DE102016208762A1 - Shaft-hub connection with cone - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit mindestens einer Welle (101) und mindestens einer Nabe; wobei die Welle (101) eine Aussparung aufweist. Zu der Anordnung gehört mindestens ein Konus (201); wobei eine Mantelfläche des Konus (201) derart gegen eine Wandung der Aussparung verspannt ist, dass die Wandung einer mindestens teilweise radialen Verformung unterliegt; und wobei durch die Verformung eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle (101) und der Nabe () entsteht.The invention relates to an arrangement with at least one shaft (101) and at least one hub; wherein the shaft (101) has a recess. The assembly includes at least one cone (201); wherein a lateral surface of the cone (201) is braced against a wall of the recess such that the wall is subjected to an at least partially radial deformation; and wherein the deformation creates a frictional connection between the shaft (101) and the hub (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.The invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1. Preferred developments are contained in the subclaims.

In zahlreichen Getrieben, etwa Windkraft- oder Industriegetrieben, sind zwei Planetenstufen im Kraftfluss hintereinander angeordnet. Dabei treibt eine erste Planetenstufe über eine Sonnenwelle einen Planetenträger einer zweiten Planetenstufe an. Die Sonnenwelle und der Planetenträger sind mittels einer Passverzahnung drehfest verbunden. Der Planetenträger wird darüber hinaus auf die Sonnenwelle aufgeschrumpft, oder die Sonnenwelle wird in den Planetenträger eingedehnt. So entsteht in der Passverzahnung eine Presspassung. Bei großen Getrieben dauert es mehrere Stunden, den Planetenträger aufzuheizen oder die Sonnenwelle abzukühlen. Dies verlangsamt zum einen die Fertigung. Zum anderen geht das Aufheizen bzw. Abkühlen der Bauteile mit einem hohen Energieverbrauch einher. Zudem gestaltet sich eine Demontage der Passverzahnung schwierig.In numerous transmissions, such as wind power or industrial gearboxes, two planetary stages are arranged behind one another in the power flow. In this case, drives a first planetary stage via a sun shaft to a planet carrier of a second planetary stage. The sun shaft and the planet carrier are rotatably connected by means of a spline. The planet carrier is also shrunk onto the sun shaft, or the sun shaft is stretched into the planet carrier. This creates an interference fit in the splines. In large transmissions, it takes several hours to heat the planet carrier or cool the sun's shaft. This slows down the production on the one hand. On the other hand, the heating or cooling of the components is associated with a high energy consumption. In addition, disassembly of the splines is difficult.

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 Fertigung verkürzt, der Energieverbrauch gesenkt und die Demontierbarkeit 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 production is to be shortened, the energy consumption lowered and the dismantling can be improved.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.This object is achieved by an arrangement according to claim 1. Preferred developments are contained in the subclaims.

Die Anordnung umfasst mindestens eine Welle und mindestens eine Nabe. Erfindungsgemäß weist die Anordnung darüber hinaus mindestens einen Konus auf.The arrangement comprises at least one shaft and at least one hub. In addition, according to the invention, the arrangement has at least one cone.

Ein Konus bezeichnet ein Bauteil oder ein Teil eines Bauteils, dass die Form eines Kegelstumpfs hat. Die Oberfläche des Konus besteht aus zwei Kreisflächen – einer Grundfläche und einer Deckfläche – und einer Mantelfläche, die zwischen den Kreisflächen verläuft und die Ränder der Kreisflächen miteinander verbindet.A cone refers to a component or part of a component that has the shape of a truncated cone. The surface of the cone consists of two circular surfaces - a base and a top surface - and a lateral surface that runs between the circular surfaces and connects the edges of the circular surfaces.

Die Mantelfläche des Konus der erfindungsgemäßen Anordnung ist derart gegen eine Wandung einer Aussparung der Welle verspannt, dass die Wandung einer mindestens teilweise radialen, d. h. orthogonal zu einer Drehachse der Welle gerichteten Verformung unterliegt. Dies impliziert, dass mindestens ein Teil des Konus in die Aussparung eingreift.The lateral surface of the cone of the arrangement according to the invention is clamped against a wall of a recess of the shaft, that the wall of an at least partially radial, d. H. orthogonal to a rotational axis of the shaft directed deformation subject. This implies that at least a portion of the cone engages the recess.

Durch die radiale Verformung der Wandung kann auch ein Teil der Welle, der an die Wandung angrenzt, verformt werden. Bei dem verformten Teil der Welle kann es sich insbesondere um einen Teil der Welle handeln, der die Wandung in radialer Richtung überlappt.Due to the radial deformation of the wall, a part of the shaft adjacent to the wall can be deformed. The deformed part of the shaft may in particular be a part of the shaft which overlaps the wall in the radial direction.

