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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Planetenträgerbaugruppe wenigstens aufweisend eine Trägerwange und einen Träger, wobei die Trägerwange konzentrisch zu einer Rotationsachse der Planetenträgerbaugruppe angeordnet ist, wobei an dem Träger ausgebildete erste Mitnehmer des Trägers und an der Trägerwange ausgebildete zweite Mitnehmer der Trägerwange in Umfangsrichtungen um die Rotationsachse miteinander formschlüssig verbunden sind und wobei die Trägerwange und der Träger mittels wenigstens einer Axialsicherung gleichgerichtet mit der Rotationsachse mittels wenigstens einer Axialsicherung axial aneinander gesichert sind. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Welle-Nabe-Verbindung zwischen dem Träger und der Trägerwange sowie ein Verfahren zur Herstellung der Welle-Nabe-Verbindung.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein Planetengetriebe mit einer Planetenträgerbaugruppe ist in
DE 11 2012 000 461 B4 offenbart. Das Planetengetriebe ist durch Planetenräder, Planetenbolzen und die Planetenträgerbaugruppe gebildet. Die Planetenträgerbaugruppe ist aus verschiedenen Bauteilen zusammengesetzt. Das eine Bauteil ist ein aus zwei Trägerwangen gefügter Planetenträger und das andere Bauteil ist eine Welle mit einem Radialflansch. Der Planetenträger weist zwei Trägerwangen aus Blech auf, welche durch Stege und Planetenbolzen axial miteinander verbunden sind. Der Planetenträger und die Welle sind unlösbar stoffschlüssig miteinander verbunden. Gemäß der in
1 der
DE 11 2012 000 461 B4 dargestellten Ausführung weist eine der Trägerwangen ein Durchgangsloch mit einer innenzylindrischen Führungsfläche auf. Der Innendurchmesser der Führungsfläche entspricht im Nennmaß dem Außendurchmesser einer außenzylindrischen Führungsfläche an dem Flansch. Die Trägerwange ist so auf den Flansch aufgesetzt und abgestützt, dass die innenzylindrische Führungsfläche und die außenzylindrische Führungsfläche konzentrisch und radial aneinander liegen und der Planetenträger somit konzentrisch zu der Welle geführt ist. Dem Durchgangsloch schließt sich axial eine Ringschulter der Trägerwange an, deren Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser der außenzylindrischen Führungsfläche an dem Flansch. Diese Ringschulter bildet einen Axialanschlag. Durch den Axialanschlag ist abgesichert, dass die beiden Fügeflächen axial zueinander ausgerichtet sind und nicht etwa axial gegeneinander versetzt sind. Der Axialanschlag ist darüber hinaus Teil einer Axialsicherung in die eine axiale Richtung. Der andere Teil der Axialsicherung ist eine Schweißnaht, an der der Planetenträger und die Welle stoffschlüssig unlösbar miteinander verbunden sind.
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Eine Kombination der Verbindungstechniken über Formschluss und Schweißen ist anhand einer mit
DE 10 2012 223 226 A1 veröffentlichten Planetenträgerbaugruppe beschrieben. Die Planetenträgerbaugruppe ist mittels einer Nabe drehbar auf einer Welle wälzgelagert. Die Verbindung zwischen einer der Trägerwangen des Planetenträgers und der Nabe ist durch eine formschlüssige Mitnehmerverzahnungsverbindung in Form einer Kerbverzahnung hergestellt. Darüber hinaus ist die Trägerwange axial mittels Schweißnähten stoffschlüssig auf der Nabe gesichert.
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Eine gattungsgemäße Verbindung zwischen Trägerwange und Welle einer Planetenträgerbaugruppe ist mit
DE 10 2007 003 676 A1 offenbart. Die Verbindung ist auf klassische Weise über den wechselseitigen Formschluss von Mitnehmerverzahnungen hergestellt. Die Trägerwange ist innen mit Formschlusselementen versehen, in welche passend äußere Formschlusselemente eines Zwischenstücks eingreifen. Das Zwischenstück ist wie eine Nabe ausgeführt und weist außen die äußeren Mitnehmer und innen innere Mitnehmer auf. Die inneren Mitnehmer sind als Kerbverzahnung ausgeführt und für eine Welle-Nabe-Verbindung zwischen der Planetenträgerbaugruppe und einer Welle vorgesehen. Gestützt ist diese Verbindung durch einen parallelen Schiebe- oder Pressitz, mit dem die Trägerwange auf der Nabe sitzt. Als zusätzliche Sicherung dieser Formschlussverbindung ist in der
DE 10 2007 003 676 A1 ein Verstemmen der Formschlussverbindung vorgesehen, durch welches Material aus der Nabe und/oder der Trägerwange in den Schiebesitz verdrängt wird und welches diesen in axiale Richtungen blockiert.
