DE10207398A1

DE10207398A1 - Getriebe

Info

Publication number: DE10207398A1
Application number: DE10207398A
Authority: DE
Inventors: Juergen Megerle
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: DE10207398B4

Abstract

Getriebe, wobei die abtriebsseitige Welle mittels mindestens einer Lagerkombination in einem Gehäuseteil des Getriebes gelagert ist, wobei zum Verspannen dieser Lagerkombinationen eine Einstellmutter mit der Welle lösbar verbindbar ist, und wobei mit der Wellenmutter eine Gewindemutter lösbar verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe.
Aus der DIN 981 sind Nutmuttern bekannt, die zum Einstellen von Lagerkombinationen benutzt werden. Diese Nutmuttern können mit Hilfe von Spannsätzen, die aus den Seiten 4 bis 6 des Katalogs der Firma SFERO aus Frankreich bekannt sind, oder mit Sicherungsblechen nach DIN 5406 gegen Losdrehen dauerhaft verspannt oder gesichert werden.
Diese Lösungen sind nicht nur aufwendig und kostspielig sondern benötigen auch ein großes Bauvolumen, weil zum Abdichten vor oder nach der Nutmutter ein Wellendichtring oder ein anderes Dichtelement im Gehäuse vorzusehen ist. Auch das Nachbearbeiten, insbesondere Schleifen der Dichtungsfläche auf der Welle ist aufwendig und teuer.
Aus der DE 36 11 251 A1 ist eine Spannmutter bekannt, die auf ein Gewinde einer drehbar gelagerten Welle aufschraubbar ist. Dabei wird die Spannmutter gesichert durch Sicherungsschrauben, die in eine V-förmige Ringnut eingebracht sind. Allerdings sind die Gewinde schräg gegen die Achse orientiert und daher nur mit großem Aufwand herzustellen. Aus diesem Grunde ist die Vorrichtung auch kostspielig. Wegen dieser schrägen Richtung benötigt die Spannmutter axial viel Platz. Dies ist besonders nachteilig bei Vorrichtungen, die bei kleinem Bauvolumen eine hohe Leistung umsetzen sollen.
Aus dem Lehrbuch, Konstruktionselemente, Vogel Verlag, 2. Auflage, aus dem Jahre 1994 ist aus Seite 15 eine Formpaarung unter Punkt 2 bekannt, bei der zur Verdrehsicherung eine Stiftschraube verwendet wird. Nachteilig ist bei dieser dem Fachmann bekannten Art der Verdrehsicherung, dass erst nach der Herstellung der entsprechenden gesamten Vorrichtung und erst nach dem Einstellen von - je nach Vorrichtung - Abständen, Kräften und/oder Drehmomenten die Gewindebohrung für die Stiftschraube einzubringen ist. Dies ist bei einem im Allgemeinen kompliziert geformten Getriebe nur in äußerst aufwendiger und somit kostspieliger Weise ausführbar, insbesondere kann der Ort zum Anbringen der Stiftschraube auch schwer zugänglich sein. Außerdem ist bei Demontage, beispielsweise bei Wartungsarbeiten oder Reparaturarbeiten, oft ein neues Einstellen erforderlich. Dabei ist aber nicht mehr der alte Verdrehwinkel gegeben und es muss somit eine neue Bohrung, insbesondere im Bereich der alten Bohrung angebracht werden. Dies ist nur aufwendig durchführbar oder sogar teilweise undurchführbar mit den üblichen Mitteln. Bei diesem nachträglichen Einbringen von Gewindebohrungen entstehen außerdem Späne, die die Vorrichtung gefährden können, beispielsweise durch Verschmutzung der Lager oder des Innenraumes mit miteinander im Eingriff stehenden Verzahnteilen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe möglichst kompakt und kostengünstig weiterzubilden, das zusätzlich schnell und einfach zu montieren ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Getriebe nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wesentliche Merkmale der Erfindung bei dem Getriebe sind, dass eine Welle mittels mindestens einer Lagerkombination in einem Gehäuseteil des Getriebes gelagert ist, wobei zum Verspannen dieser Lagerkombinationen eine Wellenmutter mit der Welle lösbar verbindbar ist, und wobei die Wellenmutter mit mindestens einer im Wesentlichen axial orientierten Stiftschraube als Verdrehsicherung lösbar verbindbar ist, und wobei nur die Wellenmutter mit mindestens einer Gewindebohrung zur Aufnahme der Stiftschrauben versehen ist
