DE102012214771B4

DE102012214771B4 - Steckwellensystem und Differenzial mit Steckwellensystem

Info

Publication number: DE102012214771B4
Application number: DE102012214771.3A
Authority: DE
Inventors: Thorsten BIERMANN; Harald Martini; Inaki Fernandez
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-08-20
Filing date: 2012-08-20
Publication date: 2019-11-21
Anticipated expiration: 2032-08-21
Also published as: WO2014029513A1; DE102012214771A1; CN104603503A; US9322467B2; CN104603503B; US20150159745A1

Abstract

Steckwellensystem (1) mit einem Hohlwellenstumpf (2), in dessen Innerem eine Welle (3) drehmomentübertragend steckt, wobei eine Abdichtkappe (4) an einem stirnseitigen Ende (5) des Hohlwellenstumpfes (2) das Innere des Hohlwellenstumpfes (2) gegen Öldurchfluss abdichtend angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölleitkappe (9) axial von der Abdichtkappe (4) beabstandet, einen Ölleitraum (10) ausbildend an dem Hohlwellenstumpf (2) stirnseitig angebracht ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Steckwellensystem, mit einem Hohlwellenstumpf, in dessen Innerem eine Welle drehmomentübertragend steckt, wobei eine Abdichtkappe an einem stirnseitigen Ende des Hohlwellenstumpfes, das Innere des Hohlwellenstumpfes gegen Öldurchfluss abdichtend, angebracht ist.
Aus dem Stand der Technik, etwa der US 5989143 ist eine Differenzialanordnung mit Schmierungszuführleitungen bekannt. Eine Hohlwelle mit Ölkanälen ist auch aus der EP 0362043 A1 bekannt. Schmiervorrichtungen für Getriebe sind ferner aus der EP1 031 766 B1 und der DE 600 01 123 T2 bekannt. Getriebe und Ölzuführmechanismen für eine Leistungsübertragungsvorrichtung sind auch aus den Druckschriften DE 10 2006 000 080 A1 und DE 10 2009 055 005 A1 bekannt.
Die JP 2007 - 263 323 A beschreibt einen Dichtungsstopfen mit einem Scheibenteil und einem Montageteil 81, der in einen Steckanschlussteil eines Seitenzahnrads eingepasst wird und sich unter Last u-förmig verformt.
Die JP 2010-091 039 A beschreibt eine Verbindungsvorrichtung mit einer am Außenumfang angebrachten ersten Welle mit einem Außenkeilteil und einer am Innenumfang angebrachten zweite Welle mit einem Innenkeilteil zur Übertragung einer Antriebskraft.
JP H10- 213 209 A beschreibt Dichtungselemente, die zwischen Verlängerungsteilen linker und rechter Zahnräder mit Kappenelementen und Befestigungslöchern eines Gehäuses angebracht sind, um bei Herausziehen der linken und rechten Antriebswelle aus den Zahnrädern eine Dichtwirkung gegenüber austretendem Arbeitsfluid zu erzeugen.
Die US 3 234 758 A zeigt eine Welle und ein damit in Eingriff stehendes Antriebselement mit angrenzenden Enden, die ineinandergreifende Keile aufweisen.
Die bekannten Systeme haben jedoch Nachteile bei der Ausnutzung des Bauraumes, bei der Montagefreundlichkeit, bei der Kosteneffizienz und bei der erreichten Dichtwirkung.
Es gilt, die Nachteile aus dem Stand der Technik mit Hilfe der nachstehend vorgestellten Erfindung zu lösen.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Steckwellensystem dadurch gelöst, dass eine Ölleitkappe axial von der Abdichtkappe beabstandet, einen Ölleitraum ausbildend, an dem Hohlwellenstumpf stirnseitig angebracht ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn die Ölleitkappe in dem Hohlwellenstumpf oder den Hohlwellenstumpf umgreifend angebracht ist. Auf diese Weise kann einerseits eine sehr kompakte Bauart realisiert werden und andererseits eine besonders leicht zu montierende Einheit zur Verfügung gestellt werden.