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Generell bekannt sind auch Welle-Nabe-Verbindungen, z.B. aus der
DE69424245T2 , welche aus einer Kombination von Formschluss über Kerbverzahnungen und axialer Sicherung mittels plastisch verdrängtem Material gebildet sind.
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Aus der
DE 10 2019 125 324 A1 ist eine Planetenträgerbaugruppe bekannt, welche aus zwei Trägerwangen gebildet ist. Die Stege ausgebildete an der einen Trägerwange greifen in einer Steckverbindung mit den Enden in Ausnehmungen der anderen Trägerwange ein und sind dort formschlüssig durch plastisch verdrängtes Material unlösbar gesichert. Eine zu der vorgenannten Anordnung vergleichbare Planetenträgerbaugruppe ist auch aus der
DE 10 2011 011 438 A1 bekannt.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Planetenträgerbaugruppe zu schaffen, in der sich eine Verbindung zwischen dem Träger und der Trägerwange einfach und kostengünstig herstellen lässt.
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Die Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
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Es ist demnach vorgesehen, dass die Trägerwange und der Träger in die Umfangsrichtungen um die Rotationsachse an gemeinsamen Eingriffen in die Umfangsrichtungen gerichtet formschlüssig bzw. wahlweise auch form-kraftschlüssig ineinandergreifen und unlösbar miteinander verbunden sind. Dabei ist die Axialsicherung erfindungsgemäß in die formschlüssigen bzw. form-kraftschlüssigen Eingriffe integriert. Die formschlüssig ineinander greifenden Mitnehmer sind in Umfangsrichtung um die bzw. in Tangentialrichtung zur Rotationsachse gegeneinander gepresst und durch in axialen Richtungen liegende Hinterschnitte auch axial aneinander gehalten.
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Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sowohl die Herstellung der Bauteile der Planetenträgerbaugruppe im Wesentlichen und als auch die Verbindungen dieser Bauteile ausschließlich durch Kaltumformen wie Stanzen, Prägen und Fließpressen hergestellt werden können und spanabhebende Arbeitsschritte sowie Schweißen vermieden werden können.
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So sieht die Erfindung auch eine Welle-Nabe-Verbindung zwischen einer Trägerwange und einem Träger einer Planetenträgerbaugruppe und ein Verfahren zur Herstellung dieser Welle-Nabe-Verbindung vor.
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Es können beim Hersteller bereits vorhandene Maschinen zur Fertigung der Bauteile wie Stanzen oder Pressen verwendet werden, ohne dass in kostenintensive Schweißanlagen investiert werden muss. Der Träger bzw. die Welle wird größtenteils durch Kaltfließpressen hergestellt, wobei die Flankengeometrie der radialen Vorsprünge bereits mit geformt wird. Die Trägerwange, inclusive der Innenkontur mit den Formschlusselementen, wird wahlweise mit einzelnen der Verfahren oder in bestimmter Abfolge kombinierten formgebenden Verfahren beispielsweise durch Stanzen, Ziehen und Biegen hergestellt. Die Steckverbindung zwischen der Nabe bzw. Welle und der Trägerwange wird mittels Prägen oder Rollieren bzw. mit anderen geeigneten plastischen Formgebungsverfahren hergestellt. Alternativ werden die Steckverzahnungen durch Fließpressen oder z.B. an der Nabe aus Blech durch Stanzen. Die Kosten für Investitionen sind aus dieser Sicht nur noch für die Stanz-, Biege-, oder Fließpresswerkzeuge notwendig. Der Energieverbrauch bei der Herstellung der Verbindung der Bauteile ist geringer. Negative Folgen des Schweißens wie Verzug oder Schweißspritzer werden vermieden. Die für das Schweißen notwendigen Vorbereitung und Nachbearbeitungen der Verbindungsstellen entfallen.
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Träger sind Bauteile, die geeignet sind, ein oder mehrere Trägerelemente des Planetenträgers der Planetenträgerbaugruppe aufzunehmen. Es sind zum Beispiel Wellen, Wellenstümpfe, Achsen, Bolzen, Teile von Gehäuse usw..
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Trägerwangen sind alle Bauteile, die wenigstens eine Lagerstelle für einen Zapfen eines Planetenlagers oder für einen Planetenbolzen aufweisen. Die Trägerwange ist vorzugsweise ein Bauteil aus Stahl, welches vorwiegen durch nicht spanabhebende Verfahren hergestellt ist. Eine bevorzugte Ausführung der Trägerwange ist ein Blechteil, welches wahlweise durch Verfahren wie Stanzen, Biegen, Ziehen oder Prägen oder durch deren Kombinationen hergestellt ist.
