden, die in diesem Fall Blechlaschen sind – die in anderen Planetentrieben jedoch auch zylindrisch als Bolzen ausgeführt sind. Die Bolzen sind endseitig angefast um die Montage des Bolzens in die Öffnung an dem Wandabschnitt des Trägers zu erleichtern.

Wenn der Bolzen beispielsweise mit einem Presssitz in der Öffnung sitzt, wird dieser axial in dem Planetenträger gesichert, indem aus dem Rand der Öffnung Material des Wandabschnitts plastisch gegen die Fase geformt wird. Es gibt auch Planetentriebe, bei denen Material aus dem Ende des Bolzens über den Rand oder in den Rand der Öffnung verstemmt wird. Die noch nicht montierten Bolzen werden im zuletzt genannten Fall zunächst mit der notwendigen Härte für den Lagersitz versehen und anschließend endseitig lokal an der Zone, an der Material für die Verstemmung verdrängt werden soll, angelassen um für diese plastische Verformung weich zu sein.

Bei der Montage von Planetenträgern sind zugleich mindestens drei Planetenbolzen mit den Planetenrädern maßgenau zu positionieren und auszurichten sowie in die Trägerbleche zu montieren. Dieser Prozess ist relativ aufwändig.

Oft sind an den Trägerblechen und Montagevorrichtungen sehr genau gefertigte Bezugskanten- oder Flächen herzustellen, an denen die Bauteile bei der Montage positioniert und ausgerichtet werden. Die genaue Lage der Planetenräder ist bezüglich des Zahneingriffs und damit hinsichtlich des Verschleiß- und Geräuschverhaltens von besonderer Bedeutung. Die Abweichungen vom Soll, die aus der Lage der Bezugsflächen/kanten zu den Zahnrädern resultieren, sollten möglichst klein sein. Deshalb ist es wichtig, den Bezug so nahe wie möglich an die Zahnräder zu legen. Diese Anforderung lässt sich an Planetentrieben des Standes der Technik nur mit großem Aufwand erfüllen, da die Bezugkanten und Flächen an den Trägerblechen ausgebildet sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher Mittel und Wege zu finden, mit denen sich Planetentriebe leichter und genauer montieren lassen.

Diese Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruches 1 und weiterer abhängiger Ansprüche gelöst.

Die Stirnseite des in den Planetentrieb montierten Bolzens weist zumindest eine durch Abrechen von Material des Bolzens erzeugte und sichtbare Bruchstelle auf. Die Bruchstelle ist wahlweise nachdem Bruch beispielsweise durch Schleifen weiter bearbeitet oder unbearbeitet gelassen. Die unbearbeitet gelassene Bruchstelle weist eine durch den Bruch entstandene und nach dem Bruch unbearbeitet belassene Oberflächenstruktur auf.

Der Bolzen wird bei seiner Herstellung mit einer oder mehreren Sollbruchkerben beliebiger Gestalt versehen. Die Sollbruchkerben sind radiale Vertiefungen beliebiger Geometrie, die den Querschnitt des Bolzens so schwächen, das eine Sollbruchstelle entsteht. Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht eine Ringnut als Sollbruchkerbe vor. Die Ringnut wird radial so tief ausgeführt, das der Querschnitt des Materials, der sich radial sich dem Nutgrund anschließt, relativ gering ist. Dies sichert ab, das der Anteil an Material der sich der Soll bruchkerbe axial endseitig am Bolzen anschließt und der endseitig vom Bolzen getrennt werden soll, sicher an der Sollbruch kerbe abgetrennt wird.

Der Bolzen ist ein Abstandshalter oder Verbindungsmittel bzw. ein Planetenbolzen. Denkbar ist auch der Einsatz von Bolzen, mit zwei oder mehr der Funktionen.

