DE102016223820B4 - Planetary gear with a ring gear fixed stationary on the housing side, and method for manufacturing a planetary gear - Google Patents
Planetary gear with a ring gear fixed stationary on the housing side, and method for manufacturing a planetary gear Download PDFInfo
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Abstract
Planetengetriebe, mit:- einem Hohlrad (H), das durch einen Ringkörper gebildet ist, der eine Außenumfangsfläche (H3), eine erste Stirnfläche (H1), eine zweite Stirnfläche (H2) und eine Innenverzahnung (H4) aufweist, und- einem Getriebegehäuse (G), das einen Hohlradsitz (G1) bildet, in welchen das Hohlrad (H) axial eingepresst ist, wobei- an dem Hohlrad (H) im Bereich seiner Außenumfangsfläche (H3) eine Profilierung (P) ausgebildet ist, die im Rahmen des Einpressens des Hohlrades (H) in den Hohlradsitz (G1), den Hohlradsitz (G1) unter Bildung einer Komplementärgeometrie deformiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (P) mindestens eine Profilreihe (P1) umfasst, die primär eine Drehung des Hohlrades (H) in einer ersten Richtung innerhalb des Hohlradsitzes (G1) sperrt, und mindestens eine Profilreihe (P2) umfasst, die primär eine Drehung des Hohlrades (H) in einer der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung innerhalb des Hohlradsitzes (G1) sperrt.Planetary gear, with:- a ring gear (H), which is formed by an annular body which has an outer peripheral surface (H3), a first end face (H1), a second end face (H2) and internal teeth (H4), and- a gear housing (G), which forms a ring gear seat (G1), into which the ring gear (H) is pressed axially, whereby a profiling (P) is formed on the ring gear (H) in the area of its outer peripheral surface (H3), which is part of the Pressing the ring gear (H) into the ring gear seat (G1), the ring gear seat (G1) deformed to form a complementary geometry, characterized in that the profiling (P) comprises at least one profile row (P1) which primarily rotates the ring gear (H) in a first direction within the ring gear seat (G1), and comprises at least one profile row (P2) which primarily blocks rotation of the ring gear (H) in a direction opposite to the first direction within the ring gear seat (G1).
Description
Gebiet der Erfindungfield of invention
Die Erfindung bezieht sich auf ein Planetengetriebe mit einem Getriebegehäuse und einem Hohlrad das eine Innenverzahnung aufweist die zu einer Getriebeachse X konzentrisch ist, wobei das Hohlrad in dem Getriebegehäuse drehfest angeordnet ist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Fertigung eines Planetengetriebes mit einem stationär in einem Getriebegehäuse festgelegten Hohlrad.The invention relates to a planetary gear with a gear housing and a ring gear which has internal teeth which are concentric to a gear axis X, the ring gear being arranged in the gear housing in a rotationally fixed manner. Furthermore, the invention also relates to a method for manufacturing a planetary gear with a stationary ring gear fixed in a gear housing.
Aus
Aus der
Aufgabe der Erfindungobject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen, durch welche es auf fertigungstechnisch vorteilhafte Weise möglich wird, ein Hohlrad eines Planetengetriebes drehfest in einem Getriebegehäuse zu verankern.The object of the invention is to provide solutions that make it possible, in a manner that is advantageous in terms of production technology, to anchor a ring gear of a planetary gear in a rotationally fixed manner in a gear housing.
Erfindungsgemäße LösungSolution according to the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the features of claim 1.
