DE102021106583A1

DE102021106583A1 - Planetenträger mit einer Welle-Nabe-Verbindung, Verfahren zur Herstellung der Welle-Nabe-Verbindung und Planetengetriebe mit dem Planetenträger

Info

Publication number: DE102021106583A1
Application number: DE102021106583.6A
Authority: DE
Inventors: Michal Žácek; Martin Antálek; Marián Cintula; Ondrej Rybnikár
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-03-18
Filing date: 2021-03-18
Publication date: 2022-09-22

Abstract

Die Erfindung betrifft einen aus einer Welle (2) und einer Trägerwange (3) und einer Welle-Nabe-Verbindung (4) gebildeten Planetenträger (1), wobei die Welle-Nabe-Verbindung (4) eine Drehmomente um eine Rotationsachse (5) der Welle (2) übertragende formschlüssige Verbindung (10) zwischen der Welle (2) und der Trägerwange (3) und der Welle (2) ist. Die Welle-Nabe-Verbindung (4) ist zumindest in axialer Richtung mittels wenigstens einer Steckverbindung (11) gesichert. Die Steckverbindung (11) ist durch wenigstens in zwei fluchtend zueinander ausgerichtete Löcher (7, 8) und durch einen in beiden Löchern (7, 8) steckenden Stift (6) gebildet. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der Welle-Nabe-Verbindung (4) und ein Planetengetriebe (20) mit einem erfindungsgemäßen Planetenträger (1).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Planetenträger zumindest bestehend aus einer Welle und einer Trägerwange und einer Welle-Nabe-Verbindung zwischen der Welle und der Trägerwange, wobei die Welle-Nabe-Verbindung wenigstens einen zylindrischen Sitz aufweist.
Hintergrund der Erfindung
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.
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.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und kostengünstige Welle-Nabe-Verbindung und einen Planetenträger mit der Welle-Nabe-Verbindung zu schaffen. Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung der Welle-Nabe-Verbindung bzw. zur Herstellung des Planetenträgers und ein Planetengetriebe mit einem derartigen Planetenträger vorzusehen.
Die Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist der Sitz einer Welle-Nabe-Verbindung formschlüssig so, dass Drehmomente um eine Rotationsachse der Welle zwischen der Welle und der Trägerwange in Umfangsrichtung übertragbar sind. Außerdem ist der Sitz der Trägerwange auf der Welle bzw. auf einem Flansch der Welle in axialer Richtung mittels wenigstens einer Steckverbindung gesichert. Der Formschluss ist beispielsweise durch bekannte Maßnahmen wie Steck-, Keil- oder Kerbverzahnungen oder polygonförmige Ausführungen gebildet. Die Steckverbindung ist durch wenigstens einen in zwei fluchtend zueinander ausgerichteten Löchern steckenden Stift axial gesichert. Eines der Löcher ist in der Welle und eines der Löcher ist in der Nabe der Trägerwange oder in der Trägerwange ausgebildet. Die Trägerwange ist vorzugsweise mittels mehreren der Steckverbindungen an der Welle gesichert. Die Symmetrieachse der Löcher ist vorzugsweise radial zur Rotationsachse der Welle ausgerichtet, kann aber auch anders quer oder schräg zur Rotationsachse der Welle ausgerichtet sein. Der anteilig sowohl in dem einen als auch in dem anderen der Löcher steckende Stift übergreift aus einem der Löcher heraus eine zwischen der Welle bzw. deren Flansch und der Trägerwange ausgebildete Fügezone und dabei, vorzugsweise in radialer Richtung, in das andere Loch hinein. Dabei sind die beiden Löcher mit ihren Symmetrieachsen zueinander fluchtend ausgerichtet. Alternativ können die Löcher auch geringfügig zueinander versetzt sein. Die Trägerwange ist mit Durchgangslöchern oder Sacklöchern versehen, die Lager für Planetenbolzen sind. Die Planetenbolzen sitzen in diesen Durchgangs- oder Sacklöchern und sichern die Stifte der erfindungsgemäßen Steckverbindung radial in ihrer Position. Eine derartige Verbindung ist einfach und kostengünstig sowie Energie sparend herstellbar. Die Löcher für die Steckverbindung sind vorzugsweise spanabhebend gebohrt. Die Stifte sind Kerbstifte oder andere zylindrische Stifte, beispielsweise in Wälzlagern eingesetzte Rollen oder Nadeln, und deshalb als Massenware einfach und kostengünstig beziehbar.
Figurenliste
Die Erfindung und ein Ausführungsbeispiel sind weiterhin unter Zuhilfenahme der Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt einen Ausschnitt eines Planetengetriebes 20 in einer Frontalansicht. Das Planetengetriebe 20 weist einen Planetenträger 1, Planetenbolzen 17 und Planetenräder 18 auf. Von den Planetenrädern 18 und Planetenbolzen 17 ist jeweils nur eines dargestellt. Es ist jedoch davon auszugehen, dass das Planetengetriebe 20 mehr mit mehr als nur einem Planetenrad und Planetenbolzen versehen ist.