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Axial ist unbeachtlich der Ausrichtung der Rotationsachse im Raum immer gleich mit oder parallel zur Rotationsachse ausgerichtet. Radial ist dementsprechend quer zur Richtung der Rotationsachse und auf die Rotationsachse gerichtet.
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Eine unlösbare bzw. nicht lösbare Verbindung ist nur durch Zerstörung von Strukturen oder Material der miteinander verbundenen bzw. axial aneinander gesicherten Bauteile, wie Träger und Trägerwange, wieder lösbar.
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Unlösbare Verbindungen im Sinne der Erfindung sind formschlüssig-kraftschlüssige Verbindungen, die gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung durch Material gebildet sind, welches aus wenigstens einem der Mitnehmer plastisch verdrängt ist. Bekannte Verfahren zur Bildung plastischer Verformungen sind Verstemmen, Quetschen und Prägen, ggf. Fließpressen und Rollieren. Bevorzugte wird die Verformung durch in axialer Richtung wirkende Stempel erzeugt. Dabei wird zum Beispiel Material plastisch von den in die axialen Richtungen gewandten Stirnseiten aus, einseitig oder beidseitig, zu den aneinander liegenden Flanken der Mitnehmer hin verdrängt, diese dabei kraftschlüssig aneinander gepresst und dadurch miteinander verkeilt sowie durch überstehendes plastisch verdrängtes Material axial aneinander gesichert.
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Material ist der Werkstoff oder sind die Werkstoffe, aus denen entweder der Träger oder die Trägerwange oder aus denen beide, der Träger und die Trägerwange, hergestellt sind und das monolithisch mit dem Träger oder der Trägerwange ausgebildet ist.
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Zunächst bietet sich die aus dem Stand der Technik bekannte Schweißverbindung als eine verlässliche Verbindung zwischen dem Flansch und der Trägerwange an. Durch die Form der Trägerwangen und die relativ großen Abmessungen sind die Investitionskosten für die Montage- und Schweißvorrichtungen derartiger Baugruppen relativ hoch. In der Anwendung gängiges Verfahren ist Laserschweißen. Das Schweißen hat durch den Prozess bedingt Nachteile. Der Energieverbrauch bei der Herstellung ist mit entsprechenden negativen CO2 Emissionen sehr hoch. Die beim Schweißen eingebrachte Wärmeenergie kann zum Verziehen aus der Form- und Maßhaltigkeit der Bauteile führen. Beim Schweißen entstehen Schweißspritzer, die sich negativ auf den Bearbeitungsprozess oder auf die spätere Funktion des Planetengetriebes auswirken können. In der Regel müssen die Bauteile vor ihrer Herstellung noch aufwändig für das Schweißen vorbereitet werden, genauso, wie danach eine aufwändige Nachbearbeitung der Schweißstellen erforderlich ist.
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Die Erfindung sieht vor, dass die ersten Mitnehmer und die zweiten Mitnehmer in den Umfangsrichtungen aneinander liegen. Dabei greift jeweils eine konvex ausgebildete Kontur an einem der Mitnehmer in tangentialer Richtung oder in Umfangsrichtung in eine konkav ausgebildete Kontur an dem anderen Mitnehmer formschlüssig ein. Die konvexe Kontur ist an zwei axial voneinander weg weisenden Positionen von zwei sich an der konkaven Kontur einander axial gegenüberliegenden Vorsprüngen axial hintergriffen, welche jeweils eine Axialsicherung in eine der axialen Richtungen bildet. Die Vorsprünge sind durch plastisch aus einem der Mitnehmer oder beiden der Mitnehmer verdrängtes Material des Mitnehmers gebildet. Vorteilhaft ist ein derartiger flankenseitiger Kontakt durch die Flanken von miteinander im Zahneingriff stehenden und für Welle-Nabe-Verbindungen typischen Verbindungen über Keil- oder Kerbverzahnungen, in denen die Mitnehmer/Zähne in axialer Richtung ausgerichtet sind und die Flanken in Umfangsrichtung bzw. tangential ausgerichtet sind, und in denen die Zähne der Nabe und die Zähne der Welle wechselseitig im Zahneingriff stehen. Tangential ist tangential zur Umfangsrichtung um die Rotationsachse. Die Umfangsrichtung verläuft immer auf einen Kreis bzw. eine Kreisfläche, dessen/deren Mittelpunkt senkrecht von der Rotationsachse durchstoßen ist.
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Eine Kontur ist eine Fläche oder zumindest eine zwischen zwei Punkten verlaufende Konturlinie.
