DE102020122668A1 - transmission component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Getriebekomponente (1) mit einem Wellenabschnitt (2) und einem Nabenabschnitt (3), wobei der Wellenabschnitt (2) und der Nabenabschnitt (3) in radialer Richtung durch eine Radialform (7a) und in axialer Richtung durch eine Axialform (5) miteinander formschlüssig verbunden sind, wobei sowohl die Radialform (4) als auch die Axialform (5) in Umfangsrichtung unrund ausgebildet sind.The invention relates to a transmission component (1) with a shaft section (2) and a hub section (3), the shaft section (2) and the hub section (3) having a radial shape (7a) in the radial direction and an axial shape (7a) in the axial direction 5) are positively connected to one another, with both the radial shape (4) and the axial shape (5) being non-circular in the circumferential direction.
Description
Die Erfindung betrifft eine Getriebekomponente mit einem Wellenabschnitt und einem mit diesem formschlüssig verbundenen Nabenabschnitt.The invention relates to a transmission component with a shaft section and a hub section connected to it in a form-fitting manner.
In Getrieben kommen Komponenten zum Einsatz, bei denen im Betrieb ein Kraftfluss zwischen einer Welle und einer Nabe entsteht. Welle-Nabe-Verbindungen sind sowohl hinsichtlich ihrer Momentfestigkeit als auch hinsichtlich ihrer Fertigung und Montage hohen Anforderungen ausgesetzt.In transmissions, components are used in which a power flow occurs between a shaft and a hub during operation. Shaft-hub connections are subject to high requirements in terms of their moment strength as well as their manufacture and assembly.
Die
Eine Welle-Nabe-Verbindung mit Polygonausformungen der Welle und Nabe, wobei das Polygon eine Hypotrochoide ist oder aus Hypotrochoiden-Abschnitten zusammengesetzt ist, ist aus
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebekomponente vorzuschlagen, die bei einer hohen Drehmomentrobustheit Vorteile bei Fertigung und Montage aufweist.The invention is based on the object of proposing a transmission component which, with a high torque robustness, has advantages during manufacture and assembly.
Diese Aufgabe wird durch eine Getriebekomponente mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.This object is achieved by a transmission component having the features of
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass entgegen verbreiteter Meinung eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung nicht nur hinsichtlich einer besonders hohen Drehmomentfestigkeit sondern auch hinsichtlich günstiger Fertigung und Montage vorteilhaft sein kann. Dies gilt jedenfalls dann, wenn bei Herstellung der Verbindung vollständig auf ein Schweißen verzichtet werden kann. Ein Formschluss sowohl für Kräfte in Umfangsrichtung als auch für eine axiale Kraftwirkung stellt eine solche Verbindung her, wobei einerseits eine unrunde Kontur der den Formschluss in Umfangsrichtung herstellenden Radialform als auch der den Formschluss in axialer Richtung herstellenden Axialform vorgesehen sind. Diese Unrundheiten sind nun so gegeneinander versetzt, dass in einfacher und Bauraum sparender Weise ein Axialanschlag gebildet wird. „Unrund“ bedeutet hier, dass eine jeweilige Kontur der Radial- und Axialform über den Umfang hinweg keinen konstanten radialen Abstand zur Achse der Welle-Nabe-Verbindung hat. Es gibt somit insbesondere jeweils einen kleinsten und einen größten radialen Abstand.The invention is based on the finding that, contrary to popular belief, a form-fitting shaft-hub connection can be advantageous not only in terms of particularly high torque strength but also in terms of cost-effective manufacture and assembly. This applies in any case if welding can be completely dispensed with when making the connection. A form fit both for forces in the circumferential direction and for an axial force effect creates such a connection, with a non-round contour of the radial shape producing the form fit in the circumferential direction and the axial shape producing the form fit in the axial direction being provided on the one hand. These out-of-roundnesses are now offset from one another in such a way that an axial stop is formed in a simple and space-saving manner. “Out of round” here means that a respective contour of the radial and axial shape does not have a constant radial distance to the axis of the shaft-hub connection over the circumference. There is thus in particular a smallest and a largest radial distance.