Wesentlicher Vorteil ist dabei, dass nur die Wellenmutter mit einer Bohrung für die Stiftschrauben versehen ist. Diese Bohrungen werden also beim Fertigen der Wellenmutter in diese eingebracht. Somit können die Späne, die beim Einbringen der Bohrung entstehen, beseitigt und die Wellenmutter gereinigt werden. Vorteiligerweise besteht bei der derartigen Fertigungsmethode keine Gefahr, dass Späne Teile des Getriebes, wie beispielsweise Lager oder Verzahnteile, beeinträchtigen oder zerstören. Darüber hinaus wird eine wesentliche Kosteneinsparung erzielt, weil die Bohrung für die Stiftschrauben nicht an dem im Allgemeinen kompliziert geformten Getriebe an insbesondere schwer zugänglicher Stelle eingebracht werden muss, sondern schon beim Fertigen der Wellenmutter in diese in einfacher und kostengünstiger Weise einbringbar ist.
Weiter ist von Vorteil, dass ein Nachstellen der Vorspannung für die Lagerkombination ermöglicht ist. Weil nämlich in das Gewinde der Welle beziehungsweise die Welle kein Einbringen einer Bohrung notwendig ist, ist auch eine Demontage, also Abschrauben der Wellenmutter, und wiederholte Verwendung, also wieder Aufschrauben der Wellenmutter, in einfacher Weise ermöglicht. Gleiches gilt für eine Nachstellen oder Neueinstellen der Vorspannung für die Lagerkombination. Wenn die Wellenmutter nach diesem Wiederaufschrauben, Nachstellen oder Neueinstellen eine andere Winkellage aufweist, ist keine erneute Bohrung notwendig, sondern das bloße Einschrauben der Stiftschrauben in ihre Bohrungen führt wieder zu einer Verdrehsicherung. Dabei verformt die Stiftschraube an der neuen Einschraubposition das Gewinde der Welle und bildet somit eine feste Verdrehsicherung für die Wellenmutter.
Weiter ist von Vorteil, dass das Getriebe möglichst kompakt und kostengünstig ausführbar ist, wobei das Getriebe zusätzlich schnell und einfach zu montieren ist. Insbesondere sind die Stiftschrauben axial orientiert. Somit ist die Wellenmutter mit einer geringen axialen Baulänge ausführbar. Außerdem ist die Wellenmutter als Lauffläche für einen Wellendichtring verwendbar und somit die Baulänge des Getriebes reduziert. Darüber hinaus ist die Wellenmutter nicht nur als kostengünstige Dichtungsfläche vorgesehen sondern auch in Zusammenwirkung mit den Stiftschrauben als Sicherung gegen Losdrehen, insbesondere auch gegen Abbau der Vorspannung für die Lagerkombinationen. Somit entfällt auch insbesondere ein aufwendiges Nachbearbeiten der Welle.
Wie schon oben angedeutet wird bei einer bevorzugten Ausführung die Gewindebohrung zur Aufnahme der Stiftschrauben in die Wellenmutter beim Fertigen der Wellenmutter eingebracht wird, also vor dem lösbaren Verbinden, insbesondere Einschrauben, der Wellenmutter mit der Welle. Von Vorteil ist dabei, dass die Bohrung in einfacher und kostengünstiger Weise schon vor dem Zusammenbau des Getriebes in die Wellenmutter einbringbar ist und somit das Getriebe schützbar ist vor Spänen, die beim Bohren und/oder Gewindeschneiden entstehen können.
Insbesondere ist bei exakt axialer Orientierung der Stiftschrauben die Fertigung der Gewindebohrungen einfacher ausführbar wegen der radial orientierten Ansatzfläche. Dabei wird unter radialer Fläche eine Fläche verstanden, die die axiale Richtung als Normalenrichtung aufweist. Bei den genannten, leicht von der axialen Richtung abweichenden Stiftschrauben ist die erzielbare Überdeckung größer und somit die Verdrehsicherung stärker.
Bei einer bevorzugten Ausführung verformt die Stiftschraube im Bereich der lösbaren Verbindung zwischen Wellenmutter und Welle Material der Welle. Insbesondere verformt die Stiftschraube Teilbereiche eines zum Aufschrauben der Wellenmutter in die Welle eingeschnittenen Gewindes verformt. Von Vorteil ist dabei, dass keine Späne entstehen und somit keine Gefährdung von weiteren Komponenten, wie Lager oder Verzahnteile auftreten. Außerdem ist ein Nachstellen oder Neueinstellen der Vorspannung möglich, da die Position der Stiftschrauben am Umfang der Welle nicht unveränderlich ist sondern je nach Bedarf wählbar ist. Das verformende "Eingraben" des Gewindestiftes der Stiftschraube ist an jeder Position am Umfang der Welle gleichermaßen ermöglicht. Die Position am Umfang der Wellenmutter ist festgelegt durch die Positionierung der Bohrung.
