DE102017202301A1

DE102017202301A1 - Gear shaft connection

Info

Publication number: DE102017202301A1
Application number: DE102017202301.5A
Authority: DE
Inventors: Yves Anthoni
Original assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-02-14
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2018-08-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein einstückiges Zahnrad (101); wobei das Zahnrad (101) eine äußere Laufbahn eines ersten Lagers (103) und eine äußere Laufbahn eines zweiten Lagers (105) ausbildet. Das Zahnrad weist eine axial zwischen der äußeren Laufbahn des ersten Lagers (103) und der äußeren Laufbahn des zweiten Lagers (105) befindliche Auskragung (117) auf.The invention relates to a one-piece gear (101); wherein the gear (101) forms an outer race of a first bearing (103) and an outer race of a second bearing (105). The toothed wheel has a projection (117) located axially between the outer race of the first bearing (103) and the outer race of the second bearing (105).

Description

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

Bei aus dem Stand der Technik bekannten Windkraftgetrieben wird ein Drehmomentfluss über eine Sonnenwelle einer Planetenstufe auf ein Zahnrad einer Stirnradstufe übertragen. Das Zahnrad ist auf eine Hohlwelle aufgeschrumpft. Dies wiederum ist drehbar in einem Getriebegehäuse gelagert. Die Sonnenwelle ragt in die Hohlwelle hinein. Zwischen der Sonnenwelle und der Hohlwelle besteht eine drehfeste Verbindung in Form einer Passverzahnung.In wind power transmissions known from the prior art, a torque flux is transmitted via a sun shaft of a planetary stage to a gearwheel of a spur gear stage. The gear is shrunk onto a hollow shaft. This in turn is rotatably mounted in a transmission housing. The sun shaft protrudes into the hollow shaft. Between the sun shaft and the hollow shaft there is a rotationally fixed connection in the form of a spline.

Das Aufschrumpfen von Zahnrädern auf eine Welle ist mit Nachteilen verbunden. So erhöht sich durch die erforderliche Erhitzung des Zahnrads das Verletzungsrisiko für Monteure. Zudem sind mehrere Fertigungsschritte erforderlich, welche die Fertigungszeit verlängern und zu erhöhten Kosten führen.The shrinking of gears on a shaft is associated with disadvantages. Thus, the required heating of the gear increases the risk of injury to fitters. In addition, several manufacturing steps are required, which extend the production time and lead to increased costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zahnrad unter Umgehung der den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile verfügbar zu machen. Insbesondere sollen die Fertigungszeit verringert und die anfallenden Kosten reduziert werden.The invention has for its object to provide a gear, bypassing the known from the prior art solutions inherent disadvantages available. In particular, the production time should be reduced and the costs incurred should be reduced.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Zahnrad nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.This object is achieved by a gear according to claim 1. Preferred developments are contained in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Zahnrad ist einstückig ausgeführt. Es bildet eine äußere Laufbahn eines ersten Lagers und eine äußere Laufbahn eines zweiten Lagers aus.The gear according to the invention is made in one piece. It forms an outer raceway of a first bearing and an outer raceway of a second bearing.

Eine äußere Laufbahn eines Lagers stützt sich mindestens in radialer Richtung gegen eine innere Laufbahn des Lagers ab. Die äußere Laufbahn und die innere Laufbahn verlaufen äquidistant und sind relativ zueinander drehbar. Eine Übertragung von Kräften zwischen der äußeren Laufbahn und der inneren Laufbahn - mindestens in axialer Richtung - findet entweder im Falle eines Gleitlagers auf direktem Wege statt oder im Falle eines Wälzlagers über Wälzkörper, die zwischen der äußeren Laufbahn und der inneren Laufbahn angeordnet sind und auf den Laufbahnen abrollen. Die äußere Laufbahn ist nach innen hin einer Drehachse des Lagers zugewandt. Insbesondere schneidet jede Flächennormale der äußeren Laufbahn die Drehachse.An outer raceway of a bearing is supported at least in the radial direction against an inner raceway of the bearing. The outer raceway and the inner raceway are equidistant and are rotatable relative to each other. A transfer of forces between the outer raceway and the inner raceway - at least in the axial direction - takes place either in the case of a plain bearing directly or in the case of a rolling bearing on rolling elements, which are arranged between the outer raceway and the inner raceway and on the Unroll raceways. The outer raceway faces towards an axis of rotation of the bearing towards the inside. In particular, each surface normal of the outer race cuts the axis of rotation.