Bevorzugtermaßen verläuft die Radialform entlang ihrer den Formschluss bildenden Kontaktfläche mit einer Kontur, deren Krümmung im Wesentlichen stetig ist, wobei die Kontur weiter bevorzugt als eine komplexe Trochoide ausgebildet ist. Durch eine solche Kontur wird eine besonders günstige Krafteinleitung hergestellt, da die stetige Kontur besonders geringe Kerbkräfte nach sich zieht. „Stetig“ bedeutet hier, dass die Kontur in ihrem Krümmungsradius keine lokal so starke Änderung aufweist, dass sie bei einer der Dimension der Getriebekomponente angemessenen Größenbetrachtung als sprunghaft zu bezeichnen wäre. Besonders günstig für einen kontinuierlichen Verlauf stellt eine Kontur dar, die einer komplexen Trochoide entspricht. Eine Kontur in Form einer Trochoide entsteht mit der Ortskurve eines Punktes auf einem Kreis, welcher auf dem Umfang eines anderen Kreises (innen oder außen) abläuft, wobei diese Ortskurve in Laufrichtung gestaucht oder gestreckt sein kann. Werden weitere Exzentrizitäten eingebaut, ergibt sich eine komplexe Trochoide.Preferably, the radial shape runs along its contact surface forming the form fit with a contour whose curvature is essentially constant, with the contour being more preferably designed as a complex trochoid. A particularly favorable introduction of force is produced by such a contour, since the continuous contour entails particularly low notch forces. “Constant” here means that the contour does not show such a strong local change in its radius of curvature that it could be described as erratic when considering the dimension of the transmission component. A contour that corresponds to a complex trochoid is particularly favorable for a continuous course. A contour in the form of a trochoid arises with the locus of a point on a circle, which runs on the circumference of another circle (inside or outside), whereby this locus can be compressed or stretched in the running direction. If further eccentricities are built in, a complex trochoid results.
Bevorzugt ist die Axialform mit ihrer Unrundheit gegenüber der Unrundheit der Radialform in Umfangsrichtung so versetzt, dass ein maximaler Radius der Unrundheit der Axialform einem minimalen Radius der Unrundheit der Radialform gegenübersteht.
Dabei wird ein radialer Überstand der Axialform gegenüber der Radialform für den Wellenabschnitt am Nabenabschnitt und damit der axialen Formschluss in einer ersten axialen Richtung gebildet.The axial shape is preferably offset with its out-of-roundness compared to the out-of-roundness of the radial shape in the circumferential direction such that a maximum radius of the out-of-roundness of the axial shape is opposite a minimum radius of the out-of-roundness of the radial shape.
In this way, a radial overhang of the axial shape with respect to the radial shape for the shaft section is formed on the hub section and thus the axial form fit is formed in a first axial direction.
Weiter bevorzugt wird eine axiale Fixierung des Wellenabschnitts gegenüber dem Nabenabschnitt in einer zweiten axialen, der ersten axialen Richtung entgegengesetzten Richtung durch ein Verstemmen realisiert.More preferably, an axial fixation of the shaft section relative to the hub section in a second axial direction, opposite the first axial direction, is realized by caulking.
Bevorzugt ist die Radialform auf der Nabenseite gestanzt oder feingeschnitten, während die Radialform auf der Wellenseite spanend gefertigt ist. Die Radialform weist die den Formschluss herstellende Kontur auf. Entlang dieser in Umfangsrichtung verlaufenden Kontur verläuft die Kontaktfläche in axialer Erstreckung, welche im Formschluss des Wellenabschnitts und Nabenabschnitts liegt. Wellen- und Nabenabschnitt haben also jeweils eine zueinander gerichtete, gleichförmige Kontakttfläche.The radial shape on the hub side is preferably stamped or fine-blanked, while the radial shape on the shaft side is machined. The radial shape has the contour that creates the form fit. The contact surface runs along this contour running in the circumferential direction in an axial extension, which lies in the positive fit of the shaft section and hub section. The shaft and hub sections therefore each have a mutually directed, uniform contact surface.