Um eine besonders gute Schmierung zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn in den Ölleitraum zumindest ein Ölkanal mündet oder eine Vielzahl von vorzugsweise parallelen Ölkanälen münden.
Auch ist es von Vorteil, wenn die Ölleitkappe eine trichterartige Vertiefung aufweist, die vorzugsweise mittig angeordnet ist. Auf diese Weise kann Öl einfach einer weiteren Hohlwelle zugeleitet werden, insbesondere wenn die trichterartige Vertiefung in ein Röhrchen mündet, das in der anderen Hohlwelle steckt.
Die Fluidführung wird auch vereinfacht, wenn die Vertiefung in eine Ölauslassöffnung mündet.
Zweckmäßig ist es ferner, wenn der Ölleitraum als Spalt, insbesondere als Ringspalt ausgebildet ist, der vorzugsweise durch Distanzelemente erzeugt ist, die axial in Richtung der Stirnseite des Hohlwellenstumpfes durchgestellt sind.
Als besonders belastbar und langlebig hat es sich herausgestellt, wenn die Ölleitkappe aus einem Metallwerkstoff, wie Stahl, gefertigt ist.
Ferner ist es von Vorteil, wenn der Hohlwellenstumpf und die Welle, die vorzugsweise als Vollwelle ausgebildet ist, über eine Verzahnung form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann eine Drehmomentübertragung einfach realisiert werden und auch eine Montage vereinfacht werden.
Die Anwendungsmöglichkeiten erhöhen sich, wenn der Hohlwellenstumpf ein Teil eines Sonnenrades ist, in dem die Welle nach Art einer Sonnenwelle aufgenommen ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Differenzial, wie ein Stirnraddifferenzial, mit einem Steckwellensystem der erfindungsgemäßen Ausprägung, wobei vorzugsweise zwei Sonnenräder eingesetzt sind.
Es ist auch von Vorteil, wenn im Bereich des stirnseitigen Endes des Ölkanals eine in diese Richtung ausgerichtete Vertiefung in der Ölkappe vorhanden ist, oder die Ölkappe zumindest drei an ihrer Innenseite gleichmäßig verteilte Vorsprünge aufweist, so dass ein Abstand zwischen dem Ende des Ölkanals und der Ölkappe vorhanden ist. Dieser Abstand kann dann genutzt werden, um eine besonders effiziente Ölleitung zu erreichen. Ein stumpfes Aufsetzen der Ölleitkappe und damit einhergehendes Abdichten der Ölkanäle wird verhindert.
Zweckmäßig ist es ferner, wenn in dem Hohlwellenstumpf wenigstens ein zumindest abschnittsweise axial verlaufender exzentrischer Ölkanal vorhanden ist.
Auch ist es von Vorteil, wenn zwei oder mehr Ölkanäle beidseitig einer Rotationsachse angeordnet sind. Die Fertigung lässt sich dadurch vereinfachen und das Schmierverhalten des Steckwellensystems verbessern.
Auch ist es von Vorteil, wenn der Ölkanal stirnseitig am Hohlwellenstumpf eine Ölauslassöffnung aufweist. Die Ölabgabe aus dem Ölkanal wird dadurch effizient möglich.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkanal über einen radial ausgerichteten Verbindungskanal mit einer am Außenumfang des Hohlwellenstumpfes ausgebildeten Ölnut in Verbindung steht. Über die Ölnut kann dann einfach Öl zum Verbindungskanal geführt werden und weiter zur Ölauslassöffnung des Ölkanals, so dass Öl in den Spalt zwischen der Abdichtkappe und der Ölleitkappe gelangt. Das Öl kann dann weiter durch die Ölauslassöffnung der Ölleitkappe in das Innere einer weiteren Hohlwelle geleitet werden.
