DE102007028873B4

DE102007028873B4 - Adapter für eine Ausgangswelle eines Getriebes

Info

Publication number: DE102007028873B4
Application number: DE200710028873
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Lorch
Original assignee: Atlanta Antriebssysteme e Seidenspinner GmbH and Co KG
Current assignee: Atlanta Antriebssysteme De GmbH
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2027-06-23
Also published as: DE102007028873A1

Abstract

Adapter für eine runde mechanische Schnittstelle einer Getriebewelle (7), wobei die mechanische Schnittstelle der Getriebewelle Zentriermittel (11, 39), eine Planfläche (9) und mehrere Befestigungsbohrungen (17) umfasst, wobei die Befestigungsbohrungen (17) konzentrisch zu den Zentriermitteln (11, 39) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter an seinem den Zentriermitteln (11, 39) abgewandten Ende eine Aufnahmebohrung (23) aufweist, dass die Aufnahmebohrung (23) konzentrisch zu den Zentriermitteln (11, 39) angeordnet ist, dass die Aufnahmebohrung (23) zur Aufnahme eines Wellenstumpfs (25) eines Ritzels (5) dient, und dass der Wellenstumpf (25) kraftschlüssig mit der Aufnahmebohrung (23) verbunden ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Getriebe, das an einer Welle, bevorzugt an seiner Abtriebswelle, eine runde mechanische Schnittstelle umfassend eine Planfläche mit mehreren konzentrisch zu der Drehachse der Welle angeordneten Befestigungsgewinden und eine Zentriereinrichtung, aufweist. Diese runde mechanische Schnittstelle ist beispielsweise in der Norm EN ISO 9004-1-A definiert. Wenn ein Getriebe eine solche normierte mechanische Schnittstelle aufweist, kann es in Serien mit großen Stückzahlen gefertigt und über die genannten Schnittstelle an die speziellen Einsatzbedingungen angepasst werden.
Ein bislang nicht befriedigend gelöstes Problem besteht darin, ein Ritzel an dieser Schnittstelle anzuflanschen. Bislang muss der Außendurchmesser des Ritzels aus folgenden Gründen deutlich größer als der Teilkreisdurchmessers der Befestigungsgewinde in der Planfläche sein.
Wenn die auf das Ritzel in tangentialer Richtung wirkenden äußeren Kräfte vorgegeben sind, resultieren aus dem großen Ritzeldurchmesser große Drehmomente, die auf die Welle und das Getriebe wirken. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Ritzel eine Zahnstange antreibt, die einen Gegenstand in vertikaler Richtung gegen die Schwerkraft verschiebt.
Ein weiterer wichtiger Grund ist in die Fertigungstechnik. Wenn nämlich das Ritzel einen kleineren Durchmesser als die Planfläche der runden mechanischen Schnittstelle aufweist, kann das Ritzel nur durch Räumen hergestellt werden. Ein solcherart hergestelltes Ritzel weist große Fertigungsungenauigkeiten auf, was seinen Anwendungsbereich stark einschränkt.
Außerdem kann das Ritzel nicht gehärtet werden, da der beim Härten entstehende Verzug nicht durch einen anschließenden Schleifvorgang entfernt werden kann.
Aus der DE 198 46 235 C1 ist ein Adapter bekannt, der einenends auf einer Motorwelle geklemmt wird und bei dem anderenends ein Ritzel vorgesehen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Adapter für ein Ritzel und eine runde mechanische Schnittstelle der oben genannten Art bereitzustellen, welche auch bei Ritzeldurchmessern einsetzbar ist, die kleiner als der Teilkreisdurchmesser der Befestigungsgewinde ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Adapter für einen Wellenflansch einer Getriebewelle mit einer Planfläche mit mehreren Befestigungsbohrungen, wobei die Befestigungsbohrungen konzentrisch zu dem Zentrierbund angeordnet sind, und Zentriermitteln, dadurch gelöst, dass der Adapter an seinem den Zentriermitteln abgewandten Ende eine Aufnahmebohrung aufweist, dass die Aufnahmebohrung konzentrisch zu den Zentriermitteln angeordnet ist, dass die Aufnahmebohrung zur Aufnahme eines Wellenstumpfs eines Ritzels dient, und dass der Wellenstumpf kraftschlüssig mit der Aufnahmebohrung verbunden ist.
Durch die erfindungsgemäß beanspruchte Ausbildung einer Aufnahmebohrung in dem Adapter wird das Ritzel mit seinem Wellenstumpf in der Aufnahmebohrung kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Adapter verbunden. Da bei dem erfindungsgemäßen Adapter der Durchmesser der Aufnahmebohrung keinerlei Restriktionen unterworfen ist, kann der Durchmesser der Aufnahmebohrung sehr viel kleiner als der Teilkreisdurchmesser der Befestigungsgewinde der runden mechanischen Schnittstelle an der Abtriebswelle des Getriebes gewählt werden. In Folge dessen kann auch der Außendurchmesser des Ritzels kleiner als der oben genannte Teilkreisdurchmesser gewählt werden.
