DE102016202753A1 - Ball-shaped axial collar - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit mindestens einer Sonnenwelle (103) und mindestens einer Nabe (107, 201); wobei die Sonnenwelle (103) und die Nabe (107, 201) drehfest miteinander verbunden sind; wobei die Sonnenwelle (103) eine erste Stützfläche (109) und die Nabe eine zweite Stützfläche (111) ausbildet; und wobei die erste Stützfläche (109) und die zweite Stützfläche (111) sich in eine axiale Richtung gegeneinander abstützen. Die erste Stützfläche (109) und die zweite Stützfläche (111) sind kugelig geformt.The invention relates to a transmission with at least one sun shaft (103) and at least one hub (107, 201); wherein the sun shaft (103) and the hub (107, 201) are rotatably connected to each other; the sun shaft (103) forming a first support surface (109) and the hub forming a second support surface (111); and wherein the first support surface (109) and the second support surface (111) are mutually supported in an axial direction. The first support surface (109) and the second support surface (111) are spherically shaped.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a transmission according to the preamble of claim 1.

Aus dem Stand der Technik sind Getriebe bekannt, bei denen eine Sonnenwelle einer ersten Planetenstufe per Mitnehmerverzahnung drehfest mit einem Planetenträger einer zweiten Planetenstufe verbunden ist. Ist die erste Planetenstufe schräg verzahnt, wirkt eine Kraft in axialer Richtung auf die Sonnenwelle. Um diese Kraft abzustützen, weist der Planetenträger der zweiten Planetenstufe im Bereich der Mitnehmerverzahnung einen Absatz auf. From the prior art transmissions are known in which a sun shaft of a first planetary stage by Mitnehmerverzahnung rotatably connected to a planet carrier of a second planetary stage. If the first planetary gear is helically toothed, a force in the axial direction acts on the sun's shaft. In order to support this force, the planet carrier of the second planetary stage has a shoulder in the region of the driving toothing.

Durch Maßabweichungen in der Fertigung und durch aufgrund von Belastung hervorgerufene Verformungen treten radiale Bewegungen des Sonnenrads auf. Die Folge ist eine Schiefstellung der Sonnenwelle, die wiederum mit einer ungleichmäßigen Verteilung des durch die axiale Belastung in dem genannten Absatz des Planetenträgers hervorgerufenen Drucks einhergeht. Die Folge ist ein erhöhter Verschleiß. Due to dimensional deviations in the production and caused by load deformations occur radial movements of the sun gear. The result is a skewing of the sun's shaft, which in turn is accompanied by an uneven distribution of the pressure caused by the axial load in said shoulder of the planetary carrier. The result is increased wear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe verfügbar zu machen, dass die den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll die Belastbarkeit und Verschleißfestigkeit des Getriebes verbessert werden. The invention has for its object to make available a transmission that does not have the disadvantages known from the prior art solutions inherent disadvantages. In particular, the resilience and wear resistance of the transmission should be improved.

Das Getriebe weist mindestens eine Sonnenwelle und mindestens eine Nabe auf. Bei einer Sonnenwelle handelt es sich um eine drehfest, vorzugsweise einstückig mit einem Sonnenrad verbundene Welle. The transmission has at least one sun shaft and at least one hub. When a sun shaft is a non-rotatable, preferably integrally connected to a sun gear shaft.

Die Sonnenwelle und die Nabe sind drehfest miteinander verbunden und um eine gemeinsame Drehachse drehbar gelagert. Vorzugsweise sind die Sonne und die Nabe formschlüssig, etwa mittels einer Passverzahnung verbunden. Eine Passverzahnung bezeichnet eine Vielfach-Mitnehmerverbindung, auch Steckverzahnung genannt. The sun shaft and the hub are rotatably connected to each other and rotatably mounted about a common axis of rotation. Preferably, the sun and the hub are positively connected, such as by means of a spline. A spline designates a multiple-driver connection, also called spline.