Um eine effiziente Ölführung zu erleichtern, ist es von Vorteil, wenn die Ölnut in Axialrichtung verlaufend ausgerichtet ist.
Auch ist es von Vorteil, wenn der Hohlwellenstumpf als Sonnenrad mit einer Außenverzahnung ausgebildet ist. Auf diese Weise lässt sich eine Planetenradstufe realisieren und dadurch auch ein Planetenradgetriebe.
Um ein Auseinanderfallen der Einzelteile zu verhindern, ist es von Vorteil, wenn die Welle im Hohlwellenstumpf über einen Schnappring axial festgelegt ist.
Die Fertigung kann vereinfacht werden, wenn der Ölkanal und der Verbindungskanal als zueinander rechtwinklige Bohrungen ausgebildet sind.
Ferner ist es von Vorteil, wenn die Ölkanäle gleichmäßig um die Rotationsachse des Hohlwellenstumpfes und zu ihr gleich beabstandet angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft somit ein Steckwellensystem und im Speziellen auch eine Steckverbindung zwischen einer Sonnenwelle und dem darauf sitzenden Sonnenrad. Auch betrifft sie ein Differenzial mit zwei Sonnenrädern oder ein Verteilergetriebe mit einem Sonnenrad und einer weiteren Zentralwelle, wie einem Sonnenrad, einem Planetenträger oder einem Hohlrad.
Die Ölleitkappe, die auch als Abdeckkappe bezeichnet werden könnte, bedeckt stirnseitig einen Wellenstumpf. Der Wellenstumpf ist hohl und in seiner zylindrischen Wand mit parallelen Ölkanälen versehen. Die Ölkanäle münden in einen Spalt zwischen der Abdeckkappe, also der Ölleitkappe, und der Stirnseite des Hohlwellenstumpfes. Dabei wird ein Spalt durch Distanzelemente erzeugt, die axial in Richtung der Stirnseite des Wellenstumpfes durchgestellt sind.
Mit anderen Worten bedeckt die Ölleitkappe den Hohlwellenstumpf, der mit wenigstens einem Ölkanal versehen ist. Der Ölkanal mündet in die Ölleitkappe. Die Ölleitkappe, die in dem Wellenstumpf steckt oder auch auf diesem sitzen kann, läuft trichterartig zu. Das Rohr des Trichters greift in einen Ölkanal des Wellenstumpfes einer axial gegenüberliegenden Welle oder in ein Rohr, welches in der gegenüberliegenden Welle sitzt. Die Wellen sind gegeneinander verdrehbar.
Man kann die Erfindung auch dadurch charakterisieren, dass in einer Vorrichtung mit einer Hohlwelle oder einem hohlen Wellenabschnitt eine weitere Welle in der Hohlwelle oder ein Wellenabschnitt in dem Hohlwellenabschnitt sitzt. Ein Ringspalt zwischen den Hohlwellen bzw. Hohlwellenabschnitten ist mit einer Kappe axial verschlossen, die stirnseitig beider Wellen bzw. Wellenabschnitte in der Hohlwelle oder in dem Hohlwellenabschnitt sitzt. Desweiteren sitzt auf der Hohlwelle oder dem Hohlwellenabschnitt eine weitere Kappe mit wenigstens einer „Trichteröffnung“. Die weitere Kappe sammelt aus wenigstens einem Schmierkanal der Hohlwelle austretendes Öl und führt dieses über die Trichteröffnung dem weiteren System zu.
Die Erfindung wird auch nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, die unterschiedliche Ausführungsbeispiele wiedergeben. Es zeigen:

1 eine erste Ausführungsform eines Steckwellensystems in einer Längsschnittsdarstellung entlang einer Rotationsachse des Hohlwellenstumpfes,
2 eine weitere Längsschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Steckwellensystems,
3 eine weitere Schnittansicht einer in dem Steckwellensystem der 1 und 2 verwendeten Ölleitkappe,
4 eine weitere Darstellung der Ölleitkappe aus 3,
5 eine Ansicht von der hohlwellenstumpffernen Seite der Ölleitkappe auf diese,
6 eine Ansicht auf die Ölleitkappe von der Seite des Hohlwellenstumpfes,
7 eine vergrößerte Darstellung eines stirnseitigen Endes des Hohlwellenstumpfes mit aufgesetzter Ölleitkappe der 3 bis 6,
8 eine weitere Längsschnittdarstellung des Steckwellensystems der 1, 2 und 7 mit Ölnuten auf der Außenseite des Hohlwellenstumpfes,
9 eine Ausgestaltung des Hohlwellenstumpfes der Ausführungsbeispiele der 1, 2, 7 und 8 als Sonnenrad in einer perspektivischen Darstellung überwiegend von einer ölleitkappenfernen Seite betrachtet, und
10 das Sonnenrad aus 9 von einer Ölleitkappenseite aus gesehen.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines Steckwellensystems 1 dargestellt. Das Steckwellensystem 1 weist einen Hohlwellenstumpf 2 auf. Im Inneren des Hohlwellenstumpfes 2 ist eine als Vollwelle ausgestaltete Welle 3 eingesetzt.
Eine Abdichtkappe 4 ist an einem stirnseitigen Ende 5 des Hohlwellenstumpfes 2 angebracht. Die Abdichtkappe 4 weist einen Endflansch 6 auf, der abdichtend an einer Innenseite 7 des Hohlwellenstumpfes 2 anliegt. Ein stirnseitiges Ende 8 der Abdichtkappe 4 ist axial innerhalb des Hohlwellenstumpfes 2 angeordnet oder zumindest bündig mit dem stirnseitigen Ende 5 des Hohlwellenstumpfes 2 ausgerichtet.
Axial zur Abdichtkappe 4 beabstandet ist eine Ölleitkappe 9 ausgebildet. Die Ölleitkappe 9 und die Abdichtkappe 4 bilden einen Ölleitraum 10 aus. Die Ölleitkappe 9 weist auch eine trichterartige Vertiefung 11 auf, welche in eine Ölauslassöffnung 12 übergeht.
Die Ölleitkappe 9 steckt in einem Röhrchen 13, welches seinerseits in einer Hohlwelle 14 steckt, die ihrerseits drehbar ist, insbesondere relativ zu dem Hohlwellenstumpf 2.
Auf der Außenseite der Welle 3 und der Innenseite des Hohlwellenstumpfes 2 ist eine Verzahnung, nach Art einer Keilverzahnung ausgebildet. Der Hohlwellenstumpf 2 und die Welle 3 sind komplementär zueinander ausgeformt.
An der gleichen axialen Stelle weisen die beiden Elemente jeweils eine Nut 15 auf, in der ein Sicherungselement 16, nach Art eines Schnappringes 17 vorhanden ist. Über den Schnappring 17 wird die Welle 3 relativ zum Hohlwellenstumpf 2 in axialer Richtung festgelegt.
Im Hohlwellenstumpf 2 sind Ölkanäle 18 ausgebildet. Der Ölkanal 18 ist über einen radial ausgerichteten Verbindungskanal 19 mit einer Ölnut 20 verbunden.
Die Ölnut 20 ist an einem vom stirnseitigen Ende 5 entfernen Bereich des Hohlwellenstumpfes 2 ausgebildet, nämlich auf der Außenseite, wobei die Ölnut 20 in Axialrichtung ausgerichtet ist.
Die Ölleitkappe 9 ist aus Stahl gefertigt. Die Abdichtkappe 4 ist ebenfalls aus Stahl gefertigt, kann jedoch auch aus Kunststoff gefertigt sein. Auch ist es möglich, dass die Ölleitkappe 9 aus Kunststoff gefertigt ist. Für beide Bauteile sind auch Leichtmetalllegierungen möglich.
In 2 ist gut zu erkennen, dass die Ölleitkanäle 18 beidseitig einer Rotationsachse 21 ausgebildet sind, und parallel zu ihr verlaufen. Der Hohlwellenstumpf 2 ist als Sonnenrad ausgebildet. Das stirnseitige Ende der Welle 3 ist mit dem Bezugszeichen 22 versehen.
Wie in den 3 bis 6 zu erkennen ist, weist die Ölleitkappe 9 eine trichterartige Vertiefung 11 auf, die in die Ölauslassöffnung 12 übergeht.
Auf der Innenseite der Ölleitkappe 9 sind an drei Stellen Vorsprünge 23 ausgebildet, um ein planes Aufsetzen der Ölleitkappe 9 an den stirnseitigen Enden der Ölkanäle 18 zu verhindern.
Die Ölleitkappe 9 weist einen Flanschbereich 24 auf, der das stirnseitige Ende 5 des Hohlwellenstumpfes 2 umgreift und mit einem Presssitz an der Außenseite des Hohlwellenstumpfes 2 anliegt.
Es sei auch noch erwähnt, dass anstelle der Vorsprünge 23, auch Ausnehmungen im Material der Ölleitkappe ausgebildet sein können, oder eine Kombination aus Ausnehmungen und Vorsprüngen 23 verwendet werden kann.
Die Ölleitkappe 9 ist spielbehaftet innerhalb des Röhrchens 13 befindlich, wobei jedoch das Röhrchen 13 in die Hohlwelle 14 eingepresst ist.
In 8 ist der Zufluss von Öl durch die Ölnut 20 in den Verbindungskanal 19 und dann in den Ölkanal 18 gut zu erschließen, wobei dann das Öl in die trichterartige Vertiefung 11 in der Ölleitkappe 9, also in den Ölleitraum 10, eindringt.
Wie in den 9 und 10 gut zu erkennen ist, weist der Hohlwellenstumpf 2, nach Art eines Sonnenrades, auf der Außenseite eine Außenverzahnung 25 auf.
Unter einem Öl wird hier ein Hydraulikmittel verstanden, das ein Fluid ist. Motoröl, Hydrauliköl und ähnliche Öle sind hierunter zu subsumieren.
Bezugszeichenliste