Die Drehachse des ersten Lagers und des zweiten Lagers sind identisch mit der Drehachse des Zahnrads. Erfindungsgemäß weist das Zahnrad eine befindliche Auskragung auf. Die Auskragung befindet sich axial zwischen der äußeren Laufbahn des ersten Lagers und der äußeren Laufbahn des zweiten Lagers. Dies bedeutet, dass sich eine erste radial verlaufende Ebene und eine zweite radial verlaufende Ebene so anordnen lassen, dass sich die Auskragung zwischen der ersten Ebene und der zweiten Ebene befindet. Die äußere Laufbahn des ersten Lagers befindet sich auf einer ersten Seite der ersten Ebene. Die Auskragung, die zweite Ebene und die äußere Laufbahn des zweiten Lagers befinden sich auf einer zweiten Seite der ersten Ebene. Umgekehrt befindet sich die äußere Laufbahn des zweiten Lagers auf einer ersten Seite der zweiten Ebene. Die Auskragung, die erste Ebene und die äußere Laufbahn des ersten Lagers befinden sich auf einer zweiten Seite der zweiten Ebene. Die erste Ebene verläuft also zwischen der äußeren Laufbahn des ersten Lagers und der Auskragung. Zwischen der äußeren Laufbahn des zweiten Lagers und der Laufbahn verläuft entsprechend die zweite Ebene.The axis of rotation of the first bearing and the second bearing are identical to the axis of rotation of the gear. According to the invention, the toothed wheel has an overhang. The projection is located axially between the outer race of the first bearing and the outer race of the second bearing. This means that a first radially extending plane and a second radially extending plane can be arranged such that the projection is located between the first plane and the second plane. The outer race of the first bearing is located on a first side of the first plane. The cantilever, the second level and the outer race of the second bearing are located on a second side of the first level. Conversely, the outer race of the second bearing is located on a first side of the second plane. The projection, the first plane and the outer raceway of the first bearing are located on a second side of the second plane. The first level thus extends between the outer race of the first bearing and the projection. Between the outer race of the second bearing and the raceway runs according to the second level.

Bei der Auskragung handelt es sich um einen Bereich, der ausgehend von der äußeren Laufbahn des ersten Lagers und der äußeren Laufbahn des zweiten Lagers radial nach innen hin vorspringt. Die Auskragung springt sowohl ausgehend von einem beliebigen Punkt der äußeren Laufbahn des ersten Lagers als auch ausgehend von einem beliebigen Punkt der äußeren Laufbahn des zweiten Lagers nach innen hin vor. Die Auskragung ist vorzugsweise rotationssymmetrisch und umgibt rotationssymmetrischen Hohlraum. Damit begrenzt die Auskragung den Hohlraum radial nach außen hin einen. Der größte Durchmesser dieses Hohlraums an seiner weitesten Stelle ist kleiner als der Durchmesser der äußeren Laufbahn des ersten Lagers und der äußeren Laufbahn des zweiten Lagers an ihren engsten Stellen.The projection is a region projecting radially inwardly from the outer race of the first bearing and the outer race of the second bearing. The projection projects inwardly from any point of the outer race of the first bearing as well as from any point of the outer race of the second bearing. The projection is preferably rotationally symmetric and surrounds rotationally symmetrical cavity. Thus, the projection limits the cavity radially outward one. The largest diameter of this cavity at its widest point is smaller than the diameter of the outer race of the first bearing and the outer race of the second bearing at their narrowest points.

Die Erfindung ermöglicht es, das Zahnrad ohne einen Schrumpfverband drehfest mit einer Sonnenwelle zu verbinden. Die Montage gestaltet sich somit effizienter. Zudem wird das Verletzungsrisiko der Monteure reduziert, da zur Montage keine Teile erhitzt werden müssen.The invention makes it possible to non-rotatably connect the gear without a shrinkage bandage with a sun shaft. The assembly is thus more efficient. In addition, the risk of injury to the fitters is reduced because no parts need to be heated for assembly.

Bei dem Zahnrad handelt es sich vorzugsweise um ein außenverzahntes Stirnrad. Bis auf die Verzahnung, bei der es sich auch um eine Schrägverzahnung handeln kann, ist das Zahnrad bevorzugt spiegelsymmetrisch zu einer axialen Ebene, d.h. zu einer Ebene, die orthogonal zu der Drehachse verläuft. Insbesondere die äußere Laufbahn des ersten Lagers und die äußere Laufbahn des zweiten Lagers sind zueinander bezüglich dieser Ebene spiegelsymmetrisch. Die Ebene schneidet bevorzugt die Auskragung.The gear is preferably an externally toothed spur gear. Except for the toothing, which can also be a helical toothing, the toothed wheel is preferably mirror-symmetrical to an axial plane, i. to a plane that is orthogonal to the axis of rotation. In particular, the outer race of the first bearing and the outer race of the second bearing are mutually mirror-symmetrical with respect to this plane. The plane preferably cuts the projection.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Auskragung ausgebildet, drehfest mit einer Welle verbunden zu werden. Die Auskragung ist also als Nabe weitergebildet.In a preferred embodiment, the projection is formed rotatably with a shaft to be connected. The projection is thus developed as a hub.