Bei einer bevorzugten Ausführung ist das Getriebe ein Planetengetriebe. Insbesondere ist die Welle auch als Planetenträger ausgebildet. Dabei sind die Planetenräder und zugehörigen Planetenbolzen auf einem größeren Durchmesser angeordnet als der Außendurchmesser der abtriebsseitigen Welle. Wenn also nun die abtriebsseitige Welle auch als Planetenträger ausgebildet ist, trägt diese Welle verschiedene Durchmesser. Somit ist es besonders einfach und wenig aufwendig, im Bereich der Durchmesserreduktion einen Absatz zu fertigen. Dieser aber ist erfindungsgemäß mittels Zusammenwirken mit der Wellenmutter zum vorstehend beschriebenen Verspannen wirksam. Der hier beschriebene Vorteil bezieht sich besonders auf Planetengetriebe. Insbesondere bei Planetengetrieben ist eine kompakte Ausführung von Bedeutung. Außerdem ist der notwendige Planetenträger zum Verspannen der Lagerkombinationen verwendbar, also ist kein zusätzliches Teil notwendig. Von Vorteil ist außerdem, dass die Teilezahl gering ausführbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführung weist die Welle einen Absatz A auf, der zum Verspannen der Lagerkombinationen mit der Wellenmutter zusammenwirkt. Von Vorteil ist dabei, dass zum Vorspannen der Lagerkombinationen nur wenige Teile notwendig sind und der Absatz A besonders einfach zu fertigen ist.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführung ist die Welle als eintriebsseitige Welle eines Getriebes ausgebildet und trägt eine Ritzelverzahnung oder eine Sonnenradverzahnung. Auch hier ist vorteiligerweise die Erfindung verwendbar. Dabei ist der genannte Absatz entweder auf der Welle anbringbar oder die Verzahnung ist selbst als Absatz zum vorstehend beschriebenen Verspannen verwendbar.
Bei einer bevorzugten Ausführung ist die lösbare Verbindung eine Schraubverbindung. Von Vorteil ist dabei, dass das Getriebe ohne besonderen Aufwand demontierbar oder die Spannung für die Lagerkombination nachjustierbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführung sind zur Abdichtung Dichtmaterialien zwischen die Gewinde der Wellenmutter und der Welle eingebracht. Insbesondere ist als Dichtmaterial Feststoffdichtung, wie Teflonband, und/oder Flüssigdichtung, wie Klebstoffe, eingebracht. Von Vorteil ist dabei, dass das Getriebe kostengünstig und in einfacher Weise abdichtbar ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Bezugszeichenliste 11, 21, 31 Welle
12 Gewindebohrung für Stiftschraube
13, 23, 33 Wellenmutter
14, 24 Wellendichtring
15, 25 Gehäuseteil
16, 17 Lager
18 Planetenrad
19 Sonnenrad
20 Zylinderbohrung
22, 32 Stiftschraube
41, M Außendurchmesser der Stiftschraube, Gewindenenndurchmesser der Stiftschraube
42 Kernlochbohrung für Stiftschraube
∅D Abstand der Stiftschrauben
A Absatz
U Überdeckung
R Radius des Außengewindes
B Abstand Außengewinde zu Kernlochbohrung
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der Fig. 1 ist als erfindungsgemäßes Getriebe ein Planetengetriebe gezeigt.
In der Fig. 2 ist eine räumliche Vorderansicht des Getriebes skizzenhaft gezeigt.
In der Fig. 3 ist ein vergrößerter Ausschnitt mit eingeschraubter Stiftschraube skizziert.
In der Fig. 4a und 4b sind die geometrischen Daten der Stiftschraube und der Gewinde dargestellt.
Bei dem erfindungsgemäßen Planetengetriebe ist der Planetenträger zur Lagerung der Planetenräder 18 abtriebsseitig als Welle 11 ausgebildet und weist dazu verschiedene Durchmesser auf. Das Sonnenrad 19 steht im Eingriff mit den Planetenrädern 18. Am Übergang ist ein Absatz A angebracht, der zum Verspannen der Lagerkombinationen 16 und 17 zusammen mit der Wellenmutter 13 dient. Über die Lagerkombinationen 16 und 17 ist die Welle 11 im Gehäuseteil 15 des Getriebes gelagert. Außerhalb der Lagerkombinationen 16 und 17, also zur abtriebsseitigen Umgebung hin, weist die Welle 11 ein Außengewinde auf, auf das die Wellenmutter 11 mit ihrem Innengewinde aufgeschraubt ist. Somit wird beim Aufschrauben der Abstand zwischen dem Absatz A und der Wellenmutter 11 verringert und auf diese Weise die richtige Spannung für die Lagerkombinationen 16 und 17 eingestellt. Diese Einstellung bleibt während des gesamten Betriebes bis zur Demontage, Wartung oder Entsorgung erhalten, weil mittels der in die Bohrungen 12 eingeschraubten Stiftschrauben eine Formpaarung und eine Verdrehsicherung erreicht ist.