Durch die erfindungsgemäß möglichen kleineren Außendurchmesser des Ritzels können die auf die Welle wirkenden Drehmomente bei sonst gleichen Randbedingungen verringert werden. Dadurch können kompaktere, leichtere und sehr viel kostengünstigere Getriebe eingesetzt werden, um eine vorgegebene Tangentialkraft am Ritzel bereitzustellen.
Wegen der konstruktiven Freiheiten durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Adapters können die Einsatzbereiche bereits in Serie gefertigter Getriebe vergrößert werden. Außerdem unterliegt die Herstellung des erfindungsgemäßen Ritzels keinerlei Beschränkungen. Es kann beispielsweise durch Fräsen und/oder Schleifen mit höchster Genauigkeit hergestellt werden. Schließlich kann das hochbelastete Ritzel aus einem sehr hochwertigen Werkstoff hergestellt und bei Bedarf gehärtet werden, während für den Adapter in aller Regel ein kostengünstigerer Werkstoff ausreichend ist. Auch der Austausch eines beschädigten Ritzels 5 ist sehr schnell und kostengünstig möglich.
Überdies bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung noch ein Potential zur Gewichtseinsparung, wenn nämlich der Adapter aus Leichtmetall hergestellt wird.
Alternativ können die Zentriermittel als Einpass oder Zentrierbund ausgebildet werden, so dass der erfindungsgemäße Adapter mit verschiedenen runden mechanischen Schnittstellen kompatibel ist.
Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahmebohrung und der Wellenstumpf des Ritzels durch einen Presssitz, insbesondere einen Querpresssitz oder einen Ölpresssitz, kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Alternativ können die Aufnahmebohrung und der Wellenstumpf auch durch einen Schrumpfsitz oder einen Kegelsitz kraftschlüssig miteinander verbunden sein. Durch diese Ausführungsvarianten können die an sich bekannten Vorzüge dieser kraftschlüssigen Verbindungen auch bei dem erfindungsgemäßen Adapter nutzbringend eingesetzt werden.
Welcher dieser Verbindungen zwischen Adapter und Wellenstumpf im Einzelfall gewählt wird, hängt von den sonstigen Randbedingungen ab und ist für einen Fachmann auf dem Gebiet des Maschinenbaus ohne erfinderisches Zutun im Einzelfall zu entscheiden.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Welle und des Ritzels sowie deren Verbindung können sowohl auf der Abtriebsseite eines Getriebes als auch auf der Antriebsseite eines Getriebes bei Bedarf eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Verbindung und Ausgestaltung von Welle und Ritzel ist bei verschiedensten Getriebebauformen, insbesondere jedoch bei Koaxialgetrieben, einsetzbar.
Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäß beanspruchte Lösung einsetzbar, wenn das Ritzel mit einer Zahnstange im Eingriff ist. In diesem Fall ist nämlich die Belastung des Getriebes mit Drehmomenten um so geringer, je kleiner der Durchmesser des Ritzels ist. Da mit der erfindungsgemäß beanspruchten Lösung der Durchmesser des Ritzels gegenüber herkömmlichen Verbindungen von Ritzel und Welle verringert werden kann, kann die Belastung des Getriebes in diesem besonderen Anwendungsfall sehr wirksam reduziert werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Zeichnung
Es zeigen:
1: ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Adapters und
2: ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Adapters.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt ein Getriebe 1 im Teilschnitt an dessen Abtriebswelle ein erfindungsgemäßer Adapter 3 für ein Ritzel 5 befestigt ist.
Die Abtriebswelle des Getriebes 1 ist mit dem Bezugszeichen 7 versehen worden; eine Eingangswelle ist nicht dargestellt.
In dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind an der Abtriebswelle 7 eine Planfläche 9 und eine zylindrische Außenfläche 11 ausgebildet. Die zylindrische Außenfläche 11 ist koaxial zu einer Drehachse (ohne Bezugszeichen) der Abtriebswelle 7 angeordnet und dient der Zentrierung des erfindungsgemäßen Adapters 3.
In der Planfläche 9 sind Befestigungsgewinde 13 ausgebildet, die ebenfalls konzentrisch zur Drehachse der Abtriebswelle 7 geordnet sind, ausgebildet. Der Teilkreisdurchmesser auf dem die Befestigungsgewinde 13 angeordnet sind, hat das Bezugszeichen D_tk.
An dem erfindungsgemäßen Adapter 3 ist ein mit der Planfläche 9 und der zylindrischen Außenfläche 11 der Abtriebswelle 7 zusammenwirkender Einpass 15 ausgebildet. Durch den Einpass 15 wird der Adapter 3 konzentrisch zur zylindrischen Außenfläche 11 positioniert.