2 und 3 - In 2 sowie 3 ist das Planetengetriebe aus 1 in einem Längsschnitt in der Radialebene A-A nach 1 und entlang der Rotationsachse 5 dargestellt. Der Planetenträger 1 ist aus einer Trägerwange 3 und aus einer weiteren Trägerwange 21 gebildet. Die Planetenbolzen 17 sitzen linksseitig in Durchgangslöchern 22 der Trägerwange 21 und rechtsseitig in Durchgangslöchern 9 der Trägerwange 3. Die Planetenräder 18 sind mit Planetenlagern 19 auf den Planetenbolzen 17 gelagert. Die Welle 2 ist mit einem Flansch 23 versehen, welcher radial von der Welle 2 abragt. Auf dem Flansch 23 sitzt die Trägerwange 3. Die formschlüssige Verbindung 10 zwischen der Trägerwange 3 und dem Flansch 23 ist mittels mehrerer Steckverbindungen 11 gesichert. Von der Steckverbindung 11 ist nur eine sichtbar und jeweils durch einen Stift 6, ein erstes Loch 7 und ein zweites Loch 8 gebildet. Der Stift 6 sitzt mit Sicht auf seine sich an der Symmetrieachse 24 erstreckenden Länge anteilig in dem ersten Loch 7 und in dem zweiten Loch 8 und übergreift dabei in Verlaufsrichtung der Symmetrieachse 24 die zwischen der Trägerwange 3 und dem Flansch 23 ausgebildete Fügezone 25, so dass die Welle 2 und die Trägerwange 3 in axialer mit der Rotationsachse 5 ausgerichteter Richtung nicht gegeneinander verschoben werden können. Die einzelnen Stifte 6 sind mittels des jeweiligen Planetenbolzens 17 gegen radiales Rauswandern radial in ihrer Position gesichert. Die Symmetrieachse 24 liegt auf der radial zum anderen Ende der Trägerwange 3 verlaufenden Symmetrieachse 15.
4 zeigt eine aus der Welle 2 und der Trägerwange 3 gebildete Baugruppe 26 mit der Welle-Nabe-Verbindung 4. Die Fügezone 25 ist durch eine Formschlussverbindung der Welle-Nabe-Verbindung 4 gekennzeichnet, welche beispielhaft durch miteinander korrespondierende Abflachungen 27 und 28 gebildet sind. Die Abflachungen 27 bilden radiale Reduzierungen an dem ansonsten außen kreiszylindrisch ausgebildeten Flansch 23. Die Abflachungen 28 sind innen am Innenumfang der Nabe 29 der Trägerwange 3 ausgebildet und liegen radial an den Abflachungen 27 an, während die Nabe 29 ansonsten innenzylindrische Abschnitte 30 aufweist. Die innenzylindrischen Abschnitte 30 sind radial auf außenzylindrischen Abschnitten 31 des Flanschs 23 geführt und zur Rotationsachse 5 zentriert. Die Trägerwange 3 ist mit einer der Anzahl der Planetenbolzen des Planetengetriebes entsprechenden Anzahl an Durchgangslöchern 9 versehen. In der Darstellung sind Eingänge 12 der ersten Löcher 7 sichtbar, welche in die Durchgangslöcher 9 münden. Vom Rand 32 der Trägerwange 3 aus erstreckt sich in radialer Richtung entlang der Symmetrieachse 24 außerdem ein Durchführungsloch 13, welches koaxial zur Symmetrieachse 24 dem ersten Loch 7 an dem Durchgangsloch 9 radial gegenüberliegt. Die Verlängerung der Symmetrieachse 24 bzw. die Symmetrieachse 15 schneidet die Rotationsachse 5 und geht auf der radial gegenüberliegenden Seite wiederum in die Symmetrieachse 24 über, die dort ein weiteres der Durchgangslöcher 9 durchquert und eine Achse für ein weitere der Löcher 7 und Durchführungslöcher 13 bildet.
5 und 6 - 5 zeigt einen Längsschnitt entlang der Rotationsachse 5 durch die in 4 dargestellte Baugruppe 26 und 6 zeigt die Baugruppe 26 quer entlang der Linie C-C (5). Der Planetenträger 1 besteht aus der Welle 2 und einer Trägerwange 3 und einer Welle-Nabe-Verbindung 4 zwischen der Welle 2 und der Trägerwange 3. Die Welle-Nabe-Verbindung 4 ist in axialer Richtung mittels vier Steckverbindungen 11 gesichert. Die jeweilige Steckverbindung 11 ist jeweils durch die fluchtend zueinander ausgerichteten Löcher 7, 8 und durch den jeweiligen in beiden Löchern 7, 8 steckenden Stift 6 axial gesichert ist. Es liegen sich radial an der Rotationsachse 5 zwei der Steckverbindungen 11 radial gegenüber, wobei die einander gegenüberliegenden Stifte 6 auf der Symmetrieachse 15 koaxial zueinander ausgerichtet sind. Die Symmetrieachsen 15 sind die Verlängerung von jeweils zwei der vorhergehend beschriebenen Symmetrieachsen 24 oder umgekehrt. In den axialen Durchgangslöchern 9 ist der Eingang 12 des ersten Lochs 7 so ausgefüllt, dass jeweils ein in Richtung des Durchgangslochs 9 gerichtetes Ende 16 des Stifts 6 hinter dem Rand des Eingangs 12 radial zurück und somit nicht in das jeweilige Durchgangsloch 9 hinein hervorsteht. Die Trägerwange 3 ist mit einem Durchführungsloch 13 versehen, das randseitig der Trägerwange 3 offen ist, von dem Rand 14 der Trägerwange 3 aus bis zum Rand des Durchgangslochs 9 führt und in das Durchgangsloch 9 so mündet, dass sich das Durchführungsloch 13 und der Eingang 12 des ersten Lochs 7 auf der Symmetrieachse 15 gegenüberliegen.
7, 8 und 8a - Mit den 7, 8 und 8a sind einzelne Schritte eines Verfahrens zur Herstellung der zuvor beschriebenen Welle-Nabe-Verbindung 4 beschrieben.