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Konkave und die konvexe Konturen sind in beliebigen parallelen Längsschnitten durch die Mitnehmer und durch den formschlüssigen Eingriff anhand ihrer Lage zu einer Eingriffstrecke definiert. Die jeweilige gedachte Eingriffstrecke verläuft in der jeweils betrachteten Längsschnittebene zwischen Punkten, die auf der jeweiligen Konturlinie liegen. Der erste Punkt liegt an einem ersten der Vorsprünge auf der konkaven Konturlinie und der zweite Punkt auf derselben Konturlinie an dem axial gegenüberliegenden zweiten Vorsprung. Beide Vorsprünge stehen in Richtung des Mitnehmers mit der konvexen Kontur hervor und bilden Hinterschnitte, welche die konvexe Kontur an bestimmten Positionen in axialer Richtung hintergreifen.
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Die konkave Kontur ist dadurch definiert, dass deren Konturlinie hinter der gedachten Eingriffsstrecke zurücksteht. D.h., der in der betrachteten Längsschnittebene zwischen der konkaven Konturlinie und der Eingriffsstrecke verlaufende Spalt ist nicht von dem Material des Mitnehmers mit der konkaven Kontur ausgefüllt. Die konvexe Kontur steht in dem gleichen Längsschnitt über die Eingriffstrecke hinaus. D.h., der in dieser Längsschnittebene zwischen der konvexen Konturlinie und der Eingriffstrecke ausgebildete Spalt ist zumindest teilweise von dem Material des Mitnehmers mit der konvexen Kontur ausgefüllt (siehe dazu auch die Beschreibung zu den 5 und 12).
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Die jeweilige Konturlinie verläuft dabei zwischen den Punkten beliebig sphärisch gekrümmt und/oder geradlinig, die Richtung wechselnd oder linear ansteigend bzw. fallend und kann innerhalb der von dem Spalt vorgegebenen Grenzen beliebig die Richtung ändern. Geradlinig heißt dabei in axialer Richtung verlaufend oder zur axialen Richtung geradlinig geneigt.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die folgenden Darstellungen sind nicht maßstäblich. Gezeigt ist mit:
- 1 - eine aus einer Trägerwange 2 und aus einem Träger 3 gebildete Planetenträgerbaugruppe 1 in einer Gesamtansicht,
- 2 - die Planetenträgerbaugruppe 1 nach 1 in einer Frontalansicht,
- 3 - die Planetenträgerbaugruppe 1 der 1 und 2 in einem Längsschnitt entlang der Linie A-A aus 2,
- 4 - ein in 1 markiertes Detail Z der Planetenträgerbaugruppe 1 in vergrößerter und nicht maßstäblicher Darstellung,
- 5 - ein Detail einer Welle-Nabe-Verbindung 10 der Planetenträgerbaugruppe 1 in einer quer und parallel zur Rotationsachse 4 verlaufenden Schnittebene auf Höhe der in 3 markierten Schnittlinie C-C, in vergrößerter und nicht maßstäblicher Darstellung,
- 6 - der Träger 3 und die Trägerwange 2 in einer Bereitstellungsposition eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der in 1 gezeigten Planetenträgerbaugruppe 1,
- 7 - ein in 6 markiertes Detail X in vergrößerter und nicht maßstäblicher Darstellung,
- 8 - eine Vormontagebaugruppe 9 für die Herstellung der mit 5 gezeigten Welle-Nabe-Verbindung 10 in der mit den 1 - 3 dargestellten Planetenträgerbaugruppe 1, dargestellt in einer Gesamtansicht,
- 9 - ein in 8 markiertes Detail Y in vergrößerter und nicht maßstäblicher Darstellung,
- 10 - ein Detail aus der in 8 dargestellten Vormontagebaugruppe 9 in einer quer und dabei parallel zur Rotationsachse 4 verlaufenden Schnittebene, welche mit einem Abstand zur Rotationsachse 4 in etwa auf Position der in 3 angezeigten Schnittlinie C-C verläuft,
- 11 - ein alternatives Detail aus der in 8 dargestellten Vormontagebaugruppe 9 in einer längs axial verlaufenden Schnittebene entlang der in 10 markierten Schnittlinie D-D,
- 11a - ein Detail des entlang der in 10 markierten Schnittlinie E-E geschnittenen Flanschs 16 des Trägers 3 und
- 12 - ein Detail der Planetenträgerbaugruppe 1 entlang der in 2 markierten Schnittlinie B-B bzw. alternativ nach dem Detail U aus 3.
