DE102020114061B3

DE102020114061B3 - Welle-Innenring-Verbindung für eine Gleitlagerung

Info

Publication number: DE102020114061B3
Application number: DE102020114061.4A
Authority: DE
Inventors: Manfred Winkler; Elisa Hohenberger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-05-26
Filing date: 2020-05-26
Publication date: 2021-09-09
Anticipated expiration: 2040-05-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Welle-Innenring-Verbindung zur Befestigung eines Innenrings (1) einer Gleitlagerung auf einem Verzahnungsabschnitt (3) einer Getriebewelle (2), wobei der Innenring (1) eine zylindrische Innenmantelfläche (4) aufweist, die im montierten Zustand auf einer durch den Kopfkreis des Verzahnungsabschnitts (3) gebildeten unterbrochenen Außenmantelfläche (5) der Getriebewelle (2) zur Anlage kommt, wobei der Innenring (1) an zumindest einer Stirnseite (9, 9') mindestens eine zur Innenmantelfläche (4) hin geöffnete Randausnehmung (6; 6') aufweist, welche im montierten Zustand mit einer zwischen benachbarten Zähnen (7a, 7b) des Verzahnungsabschnitts (3) gebildeten Zahnlücke korrespondiert, worin ein hieran formangepasstes Einlageelement (8) zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Innenring (1) und der Getriebewelle (2) eingepresst ist