Insbesondere kann die Auskragung weitergebildet sein, mit einer Welle eine Passverzahnung zu bilden. Dabei ist die Auskragung mit einer Innenverzahnung versehen, die Welle mit einer Außenverzahnung. Die Innenverzahnung und die Außenverzahnung greifen ineinander und bilden die Passverzahnung.In particular, the projection can be further developed to form a spline with a shaft. The projection is provided with an internal toothing, the shaft with an external toothing. The internal teeth and the external teeth engage each other and form the toothing.

Alternativ ist die Auskragung weitergebildet, mit einem Zwischenstück verschraubt zu werden. Dieses Zwischenstück wiederum ist ausgebildet, mit der Welle eine Passverzahnung zu bilden. Das Zwischenstück weist dabei eine Außenverzahnung auf, die Welle eine Innenverzahnung. Die Außenverzahnung und die Innenverzahnung greifen ineinander und bilden die Passverzahnung.Alternatively, the projection is further developed to be screwed with an intermediate piece. This intermediate piece in turn is designed to form a spline with the shaft. The intermediate piece has an external toothing, the shaft an internal toothing. The external teeth and the internal teeth engage each other and form the toothing.

Das Zahnrad ist bevorzugt in eine Anordnung mit einer Welle enthalten. Die Auskragung ist dabei drehfest mit der Welle verbunden.The gear is preferably contained in an arrangement with a shaft. The projection is rotatably connected to the shaft.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Anordnung ist die Auskragung mittels einer Passverzahnung drehfest mit der Welle verbunden. Die Passverzahnung wird durch die Auskragung und die Welle gebildet. Dabei weist die Auskragung eine Außenverzahnung auf, die Welle eine Innenverzahnung. Die Außenverzahnung und die Innenverzahnung greifen ineinander und bilden so die Passverzahnung.In a preferred embodiment of the arrangement, the projection is rotatably connected by means of a splines with the shaft. The splines are formed by the projection and the shaft. In this case, the projection on an external toothing, the shaft has an internal toothing. The external teeth and the internal teeth engage each other and thus form the splines.

Eine alternativ bevorzugte Anordnung umfasst neben der Welle und dem Zahnrad ein Zwischenstück. Die Auskragung ist mit dem Zwischenstück verschraubt. Hierdurch kommt eine drehfeste Verbindung zwischen der Auskragung und dem Zwischenstück zustande. Weiterhin bildet das Zwischenstück mit der Welle eine Passverzahnung. Dabei weist das Zwischenstück eine Innenverzahnung auf, die Welle eine Außenverzahnung. Die Innenverzahnung und die Außenverzahnung greifen ineinander und bilden so die Passverzahnung.An alternative preferred arrangement comprises an intermediate piece in addition to the shaft and the gear. The projection is bolted to the intermediate piece. This results in a rotationally fixed connection between the projection and the intermediate piece. Furthermore, the intermediate piece forms a spline with the shaft. In this case, the intermediate piece has an internal toothing, the shaft has an external toothing. The internal teeth and the external teeth engage each other and thus form the toothing.

In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Anordnung zudem eine ortsfeste Struktur, bei der es sich vorzugsweise um ein Getriebegehäuse handelt, das obengenannte erste Lager und das genannte zweite Lager. Mittels des ersten Lagers und des zweiten Lagers ist die Welle drehbar in einer ortsfesten Struktur gelagert. Dies impliziert, dass ein Innenring des ersten Lagers und ein Innenring des zweiten Lagers in der ortsfesten Struktur fixiert sind. Die Innenringe bilden jeweils eine innere Lauffläche des ersten Lagers bzw. des zweiten Lagers.In a preferred embodiment, the arrangement also includes a stationary structure, which is preferably a transmission housing, the above first bearing and said second bearing. By means of the first bearing and the second bearing, the shaft is rotatably mounted in a stationary structure. This implies that an inner ring of the first bearing and an inner ring of the second bearing are fixed in the stationary structure. The inner rings each form an inner running surface of the first bearing and the second bearing.

Die ortsfeste Struktur weist in einer bevorzugten Weiterbildung einen Spalt auf, in dem die Auskragung hinein- oder hindurchragt. Der Spalt ist vorzugsweise rotationssymmetrisch zu der Drehachse des Zahnrads, des ersten Lagers und des zweiten Lagers. Die Welle und die Verzahnung des Zahnrads befinden sich auf unterschiedlichen Seiten des Spalts und werden durch die Auskragung miteinander verbunden. Bei Verwendung des Zwischenstücks kann die Passverzahnung in axialer Richtung breiter sein als der Spalt.In a preferred embodiment, the stationary structure has a gap in which the projection projects in or out. The gap is preferably rotationally symmetrical to the axis of rotation of the gear, the first bearing and the second bearing. The shaft and the teeth of the gear are located on different sides of the gap and are connected by the projection. When using the intermediate piece, the splines can be wider in the axial direction than the gap.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:

1 ein drehfest mit einer Sonnenwelle verbundenes Zahnrad; und
2 ein verschraubtes Zwischenstück.

