DE102008040321A1

DE102008040321A1 - Ritzelbefestigung für Planetengetriebe

Info

Publication number: DE102008040321A1
Application number: DE102008040321A
Authority: DE
Inventors: Johann Dr. Hopfner; Friedrich Pfeffer
Original assignee: Sumitomo SHI Cyclo Drive Germany GmbH
Current assignee: Sumitomo SHI Cyclo Drive Germany GmbH
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2028-07-11
Also published as: DE102008040321B4

Abstract

Ritzelbefestigung, insbesondere für Planetengetriebe mit einem Ritzel, das einen Wellenstumpf aufweist, dessen vom Ritzel aus gesehener erster Bereich mit einer Verzahnung versehen ist und dessen zweiter Bereich ohne Verzahnung ausgeführt ist, wobei der Wellenstumpf in eine Hohlwelle eingepresst wird. An dem vom Ritzel wegweisenden Ende des verzahnten Bereichs ist eine Phase vorgesehen. Weiterhin ist an dem den verzahnten Bereich aufnehmenden Bereich der Hohlwelle eine korrespondierende Phase angeordnet, so dass sich der Durchmesser des aufnehmenden Bereichs zum offenen Ende hin vergrößert. Hierdurch wird eine kompakte Bauweise durch Selbstzentrierung des verzahnten Bereichs gewährleistet und zusätzlich zu einem Formschluss durch Verdrängung von Material im Innendurchmesser der Hohlwelle ein Kraftschluss zwischen dem verzahnten Bereich des Wellenstumpfs und der Hohlwelle erzielt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ritzelbefestigung für Planetengetriebe.
Insbesondere bei Planetengetrieben werden kompaktbauende Ritzelbefestigungen benötigt, die trotz kompakter Bauweise hohe Drehmomente zuverlässig übertragen können. Selbstverständlich können derartige Ritzelbefestigungen auch in anderen technischen Bereichen vorteilhaft eingesetzt werden, so dass auch der Einsatz der erfindungsgemäßen Ritzelbefestigung auf anderen technischen Gebieten möglich und sinnvoll ist.
Die Erfindung geht von einer Ritzelbefestigung aus, wie sie in dem Dokument DE 41 34 552 A1 beschrieben wird. Bei dieser Ritzelbefestigung wird das Ritzel mit einem Wellenstumpf versehen, der in eine Hohlwelle eingepasst wird. Hierzu weist der Wellenstumpf direkt an dem an das Ritzel angrenzenden axialen Teilbereich eine Verzahnung auf, die mittels einer Ringnut in einen sogenannten freien Wellenstumpfbereich übergeht, der über keinerlei Verzahnung verfügt. Der Wellenstumpf des Ritzels wird in die Hohlwelle eingepresst, wobei der freie Wellenstumpfbereich die Führung und Zentrierung des Wellenstumpfes gewährleistet und der beim Einpressen nachfolgende verzahnte Bereich formschlüssig in die Hohlwelle eingepresst wird, wobei durch das Einpressen der Verzahnung in der Hohlwelle Material abgetragen wird, so dass in diesem Bereich ein stabiler Formschluss entsteht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ritzelbefestigung zu schaffen, die insbesondere für Planetengetriebe geeignet ist und bei einfacher Fertigung eine kompakte Bauweise sowie die zuverlässige Übertragung hoher Drehmomente gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung ist das Ritzel mit einem Wellenstumpf versehen, dessen vom Ritzel aus gesehener erster Bereich am Außenumfang mit einer Verzahnung versehen ist und dessen sich daran anschließender zweiter Bereich ohne Verzahnung ausgeführt ist. Dieser Wellenstumpf wird in eine Hohlwelle eingepresst, wobei zunächst der nicht verzahnte Bereich in die Hohlwelle eingeführt wird und beim weiteren Einpressen der verzahnte Bereich mit dem Aufnahmebereich der Hohlwelle einen Formschluss bildet.
