DE102020200888A1 - Fixation of a spline - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Welle (107), die mindestens eine Außenverzahnung aufweist, und mit einer Hohlwelle (109), die mindestens eine Innenverzahnung aufweist; wobei die Außenverzahnung und die Innenverzahnung eine Passverzahnung (113) bilden. Die Welle (107) bildet mindestens eine mindestens teilweise in Umfangsrichtung verlaufende Nut (119) aus, in welche die Hohlwelle (109) eingreift.The invention relates to an arrangement with a shaft (107), which has at least one external toothing, and with a hollow shaft (109), which has at least one internal toothing; wherein the external toothing and the internal toothing form a fitting toothing (113). The shaft (107) forms at least one groove (119) which runs at least partially in the circumferential direction and in which the hollow shaft (109) engages.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1.

Aus dem Stand der Technik sind Windkraftgetriebe bekannt, bei denen eine Sonnenwelle mittels einer Passverzahnung drehfest mit einer Hohlwelle verbunden ist. Aus einer Schrägverzahnung der Planetenstufe resultieren Axialkräfte, die auf die Sonnenwelle wirken. Diese Kräfte werden in die Hohlwelle eingeleitet. Dazu weist die Hohlwelle einen Absatz auf.Wind power transmissions are known from the prior art in which a sun shaft is connected to a hollow shaft in a rotationally fixed manner by means of a spline. The helical gearing of the planetary stage results in axial forces that act on the sun shaft. These forces are introduced into the hollow shaft. For this purpose, the hollow shaft has a shoulder.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die drehfeste Verbindung einer Welle mit einer Hohlwelle mittels einer Passverzahnung zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung sowie dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.The invention is based on the object of improving the non-rotatable connection of a shaft with a hollow shaft by means of splines. This object is achieved by an arrangement according to claim 1. Preferred developments are contained in the subclaims and emerge from the following description as well as that in 1 illustrated embodiment.

Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine Welle und eine Hohlwelle. Die Welle weist mindestens eine Außenverzahnung auf, die Hohlwelle mindestens eine Innenverzahnung.The arrangement according to the invention comprises a shaft and a hollow shaft. The shaft has at least one external toothing, the hollow shaft at least one internal toothing.

Die Innenverzahnung und die Außenverzahnung greifen ineinander und bilden eine Passverzahnung, auch Steckverzahnung genannt. Die Außenverzahnung und die Innenverzahnung sind im Einzelnen koaxial zueinander angeordnet und greifen derart ineinander, dass jeder Zahn in eine Zahnlücke der jeweils anderen Verzahnung eingreift. Dadurch kommt eine drehfeste Verbindung zwischen der Innenverzahnung und der Außenverzahnung zustande. Infolgedessen sind auch die Welle und die Hohlwelle drehfest miteinander verbunden.The internal toothing and the external toothing interlock and form a spline, also called a spline. The external toothing and the internal toothing are individually arranged coaxially to one another and interlock in such a way that each tooth engages in a tooth gap of the respective other toothing. This creates a non-rotatable connection between the internal toothing and the external toothing. As a result, the shaft and the hollow shaft are non-rotatably connected to one another.

Erfindungsgemäß bildet die Welle mindestens eine Nut aus. Eine Nut ist eine längliche Vertiefung einer Oberfläche. Sie zeichnet sich gegenüber anderen Vertiefungen einer Oberfläche durch einen entlang des Verlaufs der Nut unveränderlichen Querschnitt aus. Der Querschnitt ist also gegenüber einer orthogonal zu einer den Verlauf der Nut beschreibenden Kurve ausgerichteten Schnittebene invariant.According to the invention, the shaft forms at least one groove. A groove is an elongated depression in a surface. It is distinguished from other depressions on a surface by a cross-section that does not change along the course of the groove. The cross section is therefore invariant with respect to a section plane oriented orthogonally to a curve describing the course of the groove.

Dies bedeutet, dass der mindestens eine Teil der Nut orthogonal zu einer gemeinsamen Drehachse der Welle und der Hohlwelle entlang eines orthogonal zu der Drehachse ausgerichteten Kreisbogens verläuft.This means that the at least one part of the groove runs orthogonally to a common axis of rotation of the shaft and the hollow shaft along an arc of a circle which is oriented orthogonally to the axis of rotation.