Der Planetenbolzen ist durch Einsatz- oder Durchhärten mit der notwendigen Härte, zum Beispiel mit Laufbahnhärte für die Planetenlagerung, versehen. Das Material des Bolzens an der Sollbruchkerbe ist für Bruch geeignet, da der Querschnitt entweder mit durchgehärtet oder bei einsatzgehärteten Bolzen, aufgrund des reduzierten Querschnitts nahezu durchgehärtet ist. Der Bolzen weist wahlweise an einem oder an beiden seiner axialen Enden eine oder mehrere Sollbruchkerben und einen sich den Kerben axial anschließenden abzubrechenden Abschnitt auf, der vorzugsweise ein außenzylindrischer Bund ist.

Die Sollbruchkerben weisen Innenflanken auf, von denen eine nach dem endseitigen Abbrechen am Bolzen als die Fase verbleibt. In dem Fall, in dem die Sollbruchkerbe eine Ringnut ist, ist/sind die Fase(n) bevorzugt eine oder mehrere plane oder gekrümmte oder abgestuft verlaufende und zur Mittelsachse des Bolzens geneigte Kreisringfläche(n) bzw. Ringflächen mit anderer Kontur.

Bei der Montage des Planetentriebs wird der Bolzen mit Sollbruchkerbe(n) soweit in die Öffnung des Planetenträgers, des Planetentriebs oder eines anderen Wandabschnitt eingeschoben oder eingepresst, bis der abzubrechende Abschnitt soweit hervorsteht, dass der Bolzen an diesem Abschnitt in einer Vorrichtung aufgenommen werden kann. Alternativ dazu sind die Bolzen zuerst an dem abzubrechenden Abschnitt aufgenommen, exakt zueinander ausgerichtet, gehalten und dann werden die weiteren Getriebebauteile auf die Bolzen montiert. Nach der Montage, während der die Einheit über die Bolzen positionsgenau gehalten wird, werden die Abschnitte mittels geeigneter Mittel wie Zangen oder Klemmbacken an der Sollbruchkerbe abgekniffen, abgeschert, abgerissen oder anders abgebrochen. Es verbleibt eine in der Öffnung unbe deckte oder aus der Öffnung herausragende sichtbare Bruchstelle. Da die Stirnseite der Bolzen am fertig montierten Planetentrieb in der Regel keine Funktion hat, kann die nach dem Bruch verbleibende Bruchstelle unbearbeitet bleiben und weist eine aus einem Gewaltbruch resultierende typische raue und ungleichmäßige Oberfläche auf.

Im Anschluss wird der Bolzen axial in dem Träger gesichert, indem Material aus dem Wandabschnitt, in dem der Bolzen aufgenommen ist, in Form von Laschen oder Verstemmungen plastisch gegen die Stirnseite, vorzugsweise gegen die Fase, geformt wird.