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Welle-Innenring-Verbindung zur Befestigung eines Innenrings einer Gleitlagerung auf einem Verzahnungsabschnitt einer Getriebewelle, wobei der Innenring eine zylindrische Innenmantelfläche aufweist, die im montierten Zustand auf einer durch den Kopfkreis des Verzahnungsabschnitts gebildeten unterbrochenen Außenmantelfläche der Getriebewelle zur Anlage kommt.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere auf die Getriebetechnik. Getriebewellen der hier interessierenden Art weisen einen Verzahnungsabschnitt auf, der gewöhnlich in Form einer Steckverzahnung ausgebildet ist und einen Teil des Getriebewellenschafts einnimmt. Die Getriebewelle umfasst weiterhin gewöhnlich mindestens ein hieran ausgebildetes Zahnrad zur getriebeinternen Drehmomentübertragung. Ist die Getriebewelle mit einer Gleitlagerung versehen, so erfolgt die Befestigung des Innenrings der Gleitlagerung bei der erfindungsgegenständlichen Welle-Innenring-Verbindung aus fertigungstechnischen Gründen auf einem Teil des Verzahnungsabschnitts. Die vorliegende Erfindung widmet sich dieser spezifischen Befestigungslösung.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2011 079 695 A1 geht eine Welle-Naben-Verbindung hervor, bei welcher ein Zahnrad, insbesondere Planetenrad für ein Planetengetriebe mit zwei Arbeitsverzahnungsbereichen versehen ist, wovon ein erster Arbeitsverzahnungsbereich an einem ersten Zahnradteil ausgebildet ist und ein zweiter Arbeitsverzahnungsbereich an einem zweiten Zahnradteil ausgebildet ist, die beide zur gemeinsamen Drehung um die Zahnraddrehachse durch Formschluss oder/und Materialschluss oder/und Reibkraftschluss miteinander verbunden sind. Dies erfolgt hier über einen Wellenansatz des einen Zahnradteils, auf welchen ein Nabenabschnitt des anderen Zahnradteils aufgesteckt ist.
Zur Gewährleistung einer drehfesten Verbindung sind bei einem der Ausführungsbeispiele mehrere stiftförmige Verbindungselemente vorgesehen, welche in äquidistanten Abständen zueinander über den Umfang verteilt angeordnet sind und in jeweils halbkreisförmigen Ausnehmungen zwischen den Zahnradteilen eingesteckt sind. Eine Fertigung derartiger halbkreisförmiger Ausnehmungen erscheint recht aufwändig. Außerdem ist diese technische Lösung speziell für die Übertragung höherer Drehmomente im Rahmen einer Zahnradpaarung vorgesehen.
Demgegenüber wird eine belastungsärmere Welle-Innenring-Verbindung zur Befestigung eines Innenrings eines Gleitlagers gemäß dem allgemein bekannten Stand der Technik bislang derart ausgeführt, dass eine kraftschlüssige Pressverbindung zwischen dem Innenring und dem Verzahnungsabschnitt der Getriebewelle geschaffen wird. Da der Innenring eines Gleitlagers im Gegensatz zu der vorstehend erläuterten Zahnradbefestigung einer weitaus geringeren Drehmomentbelastung ausgesetzt ist, ist eine derartige kraftschlüssige Verbindung prinzipiell hinreichend. Jedoch können während des Betriebs Relativbewegungen zwischen der Getriebewelle und dem Innenring des Gleitlagers entstehen, welche zu einem so genannten Passungsrost führen, der die kraftschlüssige Welle-Innenring-Verbindung schwächt.
Aus der DE 79 34 811 U1 geht eine Gleitlagerung eines Pleuelkopfes einer Pleuelstange zum Antrieb eines Stößels an einer Exenterpresse hervor. Der Pleuelkopf ist mit einem innenzylindrischen Auge auf einem exentrisch ausgeführten Innenring einer Antriebswelle der Exenterpresse drehbar gleitgelagert. Die Bohrung des Innenrings ist zur zylindrischen Außenfläche des Gleitlagers am Innenring und damit auch zum Auge um einen Betrag radial außermittig radial versetzt. Die Antriebswelle ist mit einem sich über einen Teilumfang der Antriebswelle erstreckenden Verzahnungsabschnitt versehen. Der Innenring sitzt mit seiner zylindrischen Innenmantelfläche auf einer dem Kopfkreis des Verzahnungsabschnitts und ist mit einer Rastvorrichtung formschlüssig in der Verzahnung verankert, so dass eine Drehmomente um die Rotationsachse übertragende formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung zwischen der Antriebswelle und des Innenrings ausgebildet ist. Durch Verdrehen des Innenrings um die Rotationsachse der Antriebswelle oder umgekehrt kann der Pleuelhub eingestellt werden. Dazu muss zunächst die in dem Innenring sitzende die Rastvorrichtung gelöst und anschließend wieder arretiert werden.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Welle-Innenring-Verbindung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass mit einfachen technischen Mitteln eine Relativbewegung zwischen dem Innenring des Gleitlagers sowie der Getriebewelle verhindert wird.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung wird ausgehend von einer Welle-Innenring-Verbindung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Innenring der Gleitlagerung an zumindest einer Stirnseite mindestens eine zur Innenmantelfläche hin geöffnete Randausnehmung aufweist, welche im montierten Zustand mit einer zwischen benachbarten Zähnen des Verzahnungsabschnitts gebildeten Zahnlücke korrespondiert, worin ein hieran formangepasstes Einlageelement zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Innenring und der Getriebewelle eingepresst ist.
In vorteilhafter Weise wird hierdurch also eine Relativbewegung zwischen der Getriebewelle und dem Innenring der Gleitlagerung durch die eingelegte Komponente in einfacher Weise verhindert. Hierzu bedarf es keinerlei Modifikation am Verzahnungsabschnitt der Getriebewelle und am Innenring ist im einfachsten Fall eine einzige kleine Randausnehmung einzubringen, beispielsweise durch Fräsen. In Formanpassung hieran kann ferner auch auf einfache, standardisierte Einlageelemente zurückgegriffen werden, beispielsweise eine Wälzlagerkugel oder ein Zylinderstift, welche als Massenartikel zur Verfügung stehen.
Zur Erzielung einer hinreichenden Formanpassung weist die Randausnehmung des Innenrings vorzugsweise einen U-förmigen Querschnitt auf. Alternativ hierzu kommt auch ein halbkreisförmiger Querschnitt in Betracht, welcher auf den Durchmesser des insoweit im Querschnitt runden Einlageelements angepasst ist.
Eine weitere die Fertigung vereinfachende Maßnahme besteht darin, dass die Tiefe der Randausnehmung vorzugsweise weniger als die Hälfte der Länge des Innenrings bemessen ist. Somit braucht die Randausnehmung also nicht durchgängig gefertigt zu werden. Im einfachsten Fall ist es hinreichend, wenn die Tiefe der Randausnehmung dem Durchmesser eines als Kugel ausgebildeten Einlageelements entspricht.
Die erfindungsgemäß formschlüssige Verbindung ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an nur einer Stirnseite des Innenrings mit einer einzigen Randausnehmung verwirklicht. Daneben ist es auch möglich, mehrere Randausnehmungen mit entsprechend zugeordneten Einlageelementen vorzusehen, falls eine entsprechend höhere Drehmomentbelastung auf die Welle-Innenring-Verbindung wirkt.
Eine weitere die Belastbarkeit der erfindungsgemäßen Welle-Innenring-Verbindung erhöhende optionale Maßnahme besteht darin, dass die mindestens eine Randausnehmung an beiden Stirnseiten des Innenrings der Gleitlagerung ausgebildet ist. Hierdurch wird außerdem auch eine gleichmäßige Krafteinleitung in die zu verbindenden Bauteile erzielt.
Trotz der vorstehend erläuterten speziellen formschlüssigen Verbindung kann die Gleitlagerbuchse zusätzlich auch über eine kraftschlüssige Verbindung auf der Getriebewelle befestigt werden, beispielsweise durch Aufschrumpfen, so dass eine Pressverbindung entsteht. Insoweit ergänzt die erfindungsgemäße, spezielle formschlüssige Verbindung diese kraftschlüssige Verbindung, um die eingangs genannten Nachteile in einfacher Weise zu überwinden.
Detailbeschreibung anhand Zeichnung
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

1 einen schematischen Querschnitt durch eine Welle-Innenring-Verbindung zur Befestigung eines Innenrings einer Gleitlagerung auf einem Verzahnungsabschnitt einer Getriebewelle, und
2 einen Teillängsschnitt durch die Welle-Innenring-Verbindung gemäß 1.