Vorzugsweise verläuft die Nut vollständig in Umfangsrichtung. Dies bedeutet, dass der in Umfangsrichtung verlaufende mindestens eine Teil der Nut die gesamte Nut umfasst.The groove preferably runs completely in the circumferential direction. This means that the at least part of the groove running in the circumferential direction encompasses the entire groove.

Vorzugsweise verläuft die Nut vollständig um die Welle bzw. deren Drehachse herum. In diesem Fall ist die Kurve in sich geschlossen. Insbesondere kann es sich bei der Kurve um einen Kreis handeln.The groove preferably runs completely around the shaft or its axis of rotation. In this case the curve is self-contained. In particular, the curve can be a circle.

Vorliegend handelt es sich bei der Nut um eine längliche Vertiefung einer Oberfläche der Welle. Die den Verlauf der Nut beschreibende Kurve ist mindestens teilweise, bevorzugt vollständig in einer orthogonal zu der Drehachse ausgerichteten Ebene enthalten. Insbesondere kann es sich bei der Kurve um einen orthogonal zu der Drehachse ausgerichteten Kreisbogen handeln.In the present case, the groove is an elongated depression in a surface of the shaft. The curve describing the course of the groove is at least partially, preferably completely contained in a plane oriented orthogonally to the axis of rotation. In particular, the curve can be an arc of a circle oriented orthogonally to the axis of rotation.

Die Hohlwelle greift in die Nut ein. Dazu weist die Hohlwelle in ihrem Inneren eine Auswölbung auf. Vorzugsweise entspricht die Form der Auswölbung einem Negativprofil der Nut. Mindestens ein Teil der Auswölbung greift in die Nut ein.The hollow shaft engages in the groove. For this purpose, the hollow shaft has a bulge in its interior. The shape of the bulge preferably corresponds to a negative profile of the groove. At least part of the bulge engages in the groove.

Durch die Erfindung werden die Welle und die Hohlwelle relativ zueinander in axialer Richtung fixiert. Dies erlaubt die Verwendung von Schrägverzahnungen. Die aus der Schrägverzahnung resultierenden Kräfte können in beide axiale Richtungen zwischen der Welle und der Hohlwelle übertragen werden.The invention fixes the shaft and the hollow shaft relative to one another in the axial direction. This allows the use of helical gears. The forces resulting from the helical gearing can be transmitted in both axial directions between the shaft and the hollow shaft.

Bevorzugt ist die Welle mindestens zweistückig weitergebildet. Ein erstes Stück und ein zweites Stück der Welle sind entlang der Nut miteinander gefügt. Dies bedeutet, dass das erste Stück und das zweite Stück jeweils einen Teil der Nut bilden. Die Ränder zweier korrespondierender Fügeflächen des ersten Stücks und des zweiten Stücks verlaufen innerhalb der Nut. Vorzugsweise verlaufen die Ränder parallel zu der oben genannten Kurve, die den Verlauf der Nut beschreibt. Insbesondere können die Ränder und die Kurve deckungsgleich sein.The shaft is preferably developed in at least two parts. A first piece and a second piece of the shaft are joined together along the groove. This means that the first piece and the second piece each form part of the groove. The edges of two corresponding joining surfaces of the first piece and the second piece run within the groove. The edges preferably run parallel to the curve mentioned above, which describes the course of the groove. In particular, the edges and the curve can be congruent.

Durch die zweistückige Weiterbildung der Welle lässt sich die Anordnung besonders einfach montieren und demontieren. Entsprechend wird eine lösbare Fügeverbindung zwischen dem ersten Stück und dem zweiten Stück bevorzugt. So können das erste Stück und das zweite Stück etwa miteinander verschraubt sein.Due to the two-piece development of the shaft, the arrangement can be assembled and disassembled particularly easily. Accordingly, a releasable joint connection between the first piece and the second piece is preferred. For example, the first piece and the second piece can be screwed to one another.