Die Erfindung erleichtert die sehr genaue Montage und das Vermessen von Planetentrieben der Gattung, insbesondere dann, wenn die Erfindung auf die Planetenbolzen angewendet wird. Die vorstehenden Abschnitte oder Bunde, werden erst dann von dem Planetentrieb, d.h. von dem Ende der Planetenbolzen entfernt, wenn der Planetentrieb fertig montiert ist. Bis dahin dienen diese zum Ausrichten, zum Festhalten, zum Messen und zum Greifen beim Handling und Transport. Es ist sogar denkbar, das die Abschnitte bis zur Montage in Getriebe, Achsen usw. an dem Planetentrieb verbleiben und erst unmittelbar vor dem Einbau entfernt werden. Die Planetentriebe lassen sich so besser transportieren und zuführen. Weiterhin ist die Qualitätskontrolle vereinfacht, da die Bolzen aufgrund des überstehenden Abschnitts selbst als Bezug für Messungen gewählt werden bzw. zum Messen an diesen aufgenommen werden können.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Hauptansicht eines Planetentriebs,
2 den Planetentrieb nach 1 entlang der Linie II-II längs geschnitten,
3 den Planetentrieb aus 1 als Vormontageeinheit auf einer Montagevorrichtung, entlang der Linie II-II längs geschnitten,
4 das Detail X aus 4 nicht maßstäblich vergrößert und die schematische Darstellung einer Variante einer endseitigen Bearbeitung eines Planetenbolzens,
5 das Detail Z aus 2 nicht maßstäblich vergrößert nach der endseitigen Bearbeitung des Planetenbolzens und nach der axialen Sicherung des Bolzens im Planetentrieb,
6 die Detailansicht A aus 2 nicht maßstäblich vergrößert, nach der endseitigen Bearbeitung des Planetenbolzens und
7 ein Ausführungsbeispiel eines Planetenbolzens der an beiden Ende eine Sollbruchkerbe in Form einer Sollbruchnut aufweist.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Die 1 und 2 zeigen einen Planetentrieb 1 in Form eines mit drei Planetenrädern 2 vormontierten Planetenträgers 6. Jedes der Planetenräder 2 ist mit einem Nadellager 4 jeweils auf einem Planetenbolzen 3 gelagert. Die Planetenbolzen 3 sitzen mit einem Ende in einem Trägerblech 5 des Planetenträgers 6 und mit dem anderen Ende 7 in einem Zahnkranz 8. Der Planetenträger 6 ist durch bolzenartig ausgebildete Verbindungselemente 9 zusammengehalten. Die Verbindungselemente 9 halten das Trägerblech 5 und den Zahnkranz 8 mit axialem Abstand zueinander und sichern so den axialen Bauraum für die Planetenräder 2 mit Axialscheiben 11 einschließlich axialem Betriebsspiel.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung auf Bolzen 10 in Form von einem, zwei oder allen Planetenbolzen 3 des Planetentriebs 1 angewandt, könnte aber genauso auch auf die Verbindungselemente 9 oder auch auf die Planetenbolzen 3 und Verbindungselemente 9 angewendet werden.
In seinem Ausgangszustand weist der Bolzen 10, wie mindestens eine Sollbruchkerbe 12, wie in 7 dargestellt ist, alternativ zwei der Sollbruchkerben 12 auf. Die Sollbruchkerben 12 sind Ringnuten mit einander gegenüberliegenden Innenflanke 13, könnten aber auch eine oder mehrere am Umfang verteilte Kerben sein. Der Querschnitt des Bolzens ist an der Sollbruchkerbe radial unterhalb der Sollbruchkerbe stark reduziert und im wesentlichen gehärtet.
Den Ringnuten schließen sich die abzutrennenden Abschnitte in Form von Bunden 14 an. Die Bunde 14 sind außen zylindrisch sowie innen hohl und weisen in diesem Beispiel den gleichen Außendurchmesser wie der Bolzen selbst auf. Der Außendurchmesser der Bunde kann sich alternativ von Bund zu Bund aber auch vom Bolzen zum Bund unterscheiden. Es ist zum Beispiel denkbar, das zumindest ein Bund einen größeren oder kleineren Durchmesser als der eigentliche Bolzen oder sogar von der zylindrischen Form abweichende Geometrien des Außen- und/oder Innenquerschnitts aufweist.
Die Planetenbolzen 3 werden bei der Montage des Planetentriebs 1 an den axial über das Trägerblech 5 hinaus stehenden Bunden 14 in einer in 3 nur angedeutet dargestellten Vorrichtung 15 aufgenommen. Die Mittelachsen 3a der Planetenbolzen 3 sind dann sehr genau achsparallel zueinander ausgerichtet. Die Enden 7 sind zum Beispiel in die Öffnungen 17 des Trägerblechs eingepresst. Nach der Montage des Planetentriebs 1 wird dann wie in 4 dargestellt, der Bund 14 beispielsweise in Richtung des Pfeils so belastet, dass der Bolzen 10 endseitig an der Sollbruchkerbe 12 bricht und der Bund 14 abgetrennt ist.
2 zeigt einen Längsschnitt durch den Planetentrieb 1 nach der endseitigen Bearbeitung der Bolzen 10 und die 5 und 6 das Detail Z und die Ansicht A dieses Längsschnitts vergrößert. Die an der Öffnung 17 nach dem Bruch unverdeckt sichtbare Stirnseite 16 des Bolzens 10 weist nach dem Bruch noch eine der Innenflanke 13 der getrennten Sollbruchkerbe 12 in Form einer Fase 19 sowie die durch Abrechen von Material des Bolzens (10) erzeugte und sichtbare Bruchstelle 20 auf. Die Bruchstelle 20 wird nach dem Bruch nicht weiter bearbeitet, so dass deren Oberfläche wie in 6 mit der schwarzweiß markierten Struktur angedeutet ist, die Oberfläche in bruchrauem Zustand verbleibt. Die Planetenbolzen 3 sind axial mit Verformungen 18 gesichert, die an der jeweiligen Fase des jeweiligen Planetenbolzens 3 anliegen. Die Verformungen 18 sind in diesem Fall plastisch, zum Beispiel durch Verstemmen, am Rand der Öffnungen 17 aus dem Material des Trägerblechs 5 geformt.