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1, 2, 3 - Die Planetenträgerbaugruppe 1 ist aus einem Träger 3 und einer Trägerwange 2 gebildet. Der Träger 3 ist eine Welle 20, beispielsweise eine Getriebewelle eines nicht dargestellten Automatikgetriebes eines nicht abgebildeten Kraftfahrzeugs, welche einteilig-einmaterialig mit einem Flansch 16 ausgebildet ist. Die Trägerwange 2 ist eine Platte aus Blech, an welcher Aufnahmen 17 für nicht abgebildete Planetenbolzen eines nicht dargestellten Planetentriebs gelocht sind. Die Trägerwange 2 ist konzentrisch zu der Rotationsachse 4 auf dem Träger 3 bzw. mit einer Nabe 18 auf dem Flansch 16 der Welle 20 angeordnet.
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1 und 6 - Innenseitig ist die Trägerwange 2 mit einem innenverzahnten Durchgangsloch (vgl. 6) versehen, welches Basis einer Nabe 18 einer in 1 dargestellten Welle-Nabe-Verbindung 10 zwischen der Trägerwange 2 und der Welle 20 ist.
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4 - Gezeigt ist ein Detail der Welle-Nabe-Verbindung 10. An dem Flansch 16 des Trägers 3 ausgebildete erste Mitnehmer 5 und an der Nabe 18 der Trägerwange 2 ausgebildete zweite Mitnehmer 6 sind in entgegengesetzte Umfangsrichtungen um die Rotationsachse 4 miteinander formschlüssig bzw. form-kraftschlüssig miteinander verbunden. Die Mitnehmer 5 sind Zähne eines als Keil- bzw. Kerbverzahnung ausgebildeten Mitnehmerwellenprofils 11. Die Zähne sind in Umfangsrichtung um die Rotationsachse 4 am Umfang des Flansches 16 verteilt und stehen jeweils radial aus dem Flansch 16 in eine der Zahnlücken des Mitnehmernabenprofils 12 hinein. Das Mitnehmernabenprofil 12 ist an der Nabe 18 ausgebildet und aus den zweiten Mitnehmern 6 gebildet, welche jeweils formschlüssig radial in Richtung der Welle 20 an einem formschlüssigen Eingriff 7 in eine zwischen den ersten Mitnehmern 5 ausgebildete Zahnlücke formschlüssig eingreifen und diese Zahnlücke vollständig ausfüllen.
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6 und 7 - Das Mitnehmerwellenprofil 11 besteht aus einer Vielzahl um die Rotationsachse 4 verteilter erster Mitnehmer 5, welche jeweils durch Zahnlücken 21 voneinander getrennt sind. Das Mitnehmernabenprofil 12 ist durch eine Vielzahl um die Rotationsachse 4 verteilter zweiter Mitnehmer 6 gebildet, welche in Umfangsrichtung durch jeweils eine Zahnlücke 19 voneinander getrennt sind. Vor dem Zusammenbau werden der Träger 3 und die Trägerwange 2 so auf der Rotationsachse 4 zueinander ausgerichtet, dass jeweils ein erster Mitnehmer 5 einer Zahnlücke 19 des Mitnehmernabenprofils 12 axial gegenüberliegt und jeweils ein zweiter Mitnehmer 6 axial einer Zahnlücke 21 des Mitnehmerwellenprofis 11 axial gegenüberliegt.
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7 - Die Flanken 24 der ersten Mitnehmer 5 weisen ein konvexes Profil auf, welches aus dem Mitnehmer 5 heraus in die jeweilige Zahnlücke 21 hervor gewölbt ist. Es liegen sich jeweils an der jeweiligen Zahnlücke 21 zwei Flanken 24 von benachbarten ersten Mitnehmern tangential bzw. in Umfangsrichtung einander gegenüber. Die Flanken 25 der zweiten Mitnehmer 6 liegen sich an der jeweiligen der Zahnlücken 19 jeweils als parallele und zueinander schräge Flächen gegenüber.
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8, 9 und 10 - In einem weiteren Verfahrensschritt werden der Träger 3 und die Trägerwange 2 axial ineinander geschoben. Dabei wird die Trägerwange 2 mit der Nabe 18 auf den Flansch 16 so aufgeschoben, dass die ersten Mitnehmer 5 und die zweiten Mitnehmer 6 durch den wechselseitigen Eingriff einen Formschluss bilden.
