DE102019101684A1

DE102019101684A1 - Baugruppe für ein Planetengetriebe, umfassend ein Hohlrad und einen Flansch sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Baugruppe

Info

Publication number: DE102019101684A1
Application number: DE102019101684.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Duerrbeck; Matthias Sperber
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2020-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe (1) für ein Planetengetriebe, umfassend ein Hohlrad (2) und einen drehfest damit verbundenen Flansch (3), wobei das Hohlrad (2) durch einen Rändelpressverband mit dem Flansch (3) verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Baugruppe (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe für ein Planetengetriebe, umfassend ein Hohlrad und einen drehfest damit verbundenen Flansch. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Baugruppe sowie ein Planetengetriebe mit einer solchen Baugruppe.
Es ist allgemein bekannt, dass Baugruppen, die aus einem Hohlrad und einem Flansch bestehen, zur Realisierung einer drehfesten Verbindung in der Regel stoffschlüssig mittels Schweißen gefügt werden. Bei durch Schweißen gefügten Bauteilen kann es zum Schweißverzug, zur Notwendigkeit von Nacharbeiten sowie zu Rissgefahr der Schweißnaht kommen. Ferner ist in Abhängigkeit der Werkstoffauswahl eine Vorbehandlung und/oder Nachbehandlung der zu fügenden Bauteile notwendig.
Aus der DE 10 2013 004 059 A1 geht ein Planetengetriebe mit einem Hohlrad und einem Kundenanschlussflansch hervor. Das Hohlrad und der Kundenanschlussflansch sind mittels einer Übergangspassung miteinander verbunden. Ferner sind das Hohlrad und der Kundenanschlussflansch hohlzylindrisch ausgebildet, wobei das Hohlrad zumindest einen Vorsprung aufweist und wobei der Kundenanschlussflansch zumindest einen Vorsprung aufweist. Des Weiteren wird auch ein Verfahren zum Verbinden von des Hohlrades mit dem Kundenanschlussflansch offenbart. Zum Verbinden des Hohlrades mit dem Kundenanschlussflansch wird vorgeschlagen das Hohlrad und den Kundenanschlussflansch auf Anschlag zu verpressen und stoffschlüssig, insbesondere mittels Laserstrahltiefschweißen und/oder Elektronenstrahlschweißen zu verbinden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative Baugruppe mit einem Hohlrad und einem Flansch bereitzustellen, wobei auf eine stoffschlüssige Verbindung mittels Schweißen verzichtet werden soll. Diese Aufgabe wird durch eine Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Eine erfindungsgemäße Baugruppe für ein Planetengetriebe umfasst ein Hohlrad und einen drehfest damit verbundenen Flansch wobei das Hohlrad durch einen Rändelpressverband mit dem Flansch verbunden ist.
Ein Rändelpressverband bzw. eine Rändelpressverbindung ist eine Welle-Nabe-Verbindung, wobei gemäß DIN 82 die Welle mit einer achsparallelen Rändelverzahnung in die Nabe gepresst wird. Durch das Einpressen mit einem definierten Übermaß wird in der Nabe ein Negativprofil der Rändelverzahnung erzeugt. Das Einpressen mit Übermaß und die dabei entstehende Verzahnung der beiden Bauteile, führen zu einem kombinierten Kraft- und Formschluss in dem Fügebereich. Der Formschluss ermöglicht die Übertragung höherer Drehmomente als bei klassischen Pressverbindungen. Eine stoffschlüssige Verbindung mittels Schweißen wird somit nicht mehr benötigt. Vorliegend ist das Hohlrad als Welle und der Flansch als Nabe der Welle-Nabe-Verbindung bzw. der erfindungsgemäßen Baugruppe ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Rändelverzahnung an einer Innenumfangsfläche des Hohlrades ausgebildet, wobei eine Außenumfangsfläche am Flansch zur Aufnahme der Rändelverzahnung eingerichtet ist. Beim Fügevorgang drückt bzw. schneidet sich die Rändelverzahnung am Hohlrad in die Außenumfangsfläche am Flansch und es kommt zu teilplastischen Verformungen und zum Materialabtrag. Eine kraft- und formschlüssige Verbindung wird realisiert. Dadurch können im Wesentlichen spielfrei hohe Drehmomente und Kräfte übertragen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Rändelverzahnung an einer Außenumfangsfläche des Hohlrades ausgebildet, wobei eine Innenumfangsfläche am Flansch zur Aufnahme der Rändelverzahnung eingerichtet ist. Beim Fügevorgang drückt bzw. schneidet sich die Rändelverzahnung am Hohlrad in die Innenumfangsfläche am Flansch und es kommt zu teilplastischen Verformungen und zum Materialabtrag. Eine kraft- und formschlüssige Verbindung wird realisiert. Dadurch können hohe Drehmomente und Kräfte übertragen werden.
Vorzugsweise weist das Hohlrad Mittel zur axialen Fixierung des Flansches auf. Beispielsweise können die Mittel zur axialen Fixierung des Flansches durch Umbördeln, Verstemmen und/oder Einwalzen des Flansches hergestellt werden.
Bevorzugt weist das Hohlrad einen zumindest teilweise umgeformten Randabschnitt zur axialen Fixierung des Flansches auf. Ferner bevorzugt ist der umgeformte Randabschnitt umlaufend am Hohlrad ausgebildet und zumindest teilweise radial nach innen ausgerichtet. Beispielsweise kann der Randabschnitt senkrecht nach innen umgeformt sein oder nur teilweise nach innen umgeformt sein.
Insbesondere weist das Hohlrad eine umlaufende Kammer zur Aufnahme von Spänen, die beim Ausbilden des Rändelpressverbands zwischen Hohlrad und Flansch entstehen, auf. Die umlaufende Kammer ist vorzugsweise an einer Innenumfangsfläche des Hohlrades ausgebildet. Insbesondere ist die umlaufende Kammer in Form eines vergrößerten Freistichs ausgebildet.
Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe für ein Planetengetriebe, wobei die Baugruppe ein Hohlrad und einen Flansch umfasst, werden das Hohlrad und der Flansch in axialer Richtung ineinandergeschoben und mittels eines radial dazwischen ausgebildeten Rändelpressverbands drehfest miteinander verbunden. Vorzugsweise wird das Hohlrad anschließend zumindest teilweise umgeformt, um den Flansch axial am Hohlrad zu fixieren.
Die Erfindung betrifft auch ein Planetengetriebe, umfassend eine Baugruppe mit einem Hohlrad und einem drehfest damit verbundenen Flansch, wobei das Hohlrad durch einen Rändelpressverband mit dem Flansch verbunden ist. Ein derartiges Planetengetriebe umfasst neben dem Hohlrad und dem Flansch beispielsweise auch ein Sonnenrad sowie an einem Planetenträger gelagerte Planetenräder, die mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad im Zahneingriff stehen.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen

1a eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform,
1 b eine schematische Detailschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Baugruppe gemäß 1a,
2 eine schematische Detailschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform,
3 eine schematische Detailschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe gemäß einer dritten Ausführungsform,
4 eine schematische Detailschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe gemäß einer vierten Ausführungsform, und
5 eine schematische Detailschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe gemäß einer fünften Ausführungsform.

Die 1a und 1b zeigen eine erfindungsgemäße Baugruppe 1 für ein - hier nicht dargestelltes - Planetengetriebe, wobei 1b eine Detailansicht von 1a ist. Die Baugruppe 1 ist zweiteilig ausgebildet und umfasst ein vorliegend schrägverzahntes Hohlrad 2 sowie einen drehfest damit verbundenen Flansch 3, der vorliegend mit einer Steckverzahnung ausgeführt ist. Mithin sind sowohl das Hohlrad 2 als auch der Flansch 3 hohlzylindrisch ausgebildet. Das Hohlrad 2 ist durch einen Rändelpressverband mit dem Flansch 3 verbunden. Dazu ist eine Rändelverzahnung 4a an einer Innenumfangsfläche des Hohlrades 2 ausgebildet, wobei eine Außenumfangsfläche am Flansch 3 zur Aufnahme der Rändelverzahnung 4a eingerichtet ist. Durch das Einpressen des Hohlrades 2 auf den Flansch 3 wird ein Negativprofil der Rändelverzahnung 4a an der Außenumfangsfläche des Flansches 3 erzeugt. Dadurch entsteht eine kraft- und formschlüssige Verbindung in dem Fügebereich von Hohlrad 2 und Flansch 3. Das Hohlrad 2 umfasst an der Innenumfangsfläche eine umlaufende Kammer 6 zur Aufnahme von Spänen, die beim Ausbilden des Rändelpressverbands zwischen Hohlrad 2 und Flansch 3 entstehen. Ferner weist das Hohlrad 2 Mittel zur axialen Fixierung des Flansches 3 auf, wobei dieses Mittel vorliegend ein umgeformter Randabschnitt 5 ist. Der umgeformte Randabschnitt 5 ist umlaufend am Hohlrad 2 ausgebildet und radial nach innen ausgerichtet. Insbesondere wird der Randabschnitt 5 durch Umbördeln hergestellt.
In 2 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Baugruppe 1 dargestellt. Vorliegend ist eine Rändelverzahnung 4b an einer Außenumfangsfläche eines Hohlrades 2 ausgebildet, wobei eine Innenumfangsfläche am Flansch 3 zur Aufnahme der Rändelverzahnung 4b eingerichtet ist. Mithin wird das Hohlrad 2 durch einen Rändelpressverband mit dem Flansch 3 verbunden. Die axiale Fixierung des Flansches 3 wird durch Verstemmen des Flansches 3 in am Außenumfang angeordneten Formelemente 7 des Hohlrads 2 realisiert. Insbesondere sind mehrere Formelemente 7 am Außenumfang des Hohlrads 2 gleichmäßig verteilt angeordnet und dazu vorgesehen, das Material des Flansches 3 beim Verstemmen aufzunehmen und dadurch einen Formschluss auszubilden.
3 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Baugruppe 1. Vorliegend ist eine Rändelverzahnung 4a an einer Innenumfangsfläche eines Hohlrades 2 ausgebildet, wobei eine Außenumfangsfläche am Flansch 3 zur Aufnahme der Rändelverzahnung 4a eingerichtet ist. Mithin wird das Hohlrad 2 durch einen Rändelpressverband mit dem Flansch 3 verbunden. Ferner weist das Hohlrad 2 Mittel zur axialen Fixierung des Flansches 3 auf, wobei dieses Mittel vorliegend ein umgeformter Randabschnitt 5 ist. Der umgeformte Randabschnitt 5 ist umlaufend am Hohlrad 2 ausgebildet und teilweise radial nach innen ausgerichtet. Insbesondere wir der Randabschnitt 5 durch Verstemmen hergestellt. Der Randabschnitt 5 schmiegt sich am Flansch 3 an.