In einer bevorzugten Weiterbilddung bildet das erste Stück die Innenverzahnung aus, wobei das zweite Stück vollständig im Inneren der Hohlwelle angeordnet ist. Die Hohlwelle umgibt also das zweite Stück vollständig.In a preferred further development, the first piece forms the internal toothing, the second piece being arranged completely in the interior of the hollow shaft. The hollow shaft completely surrounds the second piece.

Weiterbildungsgemäß dient das erste Stück der Weiterleitung eines Drehmoments. So kann das erste Stück beispielsweise eine Arbeitsverzahnung oder einen Flansch aufweisen, worüber ein Drehmoment in die Welle eingeleitet wird. Über die Innenverzahnung wird das Drehmoment in die Außenverzahnung und damit in die Hohlwelle eingeleitet.According to a further development, the first piece is used to transmit a torque. For example, the first piece can have working teeth or a flange, via which a torque is introduced into the shaft. The torque is introduced into the external toothing and thus into the hollow shaft via the internal toothing.

Das zweite Stück dient weiterbildungsgemäß ausschließlich dazu, die Nut auszubilden und damit die Welle in der Hohlwelle zu fixieren.According to a further development, the second piece serves exclusively to form the groove and thus to fix the shaft in the hollow shaft.

Eine Grundform des ersten Stücks und des zweiten Stücks ist jeweils vorzugsweise drehsymmetrisch. Insbesondere kann die Grundform drehsymmetrisch zu der gemeinsamen Drehachse der Welle und der Hohlwelle sein. Die Grundform eines Körpers bezeichnet die Form eines ursprünglichen Körpers, aus dem der erstgenannte Körper durch Eliminieren einzelner Bereiche, etwa durch Einfügen von Aussparungen, und/oder durch Hinzufügen einzelner Bereiche entstanden ist.A basic shape of the first piece and the second piece is each preferably rotationally symmetrical. In particular, the basic shape can be rotationally symmetrical to the common axis of rotation of the shaft and the hollow shaft. The basic shape of a body refers to the shape of an original body, from which the first-named body was created by eliminating individual areas, for example by inserting recesses, and / or by adding individual areas.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Nut drehsymmetrisch. Insbesondere kann die Nut zu der gemeinsamen Drehachse der Welle und der Hohlwelle drehsymmetrisch sein.In a preferred development, the groove is rotationally symmetrical. In particular, the groove can be rotationally symmetrical to the common axis of rotation of the shaft and the hollow shaft.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

  • 1 einen Ausschnitt eines Windkraftgetriebes.
A preferred embodiment of the invention is shown in 1 shown. Specifically shows:
  • 1 a section of a wind turbine gearbox.

In dem in 1 dargestellten Ausschnitt sind ein Planetenrad 101, ein Sonnenrad 103, ein Planetenträger 105, eine Sonnenwelle 107 und eine Hohlwelle 109 dargestellt. Das Planetenrad 101, das Sonnenrad 103 und der Planetenträger 105 gehören zusammen mit weiteren Planetenrädern und einem Hohlrad zu einer Planetenstufe.In the in 1 The section shown is a planetary gear 101 , a sun gear 103 , a planet carrier 105 , a sun wave 107 and a hollow shaft 109 shown. The planetary gear 101 , the sun gear 103 and the planet carrier 105 belong together with other planet gears and a ring gear to a planetary stage.

Das Sonnenrad 103 und der Planetenträger 105 sind relativ zu einem Getriebegehäuse drehbar gelagert. Das Hohlrad ist drehfest in das Gehäuse integriert. Der Planetenträger 105 dreht sich zusammen mit den Planetenrädern 101, die drehbar in dem Planetenträger 105 gelagert sind, um eine Drehachse 111. Diese ist zugleich Drehachse der Sonnenwelle 107 und der Hohlwelle 109.Die Planetenräder 101 kämmen jeweils mit dem Sonnenrad 103 und dem Hohlrad.The sun gear 103 and the planet carrier 105 are rotatably mounted relative to a gear housing. The ring gear is non-rotatably integrated into the housing. The planet carrier 105 rotates together with the planet gears 101 that are rotatable in the planet carrier 105 are mounted about an axis of rotation 111 . This is also the axis of rotation of the sun shaft 107 and the hollow shaft 109 The planetary gears 101 each mesh with the sun gear 103 and the ring gear.