Der Wellendichtring 14 ist im Gehäuseteil 15 des Getriebes vorgesehen und läuft auf dem geschliffenen Außenumfang der Wellenmutter 13.
In der Fig. 2 ist eine räumliche Vorderansicht des Getriebes skizzenhaft gezeigt. Dabei ist die Welle 21 mit ihrem Gewinde angedeutet. Auf dieses Gewinde ist die Wellenmutter 23 aufgeschraubt, die noch Zylinderbohrungen 20 zum Anbringen eines Werkzeugs mit Bolzen aufweist, um das Ein- oder Herausschrauben zu ermöglichen. Zur Verdrehsicherung sind die Stiftschrauben 22 vorgesehen, deren Gewinde zumindest teilweise im Bereich der Gewinde der Wellenmutter 23 und der Welle 21 liegt.
In der Fig. 3 ist ein vergrößerter Ausschnitt mit eingeschraubter Stiftschraube 32 skizziert, die in diesem Ausführungsbeispiel mit Innensechskant ausgeführt ist. Die Wellenmutter 33 ist dabei auf die Welle 31 aufgeschraubt und mittels der Stiftschraube 32 gegen Verdrehen gesichert.
In der Fig. 4a und 4b sind die geometrischen Daten der Stiftschraube und der Gewinde dargestellt. In der Fig. 4a ist der Abstand D zweier auf der Wellenmutter 13 gegenüber liegenden Stiftschrauben gekennzeichnet. Fig. 4b ist entlang des Schnittes A-A gezeichnet. Die Bohrung zur Aufnahme der Stiftschraube mit einem Gewindenenndurchmesser 41, der dem Wert M in der Fig. 4a entspricht, weist einen Kerndurchmesser 42 auf.
Der Außendurchmesser der Stiftschraube oder Gewindenenndurchmesser der Stiftschraube dringt um den Betrag der Überdeckung U in den Bereich der Wellenmutter ein, unterschreitet also den Außendurchmesser des Gewindes der Wellenmutter um den Betrag Überdeckung U.
Wesentlicher Vorteil bei der Erfindung ist, dass die Gewindebohrungen für die Stiftschrauben (22,32) in die Wellenmutter (23,33) schon bei deren Fertigung eingebracht werden können. Denn die Überdeckung U ist derart gering, dass die Stiftschraube sich im Wesentlichen durch Verformung des Materials der Wellenmutter und der Welle einschraubt. Dazu sind die Stiftschrauben (22, 32) aus einem härteren Material gewählt als das Material der Welle.
In den Fig. 4a und 4b liegt der Außendurchmesser des Gewindes der Welle auf dem Radius R = D/2 - M/2 + U. Der Kerndurchmesser 42 der Bohrung für die Stiftschraube weist einen positiven Abstand B zu dem Radius R auf. Vorteilhaft ist ein beispielhafter Abstand von 0.1 mm bis 0.3 mm, weil dabei ein Einschrauben der Stiftschrauben nur ein geringes Drehmoment erforderlich macht, das sogar mittels eines einfachen Werkzeuges, wie beispielsweise Sechskant-Schlüssel, und der bloßen Hand aufbringbar ist. Es entsteht ausschließlich nur die vorstehend beschriebene Verformung
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist auch ein verschwindender Abstand B oder sogar ein negativer Abstand B von bis zu -0.5 mm ausführbar, abhängig von der Gewindesteigung und dem Gewindenenndurchmesser. Eventuell entstehender Abrieb wird im Bereich der Kernbohrung gehalten, da der Gewindestift der Stiftschraube kürzer gewählt ist als die Kernbohrung. Vorteilhaft ist bei diesen Ausführungsbeispielen, dass die Stiftschraube besonders stark verankert und eingegraben ist und daher die Verdrehsicher besonders zuverlässig ausführbar ist. Der wesentliche Vorteil der Erfindung, dass die Bohrung für die Stiftschrauben nur in die Wellenmutter einzubringen ist und die Wiederverwendbarkeit der Verdrehsicherung bei Nachstellen oder Neueinstellen, ist selbstverständlich zusätzlich vorhanden.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird zwischen das Gewinde der Welle und dem Innengewinde der Wellenmutter zur Bindung von eventuell entstehendem Abrieb und/oder zur Sicherung des Gewindestiftes Klebstoff eingebracht.