1: Steckwellensystem
2: Hohlwellenstumpf
3: Welle
4: Abdichtkappe
5: stirnseitiges Ende des Hohlwellenstumpfes
6: Endflansch
7: Innenseite
8: stirnseitiges Ende der Abdichtkappe
9: Ölleitkappe
10: Ölleitraum
11: trichterartige Vertiefung
12: Ölauslassöffnung
13: Röhrchen
14: Hohlwelle
15: Nut
16: Sicherungselement
17: Schnappring
18: Ölkanal
19: Verbindungskanal
20: Ölnut
21: Rotationsachse
22: stirnseitiges Ende der Welle
23: Vorsprung
24: Flanschbereich
25: Außenverzahnung

Claims

Steckwellensystem (1) mit einem Hohlwellenstumpf (2), in dessen Innerem eine Welle (3) drehmomentübertragend steckt, wobei eine Abdichtkappe (4) an einem stirnseitigen Ende (5) des Hohlwellenstumpfes (2) das Innere des Hohlwellenstumpfes (2) gegen Öldurchfluss abdichtend angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölleitkappe (9) axial von der Abdichtkappe (4) beabstandet, einen Ölleitraum (10) ausbildend an dem Hohlwellenstumpf (2) stirnseitig angebracht ist.
Steckwellensystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölleitkappe (9) in dem Hohlwellenstumpf (2) oder den Hohlwellenstumpf (2) umgreifend angebracht ist.
Steckwellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ölleitraum (10) zumindest ein Ölkanal (18) mündet oder eine Vielzahl von parallelen Ölkanälen (18) münden.
Steckwellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölleitkappe (9) eine trichterartige Vertiefung (11) aufweist, die mittig angeordnet ist.
Steckwellensystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (11) in eine Ölauslassöffnung (12) mündet.
Steckwellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölleitraum (10) als Ringspalt ausgebildet ist, der durch Distanzelemente erzeugt ist, die axial in Richtung der Stirnseite des Hohlwellenstumpfes (2) durchgestellt sind.
Steckwellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölleitkappe (9) aus einem Metallwerkstoff gefertigt ist.
Steckwellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlwellenstumpf (2) und die Welle (3), die als Vollwelle ausgebildet ist, über eine Verzahnung form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Steckwellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlwellenstumpf (2) ein Teil eines Sonnenrades ist, in dem die Welle (3) nach Art einer Sonnenwelle aufgenommen ist.
Differenzial, wie ein Stirnraddifferenzial, mit einem Steckwellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zwei Sonnenräder eingesetzt sind.