Die Sonnenwelle 107 und die Hohlwelle 109 bilden zusammen eine Passverzahnung 113 aus. Über die Passverzahnung 113 sind die Sonnenwelle 107 und die Hohlwelle 109 relativ zueinander drehfest verbunden.The sun wave 107 and the hollow shaft 109 together form a spline 113 out. About the spline 113 are the sun wave 107 and the hollow shaft 109 rotatably connected relative to each other.

Die Sonnenwelle 107 besteht aus einem Hauptteil 115 und einem Fixierring 117. Der Hauptteil 115 bildet eine Innenverzahnung der Passverzahnung 113 aus. Eine Außenverzahnung der Passverzahnung 113 wird durch die Hohlwelle 109 ausgebildet.The sun wave 107 consists of a main part 115 and a locking ring 117 . The main part 115 forms an internal toothing of the spline 113 out. An external toothing of the spline 113 is through the hollow shaft 109 educated.

Der Fixierring 117 ist mit einer Stirnfläche des Hauptteils 115 verschraubt. Zusammen mit der Stirnfläche bildet der Fixierring 117 eine Nut 119. Diese ist radial nach außen hin geöffnet, sodass die Hohlwelle mit einer entsprechenden Negativform 121 in die Nut 119 eingreifen kann. Die Nut 119 und die Negativform 121 bilden zusammen eine formschlüssige Verbindung, welche die Sonnenwelle 107 und die Hohlwelle 109 relativ zueinander in axialer Richtung, das heißt entlang der Drehachse 111 fixiert.The fixing ring 117 is with an end face of the main part 115 screwed. Together with the end face, the fixing ring forms 117 a groove 119 . This is open radially outwards so that the hollow shaft has a corresponding negative shape 121 into the groove 119 can intervene. The groove 119 and the negative form 121 together form a form-fitting connection, which the sun shaft 107 and the hollow shaft 109 relative to one another in the axial direction, that is, along the axis of rotation 111 fixed.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

101101
PlanetenradPlanetary gear
103103
SonnenradSun gear
105105
PlanetenträgerPlanet carrier
107107
SonnenwelleSun wave
109109
HohlwelleHollow shaft
111111
DrehachseAxis of rotation
113113
PassverzahnungSplines
115115
HauptteilBulk
117117
FixierringFixing ring
119119
NutGroove
121121
Negativformnegative form

Claims (5)

Anordnung mit einer Welle (107), die mindestens eine Außenverzahnung aufweist, und mit einer Hohlwelle (109), die mindestens eine Innenverzahnung aufweist; wobei die Außenverzahnung und die Innenverzahnung eine Passverzahnung (113) bilden; dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (107) mindestens eine mindestens teilweise in Umfangsrichtung verlaufende Nut (119) ausbildet, in welche die Hohlwelle (109) eingreift.Arrangement with a shaft (107), which has at least one external toothing, and with a hollow shaft (109), which has at least one internal toothing; wherein the external toothing and the internal toothing form a fitting toothing (113); characterized in that the shaft (107) forms at least one groove (119) which runs at least partially in the circumferential direction and in which the hollow shaft (109) engages. Anordnung nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (107) mindestens zweistückig, mit einem ersten Stück (115) und einem zweiten Stück (117), ausgeführt ist; wobei das erste Stück (115) und das zweite Stück (117) entlang der Nut (119) miteinander gefügt sind.Arrangement according to Claim 1 ; characterized in that the shaft (107) is designed in at least two pieces, with a first piece (115) and a second piece (117); wherein the first piece (115) and the second piece (117) are joined to one another along the groove (119). Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stück (115) und das zweite Stück (117) lösbar miteinander gefügt sind.Arrangement according to the preceding claim; characterized in that the first piece (115) and the second piece (117) are detachably joined to one another. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stück (115) die Außenverzahnung ausbildet; und wobei das zweite Stück (117) vollständig im Inneren der Hohlwelle (109) angeordnet ist.Arrangement according to one of the preceding claims; characterized in that the first piece (115) forms the external toothing; and wherein the second piece (117) is arranged completely inside the hollow shaft (109). Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (119) drehsymmetrisch ist.Arrangement according to one of the preceding claims; characterized in that the groove (119) is rotationally symmetrical.
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