Der verzahnte Bereich weist dabei an seinem vom Ritzel wegweisenden Ende, mit dem dieser in die Hohlwelle eingeführt bzw. eingepresst wird, eine Phase auf. Im Bereich dieser Phase sind die Zähne zum nicht verzahnten Bereich hin abfallend abgeschrägt. Eine korrespondierende Phase ist an dem den verzahnten Bereich aufnehmenden Bereich der Hohlwelle an dessen offenem Ende ausgeführt, so dass der Durchmesser des Aufnehmbereichs zum offenen Ende hin zunimmt. Durch diese Anordnung einer Phase am verzahnten Bereich und einer korrespondierenden Phase an dem diesen aufnehmenden Bereich der Hohlwelle wird der verzahnte Bereich zentriert, so dass keine weitere Zentrierung vorgesehen werden muss. Weiterhin wird erreicht, dass beim Einpressen des Wellenstumpfs die Zähne des verzahnten Bereichs nicht einfach in den diesen aufnehmenden Bereich der Hohlwelle einschneiden und dabei einen Span bilden, sondern dass eine weitgehende Verdrängung des Materials am Innenumfang der Hohlwelle stattfindet.
Der nicht mit einer Verzahnung ausgebildete Bereich des Wellenstumpfs, der als erster in die Hohlwelle eingeführt wird, übernimmt dabei lediglich eine Führungsfunktion im Sinne einer gewissen Vorzentrierung, ohne jedoch die eigentliche Zentrierung des verzahnten Bereichs bewirken zu müssen. Dieser Bereich des Wellenstumpfs kann daher relativ kurz gehalten werden.
Durch die Selbstzentrierung des verzahnten Bereichs ergibt sich eine vergleichsweise einfache Fertigung, die darüber hinaus durch die mögliche kurze Bauweise des vorangehenden nicht verzahnten Bereichs des Wellenstumpfs eine kompakte Gestaltung ermöglicht. Dennoch wird sicher eine hohe Drehmomentübertragung gewährleistet, indem durch das genannte Verdrängen des Materials im Innendurchmesser der Hohlwelle eine elastisch plastische Verformung erreicht wird, die im Unterschied zum Stand der Technik zwischen dem verzahnten Bereich und dem diesen aufnehmenden Bereich der Hohlwelle nicht nur einen Formschluss, sondern auch einen Kraftschluss gewährleistet, wodurch zum einen hohe Drehmomente sicher übertragen werden können, zum anderen das Ritzel ohne weitere Maßnahmen axial gesichert ist, was insbesondere bei Schrägverzahnungen des Ritzels von erheblicher Bedeutung ist. Des Weiteren kann eine Spanbildung verhindert werden, was die Fertigung vereinfacht.
Durch Abstimmung des Außendurchmessers des verzahnten Bereichs auf den Innendurchmesser des aufnehmenden Bereichs der Hohlwelle, aber auch durch die Gestaltung der Verzahnung wird der Anteil an elastischer und plastischer Verformung bestimmt. Selbstverständlich spielt auch die Materialwahl eine Rolle. Wie bereits ausgeführt, wird eine Kombination von elastischer und plastischer Formung bevorzugt.
Vorteilhaft beträgt der Abschrägungswinkel der Verzahnung sowie der gegenüberliegenden korrespondierenden Phase vom Innendurchmesser der Hohlwelle zwischen 10° und 45°, bevorzugt 15° bis 30°, wobei bei den meisten Anwendungen ein Winkel von 15° die besten Ergebnisse erbracht hat.
Vorteilhaft weist der den verzahnten Abschnitt des Wellenstumpfes aufnehmende Bereich der Hohlwelle an seinem dem offenen Ende gegenüber liegenden Ende eine den Querschnitt erweiternde Ringnut auf. Diese Ringnut kann einen einfachen, halbkreisförmigen Querschnitt haben, aber auch einen dreieckigen oder anders gearteten Querschnitt. Ebenso hat es sich bewährt, wenn zwischen dem verzahnten Bereich des Wellenstumpfs und dem eigentlichen Ritzel eine den Außenquerschnitt vermindernde Nut vorgesehen ist.
Der Abschnitt der Hohlwelle, der den nicht verzahnten Abschnitt des Wellenstumpfs aufnimmt, ist vorteilhaft mit einem durchgehenden Querschnitt, d. h. ohne Phasen oder Nuten, ausgeführt, was die Fertigung vereinfacht. Um das Einführen des Wellenstumpfs in die Hohlwelle zu erleichtern, kann der keine Verzahnung aufweisende Bereich des Wellenstumpfs, der als erster in die Hohlwelle eingeführt wird, an seiner dem Ritzel abgewandten Stirnseite mit einer Phase oder Abschrägung versehen sein. Zwischen diesem Bereich und dem verzahnten Bereich des Wellenstumpfs ist vorteilhaft eine den Außendurchmesser reduzierende Ringnut vorgesehen. Auch diese Ringnut kann unterschiedlichste Querschnittsgestaltung, bevorzugt jedoch einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Folgend wird die Erfindung näher anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