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10 - Über den Formschluss werden über die an den Flanken 25 der zweiten Mitnehmer 6 in Umfangsrichtung anliegenden Flanken 24 der ersten Mitnehmer 6 Drehmomente in Umfangsrichtung um die Rotationsachse 4 zwischen dem Träger 3 und der Trägerwange 2 übertragbar sind. Dafür greifen die ersten Mitnehmer in Zahnlücken 19 ein, welche zwischen den zweiten Mitnehmern 6 ausgebildet sind. Wenn das Mitnehmerwellenprofil 11 und das Mitnehmernabenprofil 12 gemäß einem Verfahrensschritt axial ineinander gesteckt und in Umfangsrichtung formschlüssig ineinander gesteckt sind, ist der jeweilige zweite Mitnehmer 6 in einer Zahnlücke 21 so ausgerichtet, dass jede konvexe Flanke 24 des jeweiligen ersten Mitnehmers 5 einer axialparallel ausgerichteten Flanke 25 eines der zweiten Mitnehmer 6 in Umfangsrichtung um die Rotationsachse 4 bzw. tangential zu dieser gegenüberliegt.
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7 und 10 - Die Flanken der Zähne bzw. der ersten Mitnehmer 5 sind mit Schrägen 22 versehen, welche zu den axial gewandten Stirnseiten der Zähne hin mit dem Winkel bt (vgl. 10) geneigt sind und abfallen. Die Schrägen 22 benachbarter Mitnehmer 5 sind in tangentialer Richtung einander zugewandt, sind in diesem Fall flach aber können auch sphärisch gestaltet sein und bestimmen die Kontur des konvexen Profils. Die Flanken 25 der zweiten Mitnehmer 6 sind flach und verlaufen axial und an jeder der Zahnlücke 19 zueinander parallel sowie sind radial zueinander geneigt.
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11a - In dem in einer Radialebene verlaufenden Schnitt durch eine Zahnlücke 21 fällt der Blick auf eine Flanke 24 eines ersten Mitnehmers 5 mit den Schrägen 22. Der Grund 27 der Zahnlücken 21, an dem der Mitnehmer in den Flansch 16 übergeht, fällt an den mit den Winkeln Bx geneigten Schrägen 23 zu den axialen Stirnseiten des Flansches 16 hin ab, so dass in jeder Zahnlücke 21 ein an dem Grund 27 radial nach außen in die Zahnlücke 21 konvex hervorstehendes Profil der Zahnlücke 21 ausgebildet ist.
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11 - In der Abbildung ist ein in die Zahnlücke 21 eingreifender zweiter Mitnehmer 6 im Längsschnitt dargestellt. Die gestrichelten Linien deuten einen ersten Mitnehmer 5 an. Abweichend von bisherigen Abbildungen ist die Trägerwange 2 mit der Breite W breiter dargestellt als es der Flansch 16 mit der Breite T an den formschlüssigen Eingriffen 7 ist. Es sind folgende Verhältnisse der Abmessungen W und T möglich: T ≥ W (nicht dargestellt) oder W ≥ T. Ggf. sind durch die Breitenunterschiede Materialanhäufungen geschaffen, die ausreichend Material bereitstellen welches plastisch zur Bildung der Axialsicherung verdrängt wird. Wenn das Mitnehmerwellenprofil 11 und das Mitnehmernabenprofil 12 gemäß einem Verfahrensschritt axial ineinander gesteckt und dadurch in Umfangsrichtung formschlüssig ineinander greifen, ist der jeweilige zweite Mitnehmer 6 in einer Zahnlücke 21 so ausgerichtet, dass die vorzugsweise flache oder geradlinige Kontur 37 am Kopf des jeweiligen zweiten Mitnehmers 6 dem konvexen Profil am Grund 27 der Zahnlücke 21 radial gegenüberliegt.
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1, 2, 3, 4, 5 und 12 - In der mit den 8, 9, 10 und 11 beschriebenen Vormontagebaugruppe können bereits über den formschlüssigen Eingriff der Mitnehmerverzahnungen Drehmomente in Umfangsrichtung um die Rotationsachse übertragen werden. Es fehlt in dieser Vormontagebaugruppe jedoch die axiale Sicherung von Träger und Trägerwange gegeneinander bzw. aneinander. Mit den 1, 2, 3, 4, 5 und 12 sind dagegen die fertige Planetenträgerbaugruppe 1 beschrieben, in der erfindungsgemäß formschlüssige oder form-kraftschlüssige Verbindungen zwischen den Mitnehmerprofilen ausgebildet sind. Die form-kraftschlüssigen Verbindungen entfalten ihre Wirkung sowohl in axialer Richtung als Axialsicherung als auch als zusätzlichen Effekt die tangentiale bzw. umfangsseitige Spielfreistellung der Verbindung.
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4 und 8 bzw. 9 - Ausgehend von der in 8 bzw. 9 dargestellten Vormontagebaugruppe 9 wird in einem nächsten Verfahrensschritt z.B. durch Prägen (nicht dargestellt) aus den Mitnehmern 6 der Nabe 18 Material plastisch so verdrängt, dass die in 4 dargestellten Vertiefungen 15 entstehen. Je eine der Vertiefungen 15 erstreckt sich axial in je einen der zweiten Mitnehmer 6 hinein.