Eine spanende Herstellung einer komplex geformten Fläche ist typischerweise herstellungstechnisch aufwendig und teuer. Häufig wird eine Welle-Nabe-Verbindung daher mit einer sehr einfachen Kontaktfläche gefügt und geschweisst. Nach Erkenntnis der Erfindung kann aber der Fertigungsprozess der Getriebekomponente insgesamt günstig gestaltet werden, wenn weitere Verarbeitungen der Welle in einem einzigen Aufspannvorgang absolviert werden. Zusammen mit einer höheren Maschinenflexibilität einer spanend arbeitenden Maschine ergeben sich überraschend hohe gesamtwirtschaftliche Vorteile, die den an sich aufwendigen spanenden Fertigungsprozess für den Wellenabschnitt vorteilhaft werden lassen. Die Kontaktfläche auf dem Nabenabschnitt kann dann durch günstiges Stanzen oder Feinschneiden erfolgen.Machining a surface with a complex shape is typically complex and expensive in terms of manufacturing technology. A shaft-hub connection is therefore often joined and welded with a very simple contact surface. According to the knowledge of the invention, however, the manufacturing process for the transmission component can be designed more favorably overall if further processing of the shaft is completed in a single clamping process. Together with a higher machine flexibility of a machine that works by cutting, there are surprisingly high overall economic advantages, which make the machining process, which is expensive per se, advantageous for the shaft section. The contact surface on the hub portion can then be made by cheap stamping or fine blanking.
Mit dieser Fertigungsstrategie kann ein komplex gestalteter Formschluss mit seinen günstigen Drehmomenteinleitungen nunmehr auch für eine Getriebekomponente zur Anwendung kommen, für die dies typischerweise aus Kostengründen bisher nicht in Frage kam. Insbesondere ist die Getriebekomponente für ein Planetengetriebe in einem elektrischen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs geeignet.With this manufacturing strategy, a complex form fit with its favorable torque introduction can now also be used for a transmission component for which this was typically not an option for cost reasons. In particular, the transmission component is suitable for a planetary gear in an electric drive train of a motor vehicle.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
-
1 Eine Aufsicht auf Getriebekomponente -
2 Eine 3d-Ansicht einer Getriebekomponente eines Planetengetriebes -
3 einen Schnitt entlang der Achse der Getriebekomponente aus3 -
4 ,5 3d Ansichten eines Wellenabschnitts einer Getriebekomponente
-
1 A top view of transmission component -
2 A 3d view of a gear component of a planetary gear -
3 Cut out a section along the axis of thetransmission component 3 -
4 ,5 3d views of a shaft section of a transmission component
Die
Sowohl die Radialform 4 als auch die Axialform 5 sind unrund ausgebildet, d.h. sie verlaufen in Umfangsrichtung entlang einer Kontur, deren Punkte nicht alle denselben Abstand von einer Achse Z des Wellenabschnitts 2 haben. Dann wäre die Kontur kreisförmig, also rund. So weist die Radialform 4 Stellen kleinsten Abstands von der Achse Z, d.h. einen minimalen Radius 8a und Stellen größten Abstands, d.h. einen maximalen Radius 8b auf. Die Axialform 5 weist Stellen kleinsten Abstands von der Achse Z, d.h. einen minimalen Radius 7a und Stellen größten Abstands, d.h. einen maximalen Radius 7b auf. Die Stellen mit minimalem Radius 8a der Radialform 4 stehen in Umfangsrichtung Stellen mit maximalen Radius 7b der Axialform 4 gegenüber. So stehen auch Stellen mit maximalem Radius 8b der Radialform 4 in Umfangsrichtung Stellen mit minimalem Radius 7b der Axialform 4 gegenüber. Hierdurch wird ein Axialanschlag 9 gebildet, der einen axialen Formschluss zwischen Wellenabschnitt 2 und Nabenabschnitt 3 darstellt. Dies wird näher anhand der
Die
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Getriebekomponentetransmission component
- 22
- Wellenabschnittwave section
- 33
- Nabenabschnitthub section
- 44
- Radialformradial shape
- 55
- Axialformaxial shape
- 66
- Gehäusehousing
- 7a7a
- maximaler Radius Axialformmaximum radius axial form
- 7b7b
- minimaler Radius Axialformminimum radius axial shape
- 8a8a
- maximaler Radius Radialformmaximum radius radial shape
- 8b8b
- minimaler Radius Radialformminimum radius radial shape
- 99
- Überstand / AxialanschlagProjection / axial stop
- ZZ
- Achseaxis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- EP 3263936 B1 [0003]EP 3263936 B1 [0003]
- DE 102004004456 A1 [0004]DE 102004004456 A1 [0004]
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-
2020
- 2020-08-31 DE DE102020122668.3A patent/DE102020122668A1/en not_active Ceased
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