Die Sonnenwelle bildet eine erste Stützfläche aus, die Nabe eine zweite Stützfläche. Bei einer Stützfläche handelt es sich um eine Wirkfläche zum Leiten von Kräften. Wirkflächen wiederum sind definiert als feste Oberflächen von Körpern oder generalisierte Grenzflächen von Flüssigkeiten, Gasen oder Feldern, die dauernd oder zeitweise in Kontakt zu einer weiteren Wirkfläche stehen und am Energie, Stoff und Informationsaustausch eines technischen Systems beteiligt sind ( S. Matthiesen „Ein Beitrag zur Basisdefinition des Elementmodells „Wirkflächenpaare und Leistützstruktur“ zum Zusammenhang von Funktion und Gestalt technischer Systeme“. Universität Karlsruhe, Institut für Produktentwicklung 2002 ). The sun shaft forms a first support surface, the hub a second support surface. A support surface is an effective surface for directing forces. In turn, active surfaces are defined as solid surfaces of bodies or generalized interfaces of liquids, gases or fields, which are permanently or temporarily in contact with another active surface and are involved in the energy, matter and information exchange of a technical system ( S. Matthiesen "A contribution to the basic definition of the element model" effective surface pairs and power structure "to the connection of function and form of technical systems". University of Karlsruhe, Institute for Product Development 2002 ).

Die erste Stützfläche und die zweite Stützfläche stützen sich gegeneinander mindestens axial ab. Dies bedeutet, dass ein axialer Richtungsvektor einer zwischen der ersten Stützfläche und der zweiten Stützfläche übertragenen Kraft von Null verschieden ist. Insbesondere können sich die Stützflächen ausschließlich in axialer Richtung abstützen, d.h. jeder Richtungsvektor der übertragenen Kraft in radialer Richtung beträgt Null. The first support surface and the second support surface are supported against each other at least axially. This means that an axial direction vector of a force transmitted between the first support surface and the second support surface is different from zero. In particular, the support surfaces can be supported only in the axial direction, i. each direction vector of the transmitted force in the radial direction is zero.

„Axial“ ist hier gleich bedeutend mit „parallel zu einer Drehachse der Sonnenwelle bzw. der Nabe“. Entsprechend ist „radial“ gleich bedeutend mit „orthogonal zu der Drehachse der Sonnenwelle bzw. der Nabe durch dieselbe Drehachse verlaufend“. "Axial" is here equal to "parallel to a rotation axis of the sun shaft or the hub". Correspondingly, "radially" is equal to "orthogonal to the axis of rotation of the sun shaft or the hub passing through the same axis of rotation".

Bei der Abstützung der ersten Stützfläche und der zweiten Stützfläche gegeneinander übt die erste Stützfläche eine Kraft mindestens in axialer Richtung auf die zweite Stützfläche aus. Die zweite Stützfläche übt eine dazu entgegengesetzt gerichtete Kraft auf die erste Stützfläche aus. When supporting the first support surface and the second support surface against each other, the first support surface exerts a force at least in the axial direction on the second support surface. The second support surface exerts an oppositely directed force on the first support surface.

Erfindungsgemäß sind die erste Stützfläche und die zweite Stützfläche kugelig geformt. Dies bedeutet, dass die erste Stützfläche und die zweite Stützfläche jeweils mindestens einen Teil der inneren oder äußeren Oberfläche einer Kugel bilden. Vorzugsweise bildet die erste Stützfläche einen Teil der äußeren Oberfläche einer Kugel, die zweite Stützfläche entsprechend einen Teil der inneren Oberfläche einer Kugel. Durch die kugeligen Stützflächen ist auch bei radialen Lageabweichungen des Sonnenrads ein Flächenkontakt zwischen der ersten Stützfläche und der zweiten Stützfläche gewährleistet. According to the invention, the first support surface and the second support surface are spherically shaped. This means that the first support surface and the second support surface each form at least part of the inner or outer surface of a sphere. Preferably, the first support surface forms part of the outer surface of a ball, the second support surface corresponding to a part of the inner surface of a ball. Due to the spherical support surfaces, a surface contact between the first support surface and the second support surface is ensured even with radial position deviations of the sun gear.

Insbesondere können die Stützflächen zur der Drehachse der Sonnenwelle bzw. der Nabe rotationssymmetrisch sein. In particular, the support surfaces can be rotationally symmetrical with respect to the axis of rotation of the sun shaft or the hub.

In einer bevorzugten Weiterbildung haben die erste Stützfläche und die zweite Stützfläche die Form einer Kugelzone. Eine Kugelzone bezeichnet ein zu einer Kugelschicht gehörigen Teil der Oberfläche einer Kugel. Eine Kugelschicht wiederum ist ein Teil dieser Kugel, der von zwei parallelen Ebenen ausgeschnitten wird. In a preferred embodiment, the first support surface and the second support surface have the shape of a spherical zone. A spherical zone denotes a part of the surface of a sphere belonging to a spherical layer. In turn, a sphere layer is a part of this sphere cut from two parallel planes.