Nach 1 besteht eine Welle-Innenring-Verbindung aus einem Innenring 1 eines - nicht weiter dargestellten - Gleitlagers, durch welchen eine Getriebewelle 2 verläuft. Im Befestigungsbereich weist die Getriebewelle 2 einen - hier nur schematisch über einen exemplarischen Winkelabschnitt angedeuteten - Verzahnungsabschnitt 3 auf, welcher als Steckverzahnung zur Aufnahme von - nicht weiter dargestellten - weiteren Anbauteilen ausgebildet ist.
Der Innenring 1 des Gleitlagers weist eine im Wesentlichen zylindrische Innenmantelfläche 4 auf, welche im montierten Zustand auf einer durch den Kopfkreis des Verzahnungsabschnitts 3 gebildeten unterbrochenen Außenmantelfläche 5 der Getriebewelle 2 zur Anlage kommt.
Außerdem ist der Innenring 1 des Gleitlagers mit einer zur Innenmantelfläche 4 hin geöffnete U-förmige Randausnehmung 6 versehen. Zwischen benachbarten Zähnen 7a und 7b des Verzahnungsabschnitts 3 an der Getriebewelle 2 und der Randausnehmung 6 ist ein hieran formangepasstes Einlageelement 8 eingepresst, um zwischen dem Innenring 1 und der Getriebewelle 2 eine formschlüssige Verbindung herzustellen.
Gemäß 2 sind zu beiden Stirnseiten 9, 9' des Innenrings 1 Randausnehmungen 6 bzw. 6' vorgesehen, welche jeweils formschlüssige Befestigungsstellen bilden. Die Tiefe der beiden Randausnehmungen 6 und 6' entspricht viel weniger als die Hälfte der Länge des Innenrings 1 und ist an die Formgestalt des hier als Kugel ausgebildeten Einlageelements 8 angepasst.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, als Einlageelement Zylinderstifte oder dergleichen zu verwenden, welche vorzugsweise als Massenteile zur Verfügung stehen.
Bezugszeichenliste

1: Innenring
2: Getriebewelle
3: Verzahnungsabschnitt
4: Innenmantelfläche
5: Außenmantelfläche
6: Randausnehmung
7: Zahn der Verzahnung
8: Einlageelement
9: Stirnseite

Claims

Welle-Innenring-Verbindung zur Befestigung eines Innenrings (1) einer Gleitlagerung auf einem Verzahnungsabschnitt (3) einer Getriebewelle (2), wobei der Innenring (1) eine zylindrische Innenmantelfläche (4) aufweist, die im montierten Zustand auf einer durch den Kopfkreis des Verzahnungsabschnitts (3) gebildeten unterbrochenen Außenmantelfläche (5) der Getriebewelle (2) zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (1) an zumindest einer Stirnseite (9, 9') mindestens eine zur Innenmantelfläche (4) hin geöffnete Randausnehmung (6; 6') aufweist, welche im montierten Zustand mit einer zwischen benachbarten Zähnen (7a, 7b) des Verzahnungsabschnitts (3) gebildeten Zahnlücke korrespondiert, worin ein hieran formangepasstes Einlageelement (8) zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Innenring (1) und der Getriebewelle (2) eingepresst ist.
Welle-Innenring-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Randausnehmung (6; 6') des Innenrings (1) einen U-förmigen Querschnitt aufweist.
Welle-Innenring-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlageelement (8) als eine aus einem Metall bestehende Kugel oder ein Zylinderstift ausgebildet ist.
Welle-Innenring-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Randausnehmung (6; 6') weniger als die Hälfte der Länge des Innenrings (1) beträgt.
Welle-Innenring-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Randausnehmung (6; 6') dem Durchmesser eines als Kugel ausgebildeten Einlageelements (8) entspricht.
Welle-Innenring-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer Stirnseite (9; 9') des Innenrings (1) eine einzige Randausnehmung (6) vorgesehen ist.
Welle-Innenring-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Randausnehmung (6; 6') an beiden Stirnseiten (9; 9') des Innenrings (1) angeordnet ist.
Welle-Innenring-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (1) auf der Getriebewelle (2) aufgeschrumpft ist, um eine zusätzliche kraftschlüssige Verbindung zu schaffen.