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10 und 5 - Während in 10 der formschlüssige Eingriff 7 der des Mitnehmerwellenprofils 11 in das Mitnehmerwellenprofil 12 an der Vormontagebaugruppe abgebildet ist, ist in 5 sowohl der formschlüssige als auch der kraftschlüssige Eingriff in einer unlösbaren Verbindung inklusive einer Axialsicherung 8 beider Mitnehmerprofile 11 und 12 aneinander nach dem Prägen der Vertiefungen 15 abgebildet.
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11 und 12 - Auch in 11 ist der formschlüssige Eingriff der beiden Mitnehmerprofile 11 und 12 vor dem Prägen abgebildet. 12 dagegen zeigt eine form-kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Flansch 16 und der Nabe 18, welche durch das plastische Verdrängen von Material, zum Beispiel von Stahl der zweiten Mitnehmer 6, zur Schaffung der Vertiefungen 15 hergestellt wurde.
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5 und 12 - So wie an jeweils einem Beispiel dargestellt ist, liegen jeweils ein erster Mitnehmer 5 und einer zweiten Mitnehmer 6 in den Umfangsrichtungen aneinander. Dabei wurden diese beim Prägen der Vertiefungen 15 in Umfangsrichtung bzw. tangential so gegeneinander gepresst, dass diese kraftschlüssig und formschlüssig gegeneinander verklemmt sind.
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5 - Das Prägen der Vertiefungen 15 bewirkte, dass Material aus den zweiten Mitnehmern 6 gegen die konvexen Flanken 24 der ersten Mitnehmer plastisch verdrängt und gepresst wurde. Dieses Material schmiegt sich an die konvexe Kontur 28 an, wodurch die konkave Kontur 29 an den Flanken 25 der zweiten Mitnehmer 6 entstand. Daraus ergibt sich, dass jeweils eine konvex ausgebildete Kontur 28 an dem Mitnehmer 5 in tangentialer Richtung zur Rotationsachse 4 bzw. in eine Umfangsrichtung um die Rotationsachse 4 formschlüssig in eine konkav ausgebildete Kontur 29 an dem anderen Mitnehmer 6 formschlüssig eingreift. Beim Prägen der Vertiefungen 15 wurde auch Material in die am weitesten gegenüber dem jeweiligen Mitnehmer 6 zurückstehenden Bereiche in den Positionen 30 und 31 verdrängt. Die konvexe Kontur 28 ist dadurch an diesen zwei axial voneinander weg weisenden Positionen 30 und 31 von zwei Vorsprüngen 13 und 14 axial hintergriffen. Dabei stehen die Vorsprünge 13 und 14 jeweils endseitig der konkaven Kontur 29 aus dem zweiten Mitnehmer 6 hervor und liegen sich einander axial gegenüber. Diese Vorsprünge 13 und 14 sind durch zwei aus dem zweiten Mitnehmer 6 hervorstehende Abschnitte des plastisch verdrängten Materials gebildet, die am weitesten in Richtung des jeweiligen ersten Mitnehmers 5 hervorstehen. Durch einen derartigen Formschluss ergibt sich, dass die Axialsicherung 8 durch plastisch aus den zweiten Mitnehmern 6 verdrängtes Material gebildet ist, welches an den Positionen 30 und 31 Axialanschläge ausgebildet. Die an diesem Ausführungsbeispiel dargestellten Flanken 25 sind nach dem Prägen idealisiert dargestellt mit einem Winkel 2 x Bt gegeneinander geneigt, der dem Zweifachen des Winkels bt (10) entspricht, d.h. die konkave Kontur der Flanken 25 ist an den Winkel bt der Flanken 24 angepasst (vgl. 10). Alternativ sind auch die Flanken 25 nach dem Prägen plastisch in allen denkbaren Konturen verformt (nicht dargestellt).