In dem Adapter 3 sind Befestigungsbohrungen 17 angeordnet, die den gleichen Teilkreisdurchmesser D_tk wie die Befestigungsgewinde 13 in der Planfläche 9 haben. Durch die Befestigungsbohrungen 17 können Schrauben 19 in die Befestigungsgewinde 13 der Abtriebswelle 7 geschraubt werden und auf diese Weise der Adapter 3 an der Abtriebswelle 7 positioniert und drehfest befestigt werden. An dem Adapter 3 ist eine erste Rundlaufprüffläche 21 ausgebildet. Mit der ersten Rundlaufprüffläche 21 ist es möglich, einfach und zuverlässig festzustellen, ob der Rundlauf des Adapters 3 den Anforderungen entspricht.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Adapter 3 eine durchgehende Aufnahmebohrung 23 auf. Diese Aufnahmebohrung 23 kann jedoch als auch Sacklochbohrung (nicht dargestellt) ausgebildet sein. Die Aufnahmebohrung 23 und der Einpass 15 des Adapters 3 sind koaxial zueinander angeordnet.
In die Aufnahmebohrung 23 wird ein Wellenstumpf 25 des Ritzels 5 aufgenommen. Über ein Spannelement 27, welches außen auf einen Absatz 29 des Adapters 3 aufgeschoben wird, wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Wellenstumpf 25 und dem Adapter 3 hergestellt.
Das Spannelement 27 besteht aus einer Spannhülse 31, die mit ihrem Innendurchmesser spielfrei an dem Absatz 29 der Abtriebswelle 13 aufgenommen ist. An ihrem Außendurchmesser ist die Spannhülse 31 doppelt kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei die Spannhülse 31 in ihrer Mitte den größten Durchmesser aufweist. Von beiden Seiten sind auf die Spannhülse 31 Spannscheiben 33 aufgeschoben, deren Innendurchmesser ebenfalls konisch ist und mit den kegelstumpfförmigen Außendurchmesser der Spannhülse 31 zusammenwirkt. Wenn nun die Spannscheiben 33 durch nur vereinfacht dargestellte Zugschrauben 35 zusammengezogen werden, wird wegen der schrägen Kontaktfläche zwischen den Spannscheiben 33 und der Spannhülse 31 eine Kraft in radialer Richtung von der Spannhülse 31 auf den Absatz 29 der Abtriebswelle 13 übertragen. Dadurch entsteht eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Abtriebswelle 13 und dem Wellenstumpf 25 des Ritzels 5. Durch diese kraftschlüssige Verbindung können große Drehmomente sicher zwischen dem Ritzel 5 und der Abtriebswelle 7 übertragen werden. Im unmittelbaren Anschluss an den Absatz 29 ist eine zweite Rundlaufprüffläche 30 an dem Ritzel 5 vorgesehen. Dadurch ist es möglich, nach der Montage des Ritzels 5 die Einhaltung des vorgeschriebenen Rundlaufs zuverlässig zu prüfen und ggf. zu korrigieren. Eine Korrektur des Rundlaufs ist oftmals leicht möglich, indem der Adapter 3 relativ zur Abtriebswelle 7 und/oder zum Ritzel 5 verdreht wird.
Es liegt auf der Hand, dass die Erfindung nicht auf die exemplarisch dargestellte und beschriebene Verbindung zwischen dem Wellenstumpf 25 und der Aufnahmebohrung 23 des Adapters 3 beschränkt ist. Vielmehr können alle kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindungen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft sind solche Verbindungen, die eine lösbare Verbindung zwischen Wellenstumpf 25 und Abtriebswelle 7 ermöglichen. In Einzelfällen kann es jedoch auch vorteilhaft sein, eine unlösbare Verbindung, beispielsweise durch Schweißen oder ein anderes stoffschlüssiges Fügeverfahren, einzusetzen.
Der Außendurchmesser des Ritzels 5 ist 1 mit dem Bezugszeichen D_a gekennzeichnet. Aus dem Vergleich des Außendurchmessers D_a des Ritzels 5 und des Teilkreisdurchmessers D_tk in 1 wird deutlich, dass auch sehr kleine Ritzel 5 an der Abtriebswelle 7 des Getriebes 1 befestigt werden können. Dadurch kann die Tangentialkraft am Außendurchmesser D_a des Ritzels 5 bei gleichem Ausgangsdrehmoment des Abtriebswelle 7 erhöht werden. In Folge dessen ist es möglich, auch kleinere Getriebe einzusetzen um eine vorgegebene Tangentialkraft am Ritzel 5 zu erreichen. Dadurch ergibt sich ein erheblicher wirtschaftlicher Vorteil und außerdem können die kleineren Getriebe benötigen diese Getriebe weniger Bauraum, was in modernen Konstruktionen stets ein großer Vorteil ist. Besonders vorteilhaft ist dies, wenn das Ritzel 5 eine Zahnstange 37 antreibt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist die Zentrierung zwischen Adapter 3 und der Getriebewelle 7 anders ausgeführt als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist an dem Adapter 3 ein Zentrierbund 39 ausgebildet, welcher mit einem Einpass 41 in der Getriebewelle 7 zusammenwirkt.
Es versteht sich von selbst, dass die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Verbindung von einer Welle mit einem Ritzel nicht auf Abtriebswellen 13 beschränkt sind. Bei Bedarf können selbstverständlich auch die Antriebswelle eines Getriebes oder jede andere Welle, die mit einem Ritzel drehfest verbunden werden soll, in der erfindungsgemäßen Weise ausgestaltet werden. Schutz soll auch für diese Ausführungsformen und Anwendungen beansprucht werden.