Ein Planetengetriebe, mit:
- - einem Hohlrad das durch einen Ringkörper gebildet ist, der eine Außenumfangsfläche, eine erste Stirnfläche, eine zweite Stirnfläche und eine Innenverzahnung aufweist, und
- - einem Getriebegehäuse das einen zylindrischen Hohlradsitz bildet in welchen das Hohlrad axial eingepresst ist, wobei
- - an dem Hohlrad im Bereich seiner Außenumfangsfläche eine Profilierung ausgebildet ist, die im Rahmen des Einpressens des Hohlrades in den Hohlradsitz,
- - A ring gear formed by an annular body having an outer peripheral surface, a first end face, a second end face and internal teeth, and
- - A gear housing that forms a cylindrical ring gear seat in which the ring gear is pressed axially, wherein
- - a profiling is formed on the ring gear in the area of its outer peripheral surface, which is formed as part of the pressing of the ring gear into the ring gear seat,
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Planetengetriebe zu schaffen, bei welchem das Hohlrad hochfest in einem kostengünstig und durch einfache spanabhebende Bearbeitung mit engen Formtoleranzen realisierbaren, zylindrischen Hohlradsitz eines Getriebegehäuses fixiert werden kann.This advantageously makes it possible to create a planetary gear in which the ring gear can be fixed with high strength in a cylindrical ring gear seat of a gear housing that can be realized inexpensively and with narrow shape tolerances by simple machining.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet die am Außenumfang des Hohlrades vorgesehene Profilierung in Form einer Mikroprofilierung ein Kerbprofil, das sich über eine zylindrische Grundgeometrie der Außenumfangsfläche erhebt und sich in den Werkstoff des Hohlradsitzes einpresst und/oder in diesen Werkstoff einschneidet. Die zylindrische Grundgeometrie ist vorzugsweise so dimensioniert, dass sich ohne Ausbildung der Profilierung eine Übergangs- oder leichte Presspassung des Holrades in dem Hohlradsitz ergeben würde. Die radiale Erhebung der Profilierung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,25 % bis 1,15% des Durchmessers der profilierten Umfangsfläche.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the profiling provided on the outer circumference of the ring gear in the form of a micro-profiling forms a notched profile that rises above a cylindrical basic geometry of the outer circumferential surface and presses into the material of the ring gear seat and/or cuts into this material. The basic cylindrical geometry is preferably dimensioned in such a way that a transition or slight press fit of the ring gear in the ring gear seat would result without the formation of the profile. The radial elevation of the profile is preferably in the range of 0.25% to 1.15% of the diameter of the profiled peripheral surface.
Die am Außenumfang des Hohlrades ausgebildete Profilierung ist gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung durch plastische Umformung des Hohlrades gefertigt. Hierdurch wird ein Spezialeffekt erreicht, der darin besteht, dass im Wege der Aushebung der Profilierung aus der Grundgeometrie des Hohlrades in unmittelbarer Nähe der Aushebung auch Ausweichraum bereitgestellt wird, in welchen Material des Getriebegehäuses eindringen kann. Es wird damit im Rahmen des Einpressens an dem Getriebegehäuse eine zur Profilierung komplementäre Haltegeometrie gebildet, die extrem wirkungsvoll eine spielfreie Abstützung des Hohlrades in Umfangsrichtung bewirkt, ohne dass hierbei der Hohlradsitz übermäßig gedehnt oder gespannt wird.According to a particular aspect of the present invention, the profiling formed on the outer circumference of the ring gear is produced by plastic deformation of the ring gear. This achieves a special effect, which consists in the fact that, by excavating the profiling from the basic geometry of the ring gear, in the immediate vicinity of the excavation, there is also space provided, into which material of the transmission housing can penetrate. A retaining geometry that is complementary to the profiling is thus formed during the pressing on the transmission housing, which extremely effectively supports the ring gear in the circumferential direction without play, without the ring gear seat being excessively stretched or strained.
Die plastische Umformung des Außenumfangsbereichs des Hohlrades wird vorzugsweise durch ein Rollierwerkzeug bewerkstelligt, dessen Rollierkopf auf dem Hohlrad abwälzt und dabei die Profilierung aus der Grundgeometrie plastisch herausdrängt. Die Profilierung kann auch durch ein Meißel- oder Punzwerkzeug gebildet werden. Alternativ zur plastischen Umformung kann die Ausbildung der Profilierung am Außenumfang des Hohlrades auch auf spanabhebendem Wege, insbesondere durch Räumen bewerkstelligt werden. Die Bildung der Profilierung auf umformtechnischem Wege wird jedoch aufgrund des oben beschrieben Spezialeffekts bevorzugt.The plastic deformation of the outer peripheral portion of the ring gear is preferable accomplished by a burnishing tool whose burnishing head rolls on the ring gear and in doing so plastically pushes the profiling out of the basic geometry. The profiling can also be formed by a chisel or punch tool. As an alternative to plastic deformation, the formation of the profile on the outer circumference of the ring gear can also be accomplished by machining, in particular by broaching. However, the formation of the profiling by means of metal forming is preferred because of the special effect described above.