7 - Zunächst wird die Trägerwange 3 auf die Welle 2 zur Bildung der Formschlussverbindung 10 mit der Welle-Nabe-Verbindung 4 aufgesetzt. Danach werden die Durchführungslöcher 13, die ersten Löcher 7 und die zweiten Löcher 8 entlang der Symmetrieachse 15 gebohrt, wobei der Bohrer (nicht dargestellt) quer radial zur Rotationsachse 5 durch das jeweilige Durchgangsloch 9 hindurchgeführt wird. Die Durchführungslöcher 13 und die ersten Löcher 7 sind Durchgangslöcher. Das zweite in der Welle 2 ausgebildete Loch 8 ist ein Sackloch.
8 - Auf den jeweiligen Symmetrieachsen 15 werden die Stifte 6 ausgerichtet und in Richtung der Pfeile auf die Rotationsachse 5 zu in die Löcher 7 und 8 eingeführt bzw. eingepresst. Jeder Stift 6 wird zunächst durch das jeweilige Durchführungsloch 13 und das Durchgangsloch 9 hindurch geführt (nicht dargestellt) und anschließend in die Löcher 7 und 8 gesteckt, wodurch die Welle-Nabe-Verbindung 4 gemäß der Darstellung nach 8a mittels der Steckverbindung 11 axial gesichert ist.
Bezugszeichenliste