In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung ist die Nabe mindestens zweistückig ausgeführt. Dabei bilden ein Grundkörper und ein Einsatzelement zwei physisch voneinander getrennte Stücke der Nabe. Der Grundkörper kann etwa ausgebildet sein, Planetenbolzen aufzunehmen und zu fixieren und/oder eine drehfeste Verbindung mit der Sonnenwelle einzugehen. Das Einsatzelement bildet weiterbildungsgemäß die zweite Stützfläche aus. Dies ist besonders von Vorteil, wenn eine gehärtete zweite Stützfläche erforderlich ist. Die zweistückige Ausführung ermöglicht es, ausschließlich das Einsatzelement zu härten, während der Grundkörper auf herkömmliche Weise gefertigt wird. In a further preferred embodiment, the hub is designed at least two pieces. In this case, a base body and an insert element form two physically separate pieces of the hub. The main body may be configured to receive and fix planet pins and / or to enter into a rotationally fixed connection with the sun's shaft. The insert element forms further development of the second support surface. This is particularly advantageous when a hardened second support surface is required. The two-piece design allows only the Harden insert element while the body is made in a conventional manner.

Das Getriebe ist bevorzugt mit einer ersten Planetenstufe und einer zweiten Planetenstufe weitergebildet. Die erste Planetenstufe weist ein drehbar gelagertes Sonnenrad auf, das mit einem oder mehreren Planetenrädern kämmt, die drehbar in einem Planetenträger gelagert sind. Die erste Planetenstufe weist weiterhin ein Hohlrad auf, das ebenso mit einem oder mehreren der Planetenräder kämmt. The transmission is preferably further developed with a first planetary stage and a second planetary stage. The first planetary stage has a rotatably mounted sun gear, which meshes with one or more planetary gears, which are rotatably mounted in a planet carrier. The first planetary stage further includes a ring gear that also meshes with one or more of the planetary gears.

Analog weist die zweite Planetenstufe ein Sonnenrad, ein oder mehrere Planetenräder, einen Planetenträger und ein Hohlrad auf. Die Planetenräder kämmen jeweils mit dem Sonnenrad und/oder dem Hohlrad und sind drehbar in dem Planetenträger gelagert. Der Planetenträger ist seinerseits drehbar gelagert und bildet mindestens einen Teil, vorzugsweise den Grundkörper, der oben genannten Nabe aus. Analogously, the second planetary stage on a sun gear, one or more planet gears, a planet carrier and a ring gear. The planet gears mesh respectively with the sun gear and / or the ring gear and are rotatably mounted in the planet carrier. The planet carrier is in turn rotatably mounted and forms at least a part, preferably the main body, the above-mentioned hub.

Vorzugsweise ist die erste Planetenstufe und damit insbesondere das Sonnenrad der ersten Planetenstufe schrägverzahnt. Eine infolgedessen auf das Sonnenrad wirkende Kraft in axialer Richtung wird über die Sonnenwelle und die beiden Stützflächen in der Nabe und damit in dem Planetenträger der zweiten Planetenstufe abgestützt. Preferably, the first planetary stage and thus in particular the sun gear of the first planetary stage is helically toothed. A consequently acting on the sun gear force in the axial direction is supported via the sun shaft and the two support surfaces in the hub and thus in the planet carrier of the second planetary stage.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt: Preferred embodiments of the invention are shown in the figures. Matching reference numbers identify identical or functionally identical characteristics. In detail shows:

1 einen einstückigen Planetenträger; und 1 a one-piece planet carrier; and

2 einen Planetenträger mit Einsatzelement. 2 a planet carrier with insert element.

In 1 ist ein schrägverzahntes Sonnenrad 101 abgebildet, das einstückig mit einer Sonnenwelle 103 verbunden ist. Über eine Passverzahnung 105 treibt die Sonnenwelle 103 einen Planetenträger 107 an. In 1 is a helical sun gear 101 pictured in one piece with a sun wave 103 connected is. About a spline 105 drives the sun wave 103 a planet carrier 107 at.

Die Schrägverzahnung des Sonnenrads 101 bewirkt eine Belastung der Sonnenwelle 103 in axialer Richtung. Aus diesem Grund ist die Sonnenwelle 103 im Bereich der Passverzahnung 105 mit einem Absatz versehen, der sich axial gegen einen entsprechenden Absatz 111 des Planetenträgers 107 abstützt. The helical toothing of the sun gear 101 causes a load on the sun's shaft 103 in the axial direction. That's why the sun's shaft 103 in the field of splines 105 provided with a shoulder extending axially against a corresponding shoulder 111 of the planet carrier 107 supported.