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12 - Das Prägen der Vertiefungen 15 bewirkte, dass Material aus den zweiten Mitnehmern 6 gegen die konvexe Kontur 32 plastisch verdrängt und gepresst wurde, welche am Grund 27 der Zahnlücke 19 ausgebildet ist. Dieses Material schmiegt sich an die konvexe Kontur 32 an, wodurch die konkave Kontur 37 am Kopf der zweiten Mitnehmer 6 entstand. Daraus ergibt sich, dass jeweils pro Zahnlücke 21 eine konvex ausgebildete Kontur 32 an dem Flansch 16 in radialer Richtung von der in 12 nicht dargestellten Rotationsachse 4 weg formschlüssig in eine konkav ausgebildete Kontur 37 an dem Kopf des jeweiligen zweiten Mitnehmers 6 eingreift. Die Rotationsachse liegt außerhalb und unterhalb der betrachteten Bildebene. Beim Prägen der Vertiefungen 15 wurde auch Material in die am weitesten gegenüber dem jeweiligen Mitnehmer 6 in Richtung der Rotationsachse 4 zurückstehenden Bereiche in den Positionen 33 und 34 verdrängt, so dass die konvexe Kontur 32 an diesen zwei axial voneinander weg weisenden Positionen 33 und 34 von zwei sich an der konkaven Kontur 37 einander axial gegenüberliegenden Vorsprüngen 35 und 36 axial hintergriffen ist.
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Diese Vorsprünge 35 und 36 sind durch zwei am weitesten in Richtung des Flansches 16 hervorstehende Abschnitte des plastisch verdrängten Materials gebildet. Durch einen derartigen Formschluss ergibt sich, dass die Axialsicherung 8 durch plastisch aus den Stirnseiten der zweiten Mitnehmer verdrängtes Material gebildet ist, welches an den Positionen 33 und 34 als Axialanschläge ausgebildet ist.
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5 und 12 - Die jeweilige konkave Kontur 37, 29 ist dadurch definiert, dass deren Konturlinie hinter der gedachten Eingriffsstrecke S zurücksteht. Die Eingriffstrecke S liegt dabei in der Darstellung auf der gestrichelt dargestellten Geraden und erstreckt sich zwischen den Schnittpunkten S1 und S2. An den Schnittpunkten S1 und S2 schneidet die jeweilige Konturlinie der jeweiligen konkaven Kontur 37 alternativ konvexe Kontur 32 die Konturlinie der Stirnseite 38. D.h., der in der betrachteten Längsschnittebene zwischen der konkaven Kontur 37 bzw. 29 und der Eingriffsstrecke S verlaufende Spalt SS ist nicht von dem Material des zweiten Mitnehmers 6 mit der konkaven Kontur 37 bzw. 29 ausgefüllt sondern von einem Abschnitt des ersten Mitnehmers 5 bzw. des Flansches 16. Die konvexe Kontur 28 bzw. 32 steht in dem gleichen Längsschnitt über die Eingriffstrecke S hinaus. D.h., der in dieser Längsschnittebene zwischen der konvexen Konturlinie 28 bzw. 32 und der Eingriffstrecke S ausgebildete Spalt SS ist zumindest teilweise von dem Material des ersten Mitnehmers 5 oder des Flansches 16 ausgefüllt.
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In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ausschließlich davon ausgegangen, dass die Axialsicherung 8 ausschließlich aus plastisch aus den zweiten Mitnehmern 6 verdrängten Material gebildet ist. Alternativ kann die Axialsicherung sowohl aus plastisch verdrängtem Material der ersten Mitnehmer als auch aus plastisch verdrängten Material der zweiten Mitnehmer oder nur aus plastisch aus den ersten Mitnehmern verdrängtem Material gebildet sein (nicht dargestellt).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenträgerbaugruppe
- 2
- Trägerwange
- 3
- Träger
- 4
- Rotationsachse
- 5
- Mitnehmer des Trägers
- 6
- Mitnehmer der Trägerwange
- 7
- formschlüssiger Eingriff
- 8
- Axialsicherung
- 9
- Vormontagebaugruppe
- 10
- Welle-Nabe-Verbindung
- 11
- Mitnehmerwellenprofil
- 12
- Mitnehmernabenprofil
- 13
- Vorsprung
- 14
- Vorsprung
- 15
- Vertiefung
- 16
- Flansch
- 17
- Aufnahmen
- 18
- Nabe
- 19
- Zahnlücke des Mitnehmernabenprofils
- 20
- Welle
- 21
- Zahnlücke des Mitnehmerwellenprofils
- 22
- Schräge
- 23
- Schräge
- 24
- Flanke des ersten Mitnehmers
- 25
- Flanke des zweiten Mitnehmers
- 26
- Kontur am Kopf des zweiten Mitnehmers
- 27
- Grund der Zahnlücke
- 28
- konvexe Kontur der ersten Mitnehmer
- 29
- konkave Kontur der zweiten Mitnehmer
- 30
- Position/Bereich
- 31
- Position/Bereich
- 32
- konvexe Kontur am Grund der Zahnlücke
- 33
- Position/Bereich
- 34
- Position/Bereich
- 35
- Vorsprung
- 36
- Vorsprung
- 37
- konkave Kontur am Kopf des zweiten Mitnehmers
- 38
- Stirnseite