1: Planetentrieb
2: Planetenräder
3: Planetenbolzen
3a: Mittelachse des Planetenbolzens
4: Nadellager
5: Trägerblech
6: Planetenträger
7: Ende des Planetenbolzens
8: Zahnkranz
9: Verbindungselement
10: Bolzen
11: Axialscheiben
12: Sollbruchkerbe
13: Innenflanke
14: Bund
15: Vorrichtung
16: Stirnseite
17: Öffnungen
18: Verformung
19: Fase
20: Bruchstelle

Claims

Bolzen (10) in einem Planetentrieb (10) mit einer zu einer Stirnseite (16) des Bolzen (10) hin abfallenden Fase (19) an wenigstens einem Ende (7) des Bolzens (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (16) des Bolzens (10) zumindest eine Bruchstelle (20) aufweist.
Bolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchstelle (20) eine durch Bruch entstandene und nach dem Bruch unbearbeitet belassene Oberflächenstruktur aufweist.
Bolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchstelle (20) an der Oberfläche genauso hart ist, wie andere Oberflächen des Bolzens (10) hart sind.
Bolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (10) ein Planetenbolzen (3) des Planetentriebs (10) ist, wobei der Planetenbolzen (3) wenigstens ein Planetenrad (2) des Planetentriebs (10) aufnimmt.
Bolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fase (19) die Innenflanke (13) einer nutförmigen Sollbruchkerbe (12) ist, wobei die Sollbruchkerbe (12) in einem Ausgangszustand vor dem Bruch an dem Bolzen (10) ausgebildet ist.
Planetentrieb (10) mit wenigstens einem Planetenrad (2) und mit mindestens einem Bolzen (10), wobei der Bolzen (10) mit mindestens einem Ende (7) in eine Öffnung (17) eines Wandabschnitts des Planetentriebs (10) zumindest eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (7) des Bolzens (10) an der Stirnseite (16) wenigstens eine (durch Abrechen von Material des Bolzens (10) erzeugte) Bruchstelle (20) aufweist.
Planetentrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (10) ein Planetenbolzen (3) ist, wobei auf dem Planetenbolzen (3) wenigstens eines der Planetenräder angeordnet ist.
Planetentrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchstelle (20) eine durch den Bruch entstandene und nach dem Bruch unbearbeitete belassene Oberflächenstruktur aufweist.
Planetentrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (16) eine Bruchstelle (20) aufweist, die durch Bruch an dem in den Wandabschnitt montierten Bolzens (10) entstanden ist, und dass die Bruchstelle (20) eine nach dem Bruch unbearbeitete belassene Oberflächenstruktur aufweist.
Planetentrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchstelle (20) an der Oberfläche genauso hart ist, wie andere Oberflächen des Bolzens (10) hart sind.
Planetentrieb nach Anspruch 6, in dem wenigstens ein Bolzen (10) zumindest an einem Ende (7) die zur Stirnseite (16) des Bolzens (10) hin abfallende Fase (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fase (19) die Innenflanke (13) einer Sollbruchkerbe (12) ist, wobei die Sollbruchkerbe (12) in einem Ausgangszustand vor dem Bruch an dem Bolzen (10) ausgebildet ist.
