DE10357928A1 - Compact connection between gear shaft and pinion - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Verbindung zwischen einer Abtriebswelle 13 und einem Ritzel 23 vorgeschlagen, welche sehr kleine Ritzeldurchmesser D¶a¶ ermöglicht. Infolgedessen sind die von der Abtriebswelle 13 zu übertragenden Drehmomente bei sonst gleichen Randbedingungen geringer, was sich vorteilhaft auf Baugröße und Herstellungskosten des Getriebes auswirkt.It is proposed a connection between an output shaft 13 and a pinion 23, which allows very small pinion diameter D¶a¶. As a result, the torque to be transmitted from the output shaft 13 are smaller under otherwise identical boundary conditions, which has an advantageous effect on the size and manufacturing costs of the transmission.

Description

Die Erfindung geht aus von einer drehbar gelagerten Welle mit einem Ritzel.The The invention is based on a rotatably mounted shaft with a Pinion.

Üblicherweise erfolgt die Verbindung zwischen einer Welle und einem Ritzel am Außendurchmesser der Welle oder über einen Flansch. Dadurch ergeben sich relativ große Ritzeldurchmesser. Wenn die auf das Ritzel in tangentialer Richtung wirkenden äußeren Kräfte vorgegeben sind, resultieren aus dem großen Ritzeldurchmesser große Drehmomente, die auf die Welle und das Getriebe wirken. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Ritzel eine Zahnstange antreibt, die einen Gegenstand in vertikaler Richtung gegen die Schwerkraft verschiebt.Usually the connection between a shaft and a pinion takes place on outer diameter the wave or over a flange. This results in relatively large pinion diameter. If the specified on the pinion in tangential direction acting external forces are, result from the big one Pinion diameter large Torques acting on the shaft and the transmission. This is for example the case when the pinion drives a rack that holds an object displaced in the vertical direction against gravity.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Welle und ein Ritzel so miteinander zu verbinden, dass der Außendurchmesser des Ritzels minimiert wird und infolgedessen die Beanspruchung der Welle verringert wird.Of the Invention is based on the object, a shaft and a pinion so connect together that the outside diameter of the pinion is minimized and as a result reduces the stress on the shaft becomes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer drehbar gelagerten Welle mit einem Ritzel dadurch gelöst, dass die Welle als Hohlwelle ausgebildet ist, dass das Ritzel einen Wellenstumpf aufweist und dass die Hohlwelle und der Wellenstumpf kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind.These Task is according to the invention in a rotatably mounted shaft with a pinion solved by that the shaft is designed as a hollow shaft, that the pinion a stub shaft and that the hollow shaft and the stub shaft frictionally and / or form-fitting connected to each other.

Durch die erfindungsgemäß beanspruchte Ausbildung der Welle als Hohlwelle wird das Ritzel nicht mehr am Außendurchmesser der Welle mit dieser verbunden. Erfindungsgemäß wird der Wellenstumpf mit der Welle dadurch verbunden, dass der Wellenstumpf in die Hohlwelle eingeführt wird. Dort erfolgt eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung von Wellenstumpf und Hohlwelle, wobei der Durchmesser, an dem die Verbindung zwischen Hohlwelle und Wellenstumpf erfolgt, kleiner als der Außendurchmesser der Welle ist. Auch der Außendurchmesser des Ritzels kann kleiner als der Außendurchmesser der Welle gewählt werden. Durch die erfindungsgemäß möglichen kleineren Außendurchmesser des Ritzels können die auf die Welle wirkenden Drehmomente bei sonst gleichen Randbedingungen verringert werden. Dadurch können die Getriebe kompakter, leichter und sehr viel kostengünstiger hergestellt werden.By the invention claimed training the shaft as a hollow shaft, the pinion is no longer on the outside diameter the shaft connected to this. According to the stub shaft is with the shaft connected by the stub shaft in the hollow shaft introduced becomes. There is a positive and / or positive connection of stub shaft and hollow shaft, wherein the diameter at which the Connection between hollow shaft and stub shaft takes place, smaller as the outer diameter the wave is. Also the outside diameter of the pinion can be selected smaller than the outer diameter of the shaft. By the invention possible smaller outer diameter of the pinion can the torques acting on the shaft with otherwise identical boundary conditions be reduced. Thereby can The transmissions are more compact, lighter and much less expensive getting produced.