4 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Baugruppe 1. Vorliegend ist eine Rändelverzahnung 4a an einer Innenumfangsfläche eines Hohlrades 2 ausgebildet, wobei eine Außenumfangsfläche am Flansch 3 zur Aufnahme der Rändelverzahnung 4a eingerichtet ist. Mithin wird das Hohlrad 2 durch einen Rändelpressverband mit dem Flansch 3 verbunden. Die axiale Sicherung wird durch Einwalzen von innen am Flansch 3 realisiert, wobei das Material des Flansches 3 in eine an der Innenumfangsfläche des Hohlrads 2 angeordnete Nut 8 eingewalzt wird, um dadurch einen Formschluss auszubilden.
In 5 ist eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Baugruppe 1 dargestellt. Vorliegend ist eine Rändelverzahnung 4b an einer Außenumfangsfläche eines Hohlrades 2 ausgebildet, wobei eine Innenumfangsfläche am Flansch 3 zur Aufnahme der Rändelverzahnung 4a eingerichtet ist. Mithin wird das Hohlrad 2 durch einen Rändelpressverband mit dem Flansch 3 verbunden. Die axiale Sicherung wird durch Einwalzen von außen am Flansch 3 realisiert, wobei das Material des Flansches 3 in eine an der Außenumfangsfläche des Hohlrads 2 angeordnete Nut 9 eingewalzt wird, um dadurch einen Formschluss auszubilden.
Bezugszeichenliste

1: Baugruppe
2: Hohlrad
3: Flansch
4a, 4b: Rändelverzahnung
5: Randabschnitt
6: Kammer
7: Formelement
8: Nut
9: Nut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013004059 A1 [0003]

Claims

Baugruppe (1) für ein Planetengetriebe, umfassend ein Hohlrad (2) und einen drehfest damit verbundenen Flansch (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (2) durch einen Rändelpressverband mit dem Flansch (3) verbunden ist.
Baugruppe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rändelverzahnung (4a) an einer Innenumfangsfläche des Hohlrades (2) ausgebildet ist, wobei eine Außenumfangsfläche am Flansch (3) zur Aufnahme der Rändelverzahnung (4a) eingerichtet ist.
Baugruppe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rändelverzahnung (4b) an einer Außenumfangsfläche des Hohlrades (2) ausgebildet ist, wobei eine Innenumfangsfläche am Flansch (3) zur Aufnahme der Rändelverzahnung (4b) eingerichtet ist.
Baugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (2) Mittel zur axialen Fixierung des Flansches (3) aufweist.
Baugruppe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (2) einen zumindest teilweise umgeformten Randabschnitt (5) zur axialen Fixierung des Flansches (3) aufweist.
Baugruppe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der umgeformte Randabschnitt (5) umlaufend am Hohlrad (2) ausgebildet ist und zumindest teilweise radial nach innen ausgerichtet ist.
Baugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (2) eine umlaufende Kammer (6) zur Aufnahme von Spänen, die beim Ausbilden des Rändelpressverbands zwischen Hohlrad (2) und Flansch (3) entstehen, aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe (1) für ein Planetengetriebe, umfassend ein Hohlrad (2) und einen Flansch (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (2) und der Flansch (3) in axialer Richtung ineinandergeschoben werden und mittels eines radial dazwischen ausgebildeten Rändelpressverbands drehfest miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (2) anschließend zumindest teilweise umgeformt wird, um den Flansch (3) axial am Hohlrad (2) zu fixieren.
Planetengetriebe, umfassend eine Baugruppe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.