Planetentrieb nach Anspruch 6, in dem wenigstens ein Bolzen (10) an dem Ende (7) eine zur Stirnseite (16) des Bolzens (10) hin abfallende Fase (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fase (19) die Innenflanke (13) einer nutförmigen Sollbruchkerbe (12) ist, wobei die Sollbruchkerbe (12) in einem Ausgangszustand vor dem Bruch an dem Bolzen (10) ausgebildet ist und dass zumindest eine Verformung (18) von Material des Wandabschnitts an der Fase (19) anliegt.
Planetentrieb mit mindestens einem Bolzen (10), wobei der Bolzen (10) sich zwischen zwei Wandabschnitten erstreckt, wobei der Bolzen (10) mit mindestens einem Ende (7) in eine Öffnung (17) in einem der Wandabschnitte zumindest eingreift (oder aus diesem herausragt) und wobei der Bolzen (10) an dem Ende (7) eine zu einer Stirnseite (16) des Bolzens (10) abfallende Fase (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fase (19) die Innenflanke (13) einer nutförmigen Sollbruchkerbe (12) ist, wobei die Sollbruchkerbe (12) in einem Ausgangszustand vor dem Bruch an dem Bolzen (10) ausgebildet ist.
Planetentrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (16) des Bolzens (10) eine Bruchstelle (20) aufweist.
Planetentrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchstelle (20) eine durch den Bruch entstandene und nach dem Bruch unbearbeitete Oberflächenstruktur aufweist.
Planetentrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchstelle (20) eine durch Bruch des in dem Wandabschnitt sitzenden Bolzens (10) entstandene und nach dem Bruch unbearbeitete Oberflächenstruktur aufweist.
Planetentrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchstelle (20) an der Oberfläche genauso hart ist, wie an anderen Oberflächen des Bolzens (10).
Planetentrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (10) ein Planetenbolzen (3) ist, auf dem wenigstens ein Planetenrad (2) des Planetentriebs (10) sitzt.
Planetentrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Verformung (18) des Materials des an der Öffnung (17) verformten Wandabschnitts an der Fase (19) anliegt.
Verfahren zur endseitigen Bearbeitung wenigstens eines in zumindest eine Öffnung (17) eines Wandabschnittes eines Planetentriebs (10) montierten Bolzens (10), dadurch gekennzeichnet, dass dann endseitig Material vom Bolzen (10) getrennt wird, wenn der Bolzen (10) in den Wandabschnitt montiert ist.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass endseitig des Bolzens (10) soviel Belastung aufgebracht wird, bis der Bolzen (10) an einer Sollbruchkerbe (12) bricht.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei der endseitigen Bearbeitung eines in einem Wandabschnitt eines Trägerblechs (5) gelagerten Planetenbolzens (3) angewendet wird, wobei der Planetenbolzen (3) wenigstens ein Planetenrad (2) aufnimmt.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (10) an einer Sollbruchkerbe (12) getrennt wird, wobei die Sollbruchkerbe (12) an dem Bolzen (10) ausgebildet ist und eine Innenflanke (13) aufweist und wobei die Innenflanke (13) nach dem Trennen eine endseitige Fase (19) an dem Bolzen (10) bildet und dass zeitgleich mit dem Trennen oder nach dem Trennen an der Öffnung (17) Material so aus dem Wandabschnitt geformt wird, dass das Material an der Fase (19) anliegt.