1 ein Ritzel mit Wellenstumpf,
2 eine Hohlwelle mit einem den Wellenstumpf aufnehmenden Abschnitt,
3 Wellenstumpf und Hohlwelle beim Zusammenfügen,
4 ein Detail aus 3.
Die erfindungsgemäße Ritzelbefestigung weist ein Ritzel 1 auf, das mit einem Wellenstumpf 2 versehen ist. Der Wellenstumpf gliedert sich im Wesentlichen in einen verzahnten Bereich 3, der sich an das Ritzel 1 anschließt und einen weiteren, sich an den verzahnten Bereich 3 anschließenden unverzahnten Bereich 4. Dieser unverzahnte Bereich 4 ist am freien, dem Ritzel gegenüber liegenden Stirnende mit einer Phase 5 versehen. Zwischen dem unverzahnten Bereich 4 und dem verzahnten Bereich 3 ist eine Ringnut 6 vorgesehen. Ebenso ist eine weitere zweite Ringnut zwischen dem verzahnten Bereich 3 und dem Ritzel 1 angeordnet.
Die Hohlwelle 8, die mit einer weiteren Verzahnung 9 versehen sein kann, weist im Wesentlichen einen ersten Bereich 10 größeren Durchmessers auf, der dazu dient, den verzahnten Bereich 3 des Wellenstumpfes 2 aufzunehmen, und einen zweiten Bereich 11 geringeren Durchmessers, der wiederum den unverzahnten Bereich 4 aufnimmt.
Der erste Bereich 10 größeren Durchmessers ist am freien Ende der Hohlwelle, also dem Ende, von dem aus der Wellenstumpf 2 eingepresst wird, mit einer Phase 12 versehen, die den Durchmesser zum offenen Ende hin erweitert. Am gegenüberliegenden Ende des ersten Bereichs 10 ist eine Ringnut 13 mit dreieckigem Querschnitt vorgesehen, die den Durchmesser erweitert. An diese Ringnut 13 schließt sich der weitere Bereich 11 der Hohlwelle mit durchgehend konstantem Querschnitt an.
Das Zusammenfügen der beiden Bauelemente ist in 3 dargestellt. Aus 4 ist das entscheidende Detail der erfindungsgemäßen Ritzelbefestigung gut zu ersehen. Korrespondierend zur Phase 12 im ersten Bereich 10 der Hohlwelle weist die Verzahnung des verzahnten Bereichs 3 an ihrem in die Hohlwelle einzuführenden Ende, das dem Ritzel 1 gegenüber liegt, eine Phase 14 auf, die durch eine Abschrägung der Zähne 15 hergestellt ist.
Zur Montage des Wellenstumpfes 2 in der Hohlwelle 8 wird zunächst der ohne Verzahnung ausgeführte Abschnitt 4 des Wellenstumpfes mit seiner Phase 5 in den zweiten Bereich 11 der Hohlwelle 8, der einen geringeren Durchmesser aufweist, eingeführt. Die Phase 5 wirkt dabei als Einführhilfe und Vorzentrierung. Die eigentliche Zentrierung des verzahnten Bereichs 3 in dem diesen aufnehmenden Bereich 10 der Hohlwelle 8 wird, wie aus 4 gut zu ersehen, durch die Abschrägung der Zähne 15 und eine korrespondierende Phase 12 am ersten Bereich 10 der Hohlwelle 8 bewirkt.
Sobald die Phasen 12 und 14 aneinander anliegen, erfolgt der eigentliche Zentriervorgang, der beim weiteren ineinander Pressen der Bauteile dann abgeschlossen wird, so dass perfekt zentriert zwischen dem mit einer Verzahnung versehenen Bereich 3 des Wellenstumpfes 2 und dem ersten Bereich 10 der Hohlwelle 8 ein Kraft- und Formschluss hergestellt wird, indem durch die Abschrägung der Zähne 15 die Zähne 15 nicht lediglich in das Material der Hohlwelle 8 eingeschnitten werden, sondern es zu einer Verdrängung des Materials nach außen kommt, wodurch eine elastisch plastische Verformung bewirkt wird, die wiederum eine Kombination aus Kraft und Formschluss zwischen dem verzahnten Bereich 3 des Wellenstumpfs 2 und dem ersten Bereich 10 der Hohlwelle 10 bewirkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4134552 A1 [0003]