Preferred embodiments of the invention are shown in the figures. Matching reference numbers identify identical or functionally identical characteristics. In detail shows:

1 a gear rotatably connected to a sun shaft; and
2 a screwed adapter.

Ein als außenverzahntes Stirnrad ausgefülltes Zahnrad 101 ist gemäß 1 mittels eines ersten Kegelrollenlagers 103 und eines zweiten Kegelrollenlagers 105 drehbar in einem Getriebegehäuse 107 gelagert. Das Getriebegehäuse 107 bildet einen Spalt 109 aus, der in Umfangsrichtung um eine Drehachse 111 des Zahnrads 101 herum verläuft.A sprocket filled with an externally toothed spur gear 101 is according to 1 by means of a first tapered roller bearing 103 and a second tapered roller bearing 105 rotatable in a transmission housing 107 stored. The gearbox 107 forms a gap 109 out in the circumferential direction about an axis of rotation 111 of the gear 101 runs around.

Auf einer äußeren Seite des Spalts 109 befindet sich eine Verzahnung 113 des Zahnrads 101. Eine Sonnenwelle 115 befindet sich auf einer Innenseite des Spalts 109. Durch den Spalt 109 hindurch verläuft eine Auskragung 117 des Zahnrads 101. Die Auskragung 117 verbindet einen Teil des Zahnrads 101 der sich auf der Außenseite des Spalts 109 befindet mit der Sonnenwelle 115. Über eine Passverzahnung 119 sind die Auskragung 117 und die Sonnenwelle 115 drehfest miteinander verbunden.On an outer side of the gap 109 there is a gearing 113 of the gear 101 , A sun wave 115 is located on an inside of the gap 109 , Through the gap 109 through a projection extends 117 of the gear 101 , The cantilever 117 connects a part of the gear 101 which is on the outside of the gap 109 located with the sun wave 115 , About a spline 119 are the overhang 117 and the sun wave 115 rotatably connected.

In 2 ist ein Zwischenstück 201 dargestellt. Das Zwischenstück 201 ist mit der Auskragung 117 verschraubt. Anstelle der Auskragung 117 bildet nun das Zwischenstück 201 mit der Sonnenwelle 115 eine PassverzahnungIn 2 is an intermediate piece 201 shown. The intermediate piece 201 is with the cantilever 117 screwed. Instead of the overhang 117 now forms the intermediate piece 201 with the sun wave 115 a spline

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

101101: Zahnradgear
103103: erstes Kegelrollenlagerfirst tapered roller bearing
105105: zweites Kegelrollenlagersecond tapered roller bearing
107107: Getriebegehäusegearbox
109109: Spaltgap
111111: Drehachseaxis of rotation
113113: Verzahnunggearing
115115: Sonnenwellesun wave
117117: Auskragungprojection
119119: Passverzahnungpass teeth
201201: Zwischenstückconnecting piece

Claims

One-piece gear (101); wherein the gear (101) forms an outer race of a first bearing (103) and an outer race of a second bearing (105); characterized by a projection (117) located axially between the outer race of the first bearing (103) and the outer race of the second bearing (105).

Gear (101) to Claim 1 ; characterized in that the projection (117) is designed to be rotatably connected to a shaft (115) to be connected.

Gear (101) according to the preceding claim; characterized in that the projection (117) is formed with the shaft (115) to form a spline (119).

Gear (101) to Claim 2 ; characterized in that the projection (117) is adapted to be screwed to an intermediate piece (201); wherein the intermediate piece (201) is adapted to form a spline (119) with the shaft (115).

Arrangement with a shaft (115) and a gear (101) according to one of Claims 2 or 3 ; characterized in that the projection (117) is non-rotatably connected to the shaft (115).

Arrangement according to the preceding claim; characterized in that the projection (117) with the shaft (115) forms a spline (119).

Arrangement with a shaft (115), an intermediate piece (201) and a gear (101) according to Claim 4 ; characterized in that the projection (117) is screwed to the intermediate piece (201); wherein the intermediate piece (201) forms a spline (119) with the shaft (115).

Arrangement according to one of Claims 5 to 7 ; characterized by a fixed structure (107), the first bearing (103) and the second bearing (105); wherein the shaft (115) is rotatably supported in the stationary structure (107) by means of the first bearing (103) and the second bearing (105).

Arrangement according to the preceding claim; characterized in that the stationary structure (107) forms a gap (109) into which the projection (117) protrudes or protrudes.