Weiterhin erfolgt die Ausbildung der Profilierung am Außenumfang des Hohlrades vorzugsweise im Rahmen eines der Härtung des Hohlrades vorgelagerten Fertigungsschrittes. Die Profilierung kann dann gemeinsam mit der Innenverzahnung gehärtet, insbesondere nitriert werden.Furthermore, the formation of the profiling on the outer circumference of the ring gear is preferably carried out as part of a manufacturing step preceding the hardening of the ring gear. The profiling can then be hardened, in particular nitrided, together with the internal toothing.
Die Profilierung kann weiterhin in vorteilhafter Weise hinsichtlich ihres Querschnitts in einer Radialebene des Hohlrades so gestaltet werden, dass sich eine besonders wirkungsvoll formschlüssige Abstützung des Hohlrades in beide Umfangsrichtungen in dem Hohlradsitz ergibt.The profiling can also advantageously be designed with regard to its cross section in a radial plane of the ring gear in such a way that a particularly effective positive support of the ring gear results in both circumferential directions in the ring gear seat.
Die Erfindung findet vorzugsweise Anwendung bei Getriebesystemen, in welchen das Getriebegehäuse aus einem Aluminiumwerkstoff und das Hohlrad aus einem Stahlwerkstoff oder zumindest aus einen Werkstoff mit einer die Festigkeit von Aluminium übersteigenden Festigkeit gefertigt ist.The invention is preferably used in transmission systems in which the transmission housing is made of an aluminum material and the ring gear is made of a steel material or at least of a material with a strength exceeding the strength of aluminum.
Weiterhin können in vorteilhafter Weise im Bereich des Hohlradsitzes Umfangsnuten ausgebildet werden, die der Aufnahme von im Rahmen des Einpressens des Hohlrades von dem Hohlradsitz abgeschobenen von Spänen dienen. Dies ermöglicht es hier die Komplementärgeometrie in dem Hohlradsitz als Räumprofilierung zu fertigen, wobei das Hohlrad dann unmittelbar als Einweg-Räumwerkzeug fungiert, das im Getriebegehäuse inklusive abgeräumter Späne verbleibt.Furthermore, circumferential grooves can advantageously be formed in the region of the ring gear seat, which serve to receive chips that are pushed off the ring gear seat as part of the pressing in of the ring gear. This makes it possible to produce the complementary geometry in the ring gear seat as a broaching profile, with the ring gear then acting directly as a one-way broaching tool that remains in the transmission housing, including the removed chips.
Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Hohlrad so gestaltet, dass jene die Profilierung tragende Außenumfangsfläche auch eine nicht-profilierte Umfangszone umfasst die im Rahmen des Einpressens des Hohlrades als Führungsfläche und bei Erlangung der Endstellung als Zentrierungsfläche fungiert. Der Innendurchmesser des Hohlradsitzes und der Außendurchmesser des Hohlrades sind bezüglich dieser nicht-profilierten Zone so aufeinander abgestimmt, dass sich eine Übergangs- oder Presspassung ergibt. Die Ausbildung der nicht-profilierten Zone kann ggf. im Rahmen eines der Härtung des Hohlrades zeitlich nachgelagerten Bearbeitungsschrittes, z.B. durch ein Überschleifen auf Endmaß, herbeigeführt werden. Hierdurch wird es wiederum möglich, die Profilierung zunächst auf der gesamten Umfangsfläche auszubilden und dann lokal zur Realisierung der Führungszone wieder zumindest teilweise abzutragen.According to a further particular aspect of the present invention, the ring gear is designed in such a way that the outer circumferential surface bearing the profile also includes a non-profiled circumferential zone which acts as a guide surface when the ring gear is pressed in and as a centering surface when the end position is reached. The inside diameter of the ring gear seat and the outside diameter of the ring gear are matched to one another with regard to this non-profiled zone in such a way that a transition or press fit results. If necessary, the formation of the non-profiled zone can be brought about as part of a processing step subsequent to the hardening of the ring gear, e.g. by grinding to the final dimension. This in turn makes it possible to first form the profiling on the entire peripheral surface and then to remove it again at least partially locally to implement the guide zone.