Der verformte Teil der Welle ist so angeordnet, dass durch die Verformung eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle und der Nabe entsteht. Die Welle wird also im Bereich der Aussparung durch den verspannten Konus aufgedehnt und gegen die Nabe gedrückt.The deformed part of the shaft is arranged so that the deformation creates a frictional connection between the shaft and the hub. The shaft is thus expanded in the region of the recess by the strained cone and pressed against the hub.

Die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle und der Nabe kommt dabei in einen Bereich der Nabe zustande, welche der Aufnahme der Welle dient. Dieser Bereich kann insbesondere als eine rotationssymmetrische Bohrung ausgestaltet sein.The frictional connection between the shaft and the hub comes about in a region of the hub, which serves to receive the shaft. This area can in particular be designed as a rotationally symmetrical bore.

Die erfindungsgemäße Welle-Nabe-Verbindung lässt sich zeitsparend und kostengünstig herstellen.The shaft-hub connection according to the invention can be produced in a time-saving and cost-effective manner.

In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Anordnung mindestens einen Planetenträger. Dieser bildet die Nabe aus. Durch die Verformung der Welle kommt somit eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle und dem Planetenträger zustande. Insbesondere kann es sich bei der Welle um eine Sonnenwelle einer ersten Planetenstufe und bei dem Planetenträger um einen Planetenträger einer zweiten Planetenstufe handeln.In a preferred embodiment, the arrangement comprises at least one planet carrier. This forms the hub. As a result of the deformation of the shaft, a non-positive connection between the shaft and the planet carrier is achieved. In particular, the shaft may be a sun shaft of a first planetary stage and the planet carrier may be a planet carrier of a second planetary stage.

In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung ist der Konus axial gegen die Welle verspannt. Dies bedeutet, dass zwischen dem Konus und der Welle eine axial, d. h. entlang der Drehachse der Welle gerichtete Kraft wirkt, welche die Verspannung der Welle und des Konus hervorruft. Die axiale Verspannung des Konus und der Welle wiederum führt zu der oben beschriebenen Verspannung der Mantelfläche des Konus gegen die Wandung der Aussparung.In a further preferred embodiment, the cone is braced axially against the shaft. This means that between the cone and the shaft an axial, d. H. along the axis of rotation of the shaft directed force acts, which causes the tension of the shaft and the cone. The axial tension of the cone and the shaft in turn leads to the above-described tension of the lateral surface of the cone against the wall of the recess.

Durch die Verspannung der Mantelfläche des Konus gegen die Wandung der Aussparung wirken in der Mantelfläche des Konus Normalkräfte mit jeweils einem axialen und einem radialen Richtungsvektor.Due to the tension of the lateral surface of the cone against the wall of the recess, normal forces act in the lateral surface of the cone, each having one axial and one radial direction vector.

Der Konus und die Aussparung sind vorzugsweise rotationssymmetrisch zu einer Symmetrieachse, die mit der Drehachse der Welle identisch ist. Dies führt dazu, dass die radialen Richtungsvektoren sich gegenseitig aufheben. Die axialen Richtungsvektoren wirken einer durch die Verspannung des Konus gegen die Welle hervorgerufenen Axialkraft entgegen.The cone and the recess are preferably rotationally symmetrical to an axis of symmetry which is identical to the axis of rotation of the shaft. This causes the radial direction vectors to cancel each other out. The axial direction vectors counteract an axial force caused by the tension of the cone against the shaft.

Die Verspannung des Konus gegen die Welle wird in einer bevorzugten Weiterbildung durch mindestens eine Schraube hervorgerufen. Die Schraube verspannt also den Konus gegen die Welle. Umgekehrt bedeutet dies, dass die Schraube zwischen dem Konus und der Welle verspannt ist.The tension of the cone against the shaft is caused in a preferred development by at least one screw. So the screw tightens the cone against the shaft. Conversely, this means that the screw between the cone and the shaft is braced.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 2 dargestellt. 1 veranschaulicht eine aus dem Stand der Technik bekannte Lösung. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:A preferred embodiment of the invention is in 2 shown. 1 illustrates a known from the prior art solution. Matching reference numbers identify identical or functionally identical characteristics. In detail shows:

1 eine Welle-Nabe-Verbindung; und 1 a shaft-hub connection; and

2 eine Welle-Nabe-Verbindung mit einem Konus. 2 a shaft-hub connection with a cone.

Eine Sonnenwelle 101 gemäß 1 bildet mit einem Planetenträger 103 eine Passverzahnung 105 aus. Durch die Passverzahnung ist die Sonnenwelle 101 formschlüssig und drehfest mit dem Planetenträger 103 verbunden. Der Planetenträger 103 ist darüber hinaus auf die Sonnenwelle 101 aufgeschrumpft, so dass sich in der Passverzahnung 105 eine kraftschlüssige Verbindung ausbildet.A sun wave 101 according to 1 forms with a planet carrier 103 a spline 105 out. Due to the splines is the sun wave 101 positive and non-rotatable with the planet carrier 103 connected. The planet carrier 103 is beyond that on the sun wave 101 Shrunk, so that in the spline 105 forms a positive connection.