Claims

Adapter für eine runde mechanische Schnittstelle einer Getriebewelle (7), wobei die mechanische Schnittstelle der Getriebewelle Zentriermittel (11, 39), eine Planfläche (9) und mehrere Befestigungsbohrungen (17) umfasst, wobei die Befestigungsbohrungen (17) konzentrisch zu den Zentriermitteln (11, 39) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter an seinem den Zentriermitteln (11, 39) abgewandten Ende eine Aufnahmebohrung (23) aufweist, dass die Aufnahmebohrung (23) konzentrisch zu den Zentriermitteln (11, 39) angeordnet ist, dass die Aufnahmebohrung (23) zur Aufnahme eines Wellenstumpfs (25) eines Ritzels (5) dient, und dass der Wellenstumpf (25) kraftschlüssig mit der Aufnahmebohrung (23) verbunden ist.
Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriermittel als Einpass (11) ausgebildet ist.
Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriermittel als Zentrierbund (39) ausgebildet sind.
Adapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser (D_a) des Ritzels (5) kleiner als ein Teilkreisdurchmesser (D_Tk) der Befestigungsbohrungen (17) ist.
Adapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (3) und der Wellenstumpf (25) durch einen Presssitz, insbesondere einen Querpresssitz oder einen Ölpresssitz oder mit Hilfe eines Spannelements (27), kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Adapter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (3) und der Wellenstumpf (25) durch einen Schrumpfsitz oder einen Kegelsitz kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Adapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle als Abtriebswelle (7) eines Getriebes (1) ausgebildet ist.
Adapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1) ein Koaxialgetriebe ist.
Adapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1) ein Cycloidengetriebe, ein Flex-Spline-Getriebe oder ein Planetengetriebe ist.
Adapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (5) mit einer Zahnstange (37) im Eingriff ist.
Adapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilkreisdurchmesser (D_Tk) der Befestigungsbohrungen 25 mm, 31,5 mm, 40 mm, 50 mm, 63 mm, 80 mm, 100 mm, 125 mm, 160 mm, 200 mm, 250 mm oder 315 mm beträgt.
Adapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser des Zentrierbundes (39) 16 mm, 20 mm, 25 mm, 31,5 mm, 40 mm, 50 mm, 63 mm, 80 mm, 100 mm, 125 mm oder 160 mm beträgt.