Das erfindungsgemäße Konzept umfasst insbesondere die Schaffung einer Kerbverbindung im Zusammenhang mit einem Presssitz oder einer Übergangspassung eines Hohlrades im Bereich seines Sitzes in einem Getriebegehäuse. Diese Kerbverbindung wird vorzugsweise durch Strukturen realisiert, die im Wege einer plastischen Umformung, insbesondere durch Rollieren an dem Außenumfangsbereich des Hohlrades, ausgebildet werden. Im Bereich des Hohlradsitzes ist vorzugsweise eine Auffangnut am Ende des Schiebesitzes vorgesehen welche etwaig abgeschobene Späne und anderweitige Verschmutzungen im Rahmen des Fügevorgangs auffängt. Diese Nut wird beim Fügen zunächst von einem nicht-profilierten Umfangsabschnitt überquert, so dass die dann ggf. in diese einfallenden Späne in dieser Nut zwangsweise verbleiben müssen.The concept according to the invention includes in particular the creation of a notched connection in connection with a press fit or a transition fit of a ring gear in the region of its seat in a transmission housing. This notch connection is preferably realized by structures that are formed by means of plastic deformation, in particular by rolling on the outer peripheral area of the ring gear. In the area of the ring gear seat, a collecting groove is preferably provided at the end of the sliding seat, which collects any chips and other dirt that may have been pushed off during the joining process. During joining, this groove is initially crossed by a non-profiled peripheral section, so that the chips that may then fall into it must remain in this groove.
Im Hinblick auf die Fertigung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes wird die eingangs angegebenen Aufgabe auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Planetengetriebes mit einem Getriebegehäuse und einem darin verankerten Hohlrad, bei welchem im Rahmen eines Fügeschrittes das Hohlrad in einen in dem Getriebegehäuse ausgebildeten Hohlradsitz eingepresst wird, wobei im Rahmen eines diesem Fügeschritt vorausgehenden Fertigungsschrittes des Hohlrades an dessen Außenumfangsbereich eine Profilierung ausgebildet wird, die sich im Rahmen des Fügeschritts unter Bildung einer Komplementärgeometrie in den Hohlradsitz einformt und/oder einschneidet. Hinsichtlich der Ausbildung der Profilierung wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.With regard to the production of a planetary gear according to the invention, the object specified at the outset is also achieved by a method for producing a planetary gear with a gear housing and a ring gear anchored therein, in which, as part of a joining step, the ring gear is pressed into a ring gear seat formed in the gear housing, wherein in the context of a manufacturing step of the ring gear preceding this joining step, a profiling is formed on its outer peripheral region, which is formed and/or cuts into the ring gear seat in the course of the joining step, forming a complementary geometry. With regard to the formation of the profiling, reference is made to the above statements.
Das Einpressen des Hohlrades erfolgt vorzugsweise auf Anschlag, d.h. bis die in Einpressrichtung vorne liegende Stirnfläche des Hohlrades an einer entsprechenden Gegenfläche des Getriebegehäuses ansteht.The ring gear is preferably pressed in against the stop, i.e. until the front face of the ring gear in the press-in direction is in contact with a corresponding mating face of the gear housing.
Figurenlistecharacter list
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaues des von der Erfindung betroffenen Bereiches eines Planetengetriebes mit einem Getriebegehäuse und einem darin stationär festgelegten Hohlrad; -
2 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäß außenseitig profilierten Hohlrades mit einer nicht-profilierten Führungs- und Zentrierumfangszone; -
3 zwei Detail-Schnittdarstellung zur Veranschaulichung eines bevorzugten Querschnitts der Profilierung in zwei axial abfolgenden Radialschnittebenen des Hohlrades, wobei die obere Schnittdarstellung die Profilierung in einer Ebene zeigt, die im Uhrzeigersinn stützt, und die untere Schnittdarstellung eine Ebene zeigt, in welcher die Profilierung eine Drehung des Hohlrades im Gegen-Uhrzeigersinn stützt;
-
1 a sectional view to illustrate the structure of the area affected by the invention of a planetary gear with a gear housing and a ring gear stationary fixed therein; -
2 a perspective view of a ring gear profiled on the outside according to the invention with a non-profiled guiding and centering peripheral zone; -
3 Two detailed sectional views to illustrate a preferred cross section of the profiling in two axially sequential radial sectional planes of the ring gear, with the upper sectional view showing the profiling in a plane that supports clockwise direction, and the lower sectional view showing a plane in which the profiling causes a rotation of the ring gear counter-clockwise;
Ausführliche Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures
Die Darstellung nach
An dem Hohlrad H ist im Bereich seiner Außenumfangsfläche H3 eine Profilierung P ausgebildet, die im Rahmen des Einpressens des Hohlrades H in den Hohlradsitz H1, den Hohlradsitz H1 unter Bildung einer Komplementärgeometrie deformiert.A profiling P is formed on the ring gear H in the area of its outer circumferential surface H3, which deforms the ring gear seat H1 while the ring gear H is being pressed into the ring gear seat H1, forming a complementary geometry.