Claims

Ritzelbefestigung, insbesondere für Planetengetriebe mit einem Ritzel (1), das einen Wellenstumpf (2) aufweist, dessen vom Ritzel (1) aus gesehener erster Bereich (3) mit einer Verzahnung versehen ist und dessen zweiter Bereich (4) ohne Verzahnung ausgeführt ist, wobei der Wellenstumpf (2) in eine Hohlwelle (8) eingepresst wird und der verzahnte Bereich (3) mit dem diesen aufnehmenden Bereich (10) der Hohlwelle (8) einen Formschluss bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der verzahnte Bereich (3) an seinem vom Ritzel (1) wegweisenden Ende mit einer Phase versehen ist, wobei die Zähne des verzahnten Bereichs (3) zum nicht verzahnten Bereich (4) hin abfallend abgeschrägt sind und der aufnehmende Bereich (10) der Hohlwelle (8) an seinem offenen Ende mit einer korrespondierenden Phase versehen ist, so dass sich der Durchmesser des aufnehmenden Bereichs (10) zum offenen Ende hin vergrößert.
Ritzelbefestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschrägung der Phase an dem verzahnten Bereich des Wellenstumpfs (2) und/oder dem aufnehmenden Bereich (10) der Hohlwelle (8) zwischen 10° und 45° beträgt.
Ritzelbefestigung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschrägung zwischen 15° und 30°, bevorzugt 15° beträgt.
Ritzelbefestigung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser des verzahnten Bereichs (3) und des aufnehmenden Bereichs (10) so aufeinander abgestimmt sind, dass eine elastisch plastische Verformung beim Zusammenpressen erfolgt.
Ritzelbefestigung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestaltung der Zähne (15) eine elastisch plastische Verformung gewährleistet.
Ritzelbefestigung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der aufnehmende Abschnitt (10) an seinem dem offenen Ende gegenüberliegenden Ende eine den Querschnitt erweiternde Nut aufweist.
Ritzelbefestigung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht verzahnte Bereich (4) des Wellenstumpfs (2) an seinem vom Ritzel wegweisenden Ende mit einer Phase versehen ist.
Ritzelbefestigung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der den nicht verzahnten Bereich (4) des Wellenstumpfs (2) aufnehmende Bereich (11) der Hohlwelle (8) einen durchgehend konstanten Durchmesser ohne Phase aufweist.
Ritzelbefestigung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem verzahnten und nicht verzahnten Bereich (3, 4) des Wellenstumpfs (2) eine Ringnut (6) vorgesehen ist.
Ritzelbefestigung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem verzahnten Bereich (3) des Wellenstumpfs (2) und dem Ritzel (1) eine Ringnut (7) vorgesehen ist.