1: Planetenträger
2: Welle
3: Trägerwange
4: Welle-Nabe-Verbindung
5: Rotationsachse
6: Stift
7: Loch
8: Loch
9: Durchgangsloch
10: formschlüssige Verbindung
11: Steckverbindung
12: Eingang
13: Durchführungsloch
14: Rand
15: Symmetrieachse
16: Ende des Stiftes
17: Planetenbolzen
18: Planetenrad
19: Planetenlager
20: Planetengetriebe
21: Trägerwange
22: Durchgangsloch
23: Flansch
24: Symmetrieachse
25: Fügezone
26: Baugruppe
27: Abflachung
28: Abflachung
29: Nabe
30: innenzylindrischer Abschnitt
31: außenzylindrischer Abschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 112012000461 B4 [0002]
DE 102012223226 A1 [0003]

Claims

Planetenträger (1) zumindest bestehend aus einer Welle (2) und einer Trägerwange (3) und einer Welle-Nabe-Verbindung (4) zwischen der Welle (2) und der Trägerwange (3), wobei die Welle-Nabe-Verbindung (4) eine Drehmomente um eine Rotationsachse (5) der Welle (2) übertragende formschlüssige Verbindung (10) zwischen der Welle (2) und der Trägerwange (3) in Umfangsrichtung um eine Rotationsachse (5) der Welle (2) aufweist, welche zumindest in axialer Richtung mittels wenigstens einer Steckverbindung (11) gesichert ist, und wobei die Steckverbindung (11) durch wenigstens in zwei fluchtend zueinander ausgerichteten Löcher (7, 8) und durch einen in beiden Löchern (7, 8) steckenden Stift (6) axial gesichert ist.
Planetenträger nach Anspruch 1, in welcher die Trägerwange (3) mit axialen Durchgangslöchern (9) versehen ist, und ein erstes Loch (7) der beiden Löcher (7, 8) in der Trägerwange (3) und das andere Loch (8) der beiden Löcher (7, 8) in der Welle (2) ausgebildet ist und wobei ein Eingang (12) des ersten Lochs (7) in dem Durchgangsloch (9) so ausgebildet ist, dass das erste Loch (7) an dem Eingang (12) in das Durchgangsloch (9) mündet und wobei ein in Richtung des Durchgangslochs (9) gerichtetes Ende (16) des Stifts (6) hinter dem Eingang (12) radial zurücksteht.
Planetenträger nach Anspruch 2, in welcher ein die Trägerwange (3) mit einem Durchführungsloch (13) versehen ist, welches randseitig der Trägerwange (3) offen ist, von einem Rand (14) der Trägerwange (3) in das Durchgangsloch (9) führt und welches in das Durchgangsloch (9) so mündet, dass sich das Durchführungsloch (13) und der Eingang (12) an dem Durchgangsloch (9) einander auf einer gemeinsamen Symmetrieachse (15) gegenüberliegen, wobei die Löcher (7, 8), das Durchführungsloch (13) und der Stift (6) koaxial auf der Symmetrieachse (15) zueinander ausgerichtet sind.
Verfahren zur Herstellung der Welle-Nabe-Verbindung (4) für den Planetenträger (1) nach Anspruch 3, mit dem die Trägerwange (3) auf die Welle (2) zur Bildung eines Formschlusses der Welle-Nabe-Verbindung (4) aufgesetzt und mittels der Steckverbindung (11) derart gesichert wird, dass der Stift (6) zuerst entlang der Symmetrieachse (15) durch das Durchführungsloch (13), dann durch das Durchgangsloch (9) in das erste Loch (7) hindurchgeschoben und schließlich in dem zweiten Loch in einer finalen Stellung positioniert wird.
Planetengetriebe (20) mit einem Planetenträger (1) nach Anspruch 1, zumindest mit Planetenbolzen (17), Planetenrädern (18) und Planetenlagern (19), wobei die Planetenbolzen (17) in Durchgangslöchern (9) einer Trägerwange (3) des Planetenträgers (1) sitzen und wobei die Planetenräder (18) mittels der Planetenlager (19) auf den Planetenbolzen (17) gelagert sind, wobei der Stift (6) mit einem in einem Durchgangsloch (9) sitzenden Planetenbolzen (17) in eine radiale Richtung gehalten und gesichert ist.