Die an der Außenumfangsfläche H3 ausgebildete Profilierung P bildet ein Kerbprofil, das sich über eine zylindrische Grundgeometrie der Außenumfangsfläche H3 erhebt und sich im Rahmen dieses Übermaßes in den Werkstoff des Hohlradsitzes G1 einpresst und/oder in diesen Werkstoff einschneidet.The profiling P formed on the outer peripheral surface H3 forms a notched profile that rises above a cylindrical basic geometry of the outer peripheral surface H3 and, within the scope of this oversize, presses into the material of the ring gear seat G1 and/or cuts into this material.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die am Außenumfang des Hohlrades H ausgebildete Profilierung P durch plastische Umformung des Hohlrades H gefertigt, wobei diese plastische Umformung hier durch ein Rollierwerkzeug bewerkstelligt wird. Diese Umformung erfolgt im Rahmen der Fertigung des Hohlrades im Rahmen eines der Härtung des Hohlrades H zeitlich vorgelagerten Fertigungsschrittes. Wie nachfolgend in Verbindung mit
Wie weiter erkennbar ist an dem Getriebegehäuse G im Bereich des Hohlradsitzes H1 eine Umfangsnut G2 zur Aufnahme von etwaigen Spänen, die im Rahmen des Einpressens des Hohlrades H von dem Hohlradsitz G1 abgeschoben werden, ausgebildet. Die weiter in dieser Darstellung erkennbare Umfangsnut G3 dient der Aufnahme eines Sicherungsringes, durch welchen das Hohlrad H axial formschlüssig in dem Getriebegehäuse G gesichert ist.As can also be seen, a circumferential groove G2 is formed on the transmission housing G in the area of the ring gear seat H1 to accommodate any chips that are pushed off the ring gear seat G1 as part of the pressing in of the ring gear H. The circumferential groove G3, which can also be seen in this illustration, serves to accommodate a retaining ring, by means of which the ring gear H is secured in the transmission housing G in an axially form-fitting manner.
Die perspektivische Darstellung nach
Das hier gezeigte Hohlrad hat einen Außendurchmesser von 193mm. Die Überhöhung der Profilierung P beträgt hier an den radial am weitesten außen liegenden Stellen 1mm. Bei Hohlrädern mit größeren oder kleineren Durchmessern wird dieses Verhältnis von Profilhöhe zu Durchmesser vorzugsweise beibehalten. Die Profilierung P bildet hier vier Profilreihen P1, P2, P3 und P4. Die Profilreihen P1 und P3 sperren primär gegen eine Drehung des Hohlrades im Uhrzeigersinn, die Profilreihen P2 und P4 sperren primär gegen eine Drehung des Hohlrades H entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Profilierung P ist durch ein Rollwerkzeug gefertigtThe ring gear shown here has an outside diameter of 193mm. The elevation of the profiling P is 1mm here at the radially outermost points. In the case of ring gears with larger or smaller diameters, this ratio of profile height to diameter is preferably retained. The profiling P here forms four profile rows P1, P2, P3 and P4. The profile rows P1 and P3 primarily block a clockwise rotation of the ring gear, the profile rows P2 and P4 primarily block a counterclockwise rotation of the ring gear H. The profiling P is made by a rolling tool
Die Darstellung nach
Claims (10)
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