Claims

1. Getriebe dadurch gekennzeichnet, dass
eine Welle (11, 21, 31) mittels mindestens einer Lagerkombination (16, 17) in einem Gehäuseteil 15 des Getriebes gelagert ist,
wobei zum Verspannen dieser Lagerkombinationen (16, 17) eine Wellenmutter (13, 23, 33) mit der Welle (11, 21, 31) lösbar verbindbar ist,
und wobei die Wellenmutter (13, 23, 33) mit mindestens einer Stiftschraube (22, 32) als Verdrehsicherung lösbar verbindbar ist, wobei die Stiftschrauben (22, 32) in ihrer Orientierung weniger als 15° von der axialen Richtung abweichen,
und wobei nur die Wellenmutter (13, 23, 33) mit mindestens einer Gewindebohrung 12 zur Aufnahme der Stiftschrauben (22, 32) versehen ist.

2. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stiftschrauben (22, 32) axial orientiert sind.

3. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche zum Ansetzen des Werkzeuges zur Fertigung der Gewindebohrungen für die Stiftschrauben (22, 32) die axiale Richtung als Normalenrichtung hat.

4. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebohrung 12 zur Aufnahme der Stiftschrauben (22, 32) in die Wellenmutter (13, 23, 33) beim Fertigen der Wellenmutter (13, 23, 33) eingebracht wird, also vor dem lösbaren Verbinden, insbesondere Einschrauben, der Wellenmutter (13, 23, 33) mit der Welle (11, 21, 31).

5. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stiftschraube (22, 32) im Bereich der lösbaren Verbindung zwischen Wellenmutter (13, 23, 33) und Welle (11, 21, 31) Material der Welle (11, 21, 31) verformt.

6. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stiftschraube (22, 32) Teilbereiche eines zum Aufschrauben der Wellenmutter in die Welle eingeschnittenen Gewindes verformt.

7. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (11, 21, 31) eine abtriebsseitige Welle ist.

8. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Gehäuseteil des Getriebes vorgesehener Wellendichtring 14 auf der Wellenmutter (13, 23, 33) läuft.

9. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Planetengetriebe ist.

10. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (11, 21, 31) einen Absatz A aufweist, der zum Verspannen der Lagerkombinationen (16, 17) mit der Wellenmutter (13, 23, 33) zusammenwirkt.

11. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (11, 21, 31) eine abtriebsseitige Welle ist und auch als Planetenträger ausgebildet ist.

12. Getriebe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine eintriebsseitige Welle ist und mit einer Außenverzahnung, insbesondere Ritzelverzahnung oder Sonnenradverzahnung eines Sonnenrades 19, verbunden ist oder diese aufweist.

13. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe abtriebsseitig mittels eines mit einem Gehäuseteil 15 des Getriebes verbundenen Wellendichtrings 14 abdichtbar ist, wobei der Wellendichtring 14 auf der Wellenmutter (13, 23, 33) läuft.

14. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung Dichtmaterialien zwischen die Gewinde der Wellenmutter (13, 23, 33) und der Welle (11, 21, 31) eingebracht sind.

15. Getriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Dichtmaterialien Feststoffdichtung, wie Teflonband, und/oder Flüssigdichtung, wie Klebstoffe, eingebracht ist.