Um bei Radialbewegungen des Sonnenrads 101 eine bessere Abstützung zu ermöglichen, sind der Absatz 109 der Sonnenwelle 103 und der Absatz 111 des Planetenträgers 107 jeweils kugelig ausgeformt. To radial movements of the sun gear 101 To facilitate a better support are the paragraph 109 the sun wave 103 and the paragraph 111 of the planet carrier 107 each formed spherical.

Der Planetenträger 107 gemäß 2 weist ein Einsatzelement 201 auf. Dieses ist mittels eines Sicherungsrings 203 in den Planetenträger 107 fixiert. Das Einsatzelement 201 bildet den Absatz 111 aus. The planet carrier 107 according to 2 has an insert element 201 on. This is by means of a locking ring 203 in the planet carrier 107 fixed. The insert element 201 forms the paragraph 111 out.

Um den Absatz 111 zu härten, ist es ausreichend, das Einsatzelement 201 zu härten, während der übrige Planetenträger 107 auf herkömmliche Weise gefertigt werden kann. To the paragraph 111 To harden, it is sufficient, the insert element 201 to harden while the rest of the planet carrier 107 can be made in a conventional manner.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

101 101
Sonnenrad sun
103 103
Sonnenwelle sun wave
105 105
Passverzahnung pass teeth
107 107
Planetenträger planet carrier
109 109
Absatz paragraph
111 111
Absatz paragraph
201 201
Einsatzelement insert element
203 203
Sicherungsring circlip

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Claims (4)

Getriebe mit mindestens einer Sonnenwelle (103) und mindestens einer Nabe (107, 201); wobei die Sonnenwelle (103) und die Nabe (107, 201) drehfest miteinander verbunden sind; wobei die Sonnenwelle (103) eine erste Stützfläche (109) und die Nabe eine zweite Stützfläche (111) ausbildet; und wobei die erste Stützfläche (109) und die zweite Stützfläche (111) sich in eine axiale Richtung gegeneinander abstützen; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stützfläche (109) und die zweite Stützfläche (111) kugelig geformt sind. Transmission with at least one sun shaft ( 103 ) and at least one hub ( 107 . 201 ); the sun wave ( 103 ) and the hub ( 107 . 201 ) are rotatably connected to each other; the sun wave ( 103 ) a first support surface ( 109 ) and the hub a second support surface ( 111 ) trains; and wherein the first support surface ( 109 ) and the second support surface ( 111 ) are supported against each other in an axial direction; characterized in that the first support surface ( 109 ) and the second support surface ( 111 ) are spherically shaped. Getriebe nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stützfläche (109) und die zweite Stützfläche (111) die Form einer Kugelzone haben. Transmission according to claim 1; characterized in that the first support surface ( 109 ) and the second support surface ( 111 ) have the shape of a spherical zone. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (107, 201) mindestens zweitstückig, mit einem Grundkörper (107) und einem Einsatzelement (201), ausgeführt ist; wobei das Einsatzelement (201) die zweite Stützfläche (111) ausbildet. Transmission according to one of the preceding claims; characterized in that the hub ( 107 . 201 ) at least in two parts, with a basic body ( 107 ) and an insert element ( 201 ) is executed; the insert element ( 201 ) the second support surface ( 111 ) trains. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche; gekennzeichnet durch eine erste Planetenstufe und einer zweite Planetenstufe; wobei die erste Planetenstufe ein drehbar gelagertes Sonnenrad (101) aufweist; wobei das Sonnenrad (101) drehfest mit der Sonnenwelle (103) verbunden ist; wobei die zweite Planetenstufe einen drehbar gelagerten Planetenträger (107) aufweist; wobei der Planetenträger (107) mindestens einen Teil der Nabe (107, 201) ausbildet. Transmission according to one of the preceding claims; characterized by a first planetary stage and a second planetary stage; wherein the first planetary stage a rotatably mounted sun gear ( 101 ) having; the sun wheel ( 101 ) rotatably with the sun shaft ( 103 ) connected is; wherein the second planetary stage a rotatably mounted planet carrier ( 107 ) having; the planet carrier ( 107 ) at least part of the hub ( 107 . 201 ) trains.
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