Auch gemäß 2 bilden die Sonnenwelle 101 und der Planetenträger 103 eine Passverzahnung 105 aus. Allerdings wird hier der Planetenträger 103 nicht auf die Sonnenwelle 101 aufgeschrumpft. Stattdessen ist ein Konus 201 vorgesehen, der in einer Aussparung 203 der Sonnenwelle 101 eingreift.Also according to 2 form the sun wave 101 and the planet carrier 103 a spline 105 out. However, here is the planet carrier 103 not on the sun's shaft 101 shrunk. Instead, it's a cone 201 provided in a recess 203 the sun wave 101 intervenes.

Der Konus 201 weist eine axial verlaufende Bohrung 205 auf. Durch die Bohrung 205 verläuft eine Schraube 207. Die Schraube 207 ist in ein Gewinde 209 der Sonnenwelle 101 eingeschraubt und übt so eine Axialkraft auf den Konus 201 aus.The cone 201 has an axially extending bore 205 on. Through the hole 205 there is a screw 207 , The screw 207 is in a thread 209 the sun wave 101 screwed in and thus exerts an axial force on the cone 201 out.

Durch die Axialkraft wird der Konus 201 in die Aussparung 203 hineingepresst. Da sich der Konus 201 zum Boden der Aussparung 203 hin verjüngt, ist eine Aufdehnung der Sonnenwelle 101 im Bereich der Aussparung 203 radial die Folge. Dies wiederum bewirkt, ebenso wie das Aufschrumpfen des Planetenträgers 103 auf die Sonnenwelle 101 gemäß 1, das zwischen der Sonnenwelle 101 und dem Planetenträger 103 – zusätzlich zu der durch die Passverzahnung 105 vorhandenen formschlüssigen Verbindung – eine kraftschlüssige Verbindung zustande kommt.The axial force causes the cone 201 in the recess 203 pressed. Because the cone 201 to the bottom of the recess 203 Tapered down, is an expansion of the sun's wave 101 in the area of the recess 203 radially the sequence. This in turn causes, as well as the shrinking of the planet carrier 103 on the sun wave 101 according to 1 that between the sun's shaft 101 and the planet carrier 103 - in addition to the through the splines 105 existing positive connection - a frictional connection is established.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

101101
Sonnenwellesun wave
103103
Planetenträgerplanet carrier
105105
Passverzahnungpass teeth
201201
Konuscone
203203
Aussparungrecess
205205
Bohrungdrilling
207207
Schraubescrew
209209
Gewindethread

Claims (4)

Anordnung mit mindestens einer Welle (101) und mindestens einer Nabe; wobei die Welle (101) mindestens eine Aussparung aufweist; gekennzeichnet durch mindestens einen Konus (201); wobei eine Mantelfläche des Konus (201) derart gegen eine Wandung der Aussparung verspannt ist, dass die Wandung einer mindestens teilweise radialen Verformung unterliegt; und wobei durch die Verformung eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle (101) und der Nabe () entsteht.Arrangement with at least one shaft ( 101 ) and at least one hub; where the wave ( 101 ) has at least one recess; characterized by at least one cone ( 201 ); wherein a lateral surface of the cone ( 201 ) is clamped against a wall of the recess such that the wall is subject to an at least partially radial deformation; and wherein by the deformation of a frictional connection between the shaft ( 101 ) and the hub () is created. Anordnung nach Anspruch 1; gekennzeichnet durch mindestens einen Planetenträger (103); wobei der Planetenträger (103) die Nabe ausbildet.Arrangement according to claim 1; characterized by at least one planet carrier ( 103 ); the planet carrier ( 103 ) trains the hub. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass der Konus (201) axial gegen die Welle (101) verspannt ist. die Mantelfläche des Konus (201) mindestens teilweise radial gegen die Wandung () der Aussparung verspannt ist.Arrangement according to one of the preceding claims; characterized in that the cone ( 201 ) axially against the shaft ( 101 ) is braced. the lateral surface of the cone ( 201 ) is braced at least partially radially against the wall (16) of the recess. Anordnung nach dem vorhergehende Anspruch; gekennzeichnet durch mindestens eine Schraube (207); wobei der Konus (201) mittels der Schraube (207) axial gegen die Welle (101) verspannt ist.Arrangement according to the preceding claim; characterized by at least one screw ( 207 ); the cone ( 201 ) by means of the screw ( 207 ) axially against the shaft ( 101 ) is braced.
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