Da mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Welle als Hohlwelle und der erfindungsgemäßen Verbindung von Wellenstumpf und Hohlwelle eine sehr kompakte Bauweise realisierbar ist, können auch bestehende Getriebekonstruktionen in der Regel ohne größere konstruktive Änderungen in erfindungsgemäßer Weise modifiziert werden. Dadurch kann die Erfindung auch bei bereits in Serie gefertigten Getrieben ohne größeren Aufwand eingeführt werden.There with the inventive design of Shaft as a hollow shaft and the inventive compound of stub shaft and hollow shaft a very compact design is feasible, too Existing transmission designs usually without major structural changes in accordance with the invention be modified. As a result, the invention can also already mass-produced gears can be introduced without much effort.

Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hohlwelle und der Wellenstumpf durch einen Presssitz, insbesondere einen Querpresssitz oder einen Ölpresssitz, kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Alternativ können die Hohlwelle und der Wellenstumpf auch durch einen Schrumpfsitz oder einen Kegelsitz kraftschlüssig miteinander verbunden sein. Durch diese Ausführungsvarianten können die an sich bekannten Vorzüge dieser kraftschlüssigen Verbindungen auch bei dem erfindungsgemäßen Getriebe nutzbringend eingesetzt werden.at A variant of the invention is provided that the hollow shaft and the stub shaft by a press fit, in particular a transverse press fit or an oil press seat, force fit connected to each other. Alternatively, the hollow shaft and the Stub shaft also by a shrink fit or a conical seat force fit be connected to each other. By these embodiments, the known benefits this non-positive Compounds used useful in the transmission according to the invention become.

Es ist jedoch auch ohne Weiteres möglich, dass die Hohlwelle und der Wellenstumpf durch eine Keilwellenverbindung, ein Vielnutprofil, ein Kerbzahnprofil, eine Evolventenzahnverbindung oder ein Polygonprofil miteinander verbunden sind. Welcher dieser form- und kraftschlüssigen Verbindungen zwischen der Hohlwelle und dem Wellenstumpf im Einzelfall gewählt wird, hängt von den sonstigen Randbedingungen ab und ist für einen Fachmann auf dem Gebiet des Maschinenbaus ohne erfinderisches Zutun im Einzelfall zu entscheiden.It However, it is also readily possible that the hollow shaft and the stub shaft by a splined connection, a Vielnutprofil, a serrated profile, an involute tooth connection or a polygon profile are connected together. Which of these positive and non-positive Connections between the hollow shaft and the stub shaft in the individual case chosen will hang from the other boundary conditions and is for a specialist in the field of mechanical engineering without inventive step to decide in individual cases.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Welle und des Ritzels sowie deren Verbindung können sowohl auf der Abtriebsseite eines Getriebes als auch auf der Antriebsseite eines Getriebes bei Bedarf eingesetzt werden.The inventive design the shaft and the pinion and their connection can both on the output side of a gearbox as well as on the drive side a gearbox can be used if necessary.

Die erfindungsgemäße Verbindung und Ausgestaltung von Welle und Ritzel ist bei verschiedensten Getriebebauformen, insbesondere jedoch bei Koaxialgetrieben, einsetzbar.The inventive compound and design of shaft and pinion is in a variety of transmission designs, but especially in coaxial transmissions, can be used.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäß beanspruchte Lösung einsetzbar, wenn das Ritzel mit einer Zahnstange im Eingriff ist. In diesem Fall ist nämlich die Belastung des Getriebes mit Drehmomenten um so geringer, je kleiner der Durchmesser des Ritzels ist. Da mit der erfindungsgemäß beanspruchten Lösung der Durchmesser des Ritzels gegenüber herkömmlichen Verbindungen von Ritzel und Welle verringert werden kann, kann die Belastung des Getriebes in diesem besonderen Anwendungsfall sehr wirksam reduziert werden.Especially Advantageously, the solution claimed according to the invention can be used, when the pinion is engaged with a rack. In this Case is the load of the transmission with torques the lower, depending smaller is the diameter of the pinion. As claimed with the invention solution the diameter of the pinion over conventional compounds of pinion and Shaft can be reduced, the load of the gearbox in be reduced very effectively in this particular application.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further Advantages and advantageous embodiments of the invention are the subsequent drawing, the description and the claims can be removed.

Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the drawing, the description and the claims disclosed Features can both individually and in any combination with each other invention essential be.

Zeichnungdrawing

Die einzige Figur zeigt ein Planetengetriebe im Schnitt an dessen Abtriebswelle ein Ritzel in erfindungsgemäßer Weise befestigt ist.The single figure shows a planetary gear in section at the output shaft a pinion according to the invention is attached.

In der einzigen Figur ist ein in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 versehenes Planetengetriebe geschnitten und stark vereinfacht dargestellt. Ein Gehäuse des Planetengetriebes 1 ist in 1 nicht dargestellt. Das Planetengetriebe 1 umfasst eine Eingangswelle 3 mit einem Sonnenrad 5, welches mit mehreren Planetenrädern 7, von denen nur eines in der Figur sichtbar ist, kämmt.In the single figure is a in its entirety by the reference numeral 1 provided planetary gear cut and shown greatly simplified. A housing of the planetary gear 1 is in 1 not shown. The planetary gear 1 includes an input shaft 3 with a sun wheel 5 , which with several planet wheels 7 of which only one is visible in the figure, combs.

Die Planetenräder 7 sind auf einem Planetenträger 9 drehbar gelagert. Bei dem in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Planetenrad 7 auf einem Bolzen 11 drehbar gelagert, der wiederum am Planetenträger 9 befestigt ist.The planet wheels 7 are on a planet carrier 9 rotatably mounted. In the embodiment shown in the single figure is the planetary gear 7 on a bolt 11 rotatably mounted, which in turn on the planet carrier 9 is attached.

Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Abtriebswelle 13 einstÜckig mit dem Planetenträger 9 ausgebildet. Die Abtriebswelle 13 ist als Hohlwelle mit einer zentrischen Sacklochbohrung 15 ausgebildet.In the embodiment shown in the figure is an output shaft 13 in one piece with the planet carrier 9 educated. The output shaft 13 is as a hollow shaft with a central blind hole 15 educated.

Der Planetenträger 9 und die Abtriebswelle 13 sind durch Lager 17 und 19 in dem nicht dargestellten Gehäuse des Planetengetriebes 1 drehbar gelagert.The planet carrier 9 and the output shaft 13 are through bearings 17 and 19 in the housing, not shown, of the planetary gear 1 rotatably mounted.

In der Sacklochbohrung 15 ist ein Wellenstumpf 21 eines Ritzels 23 kraftschlüssig aufgenommen. Das Ritzel 23 kämmt zum Beispiel mit einer Zahnstange 25. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Abtriebswelle 13 und dem Wellenstumpf 21 erfolgt durch ein Spannelement 27, welches außen auf einen Absatz 29 der Abtriebswelle 13 aufgeschoben wird, hergestellt.In the blind hole 15 is a stub shaft 21 a pinion 23 positively received. The pinion 23 meshes with a rack, for example 25 , The frictional connection between the output shaft 13 and the stub shaft 21 done by a clamping element 27 which is outside on a heel 29 the output shaft 13 postponed, produced.

Das Spannelement 27 besteht aus einer Spannhülse 31, die mit ihrem Innendurchmesser spielfrei an dem Absatz 29 der Abtriebswelle 13 aufgenommen ist. An ihrem Außendurchmesser ist die Spannhülse 31 doppelt kegelstumpfförmig ausgebildet, die Spannhülse 31 in ihrer Mitte den größten Durchmesser aufweist. Von beiden Seiten sind auf die Spannhülse 31 Spannscheiben 33 aufgeschoben, deren Innendurchmesser ebenfalls konisch ist und mit den kegelstumpfförmigen Außendurchmesser der Spannhülse 31 zusammenwirkt. Wenn nun die Spannscheiben 33 durch nur vereinfacht dargestellte Zugschrauben 35 zusammengezogen werden, wird wegen der schrägen Kontaktfläche zwischen den Spannscheiben 33 und der Spannhülse 31 eine Kraft in radialer Richtung von der Spannhülse 31 auf den Absatz 29 der Abtriebswelle 13 übertragen. Daraus resultiert eine Durchmesserverringerung der Abtriebswelle 13 im Bereich des Absatzes 29 und es entsteht eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Abtriebswelle 13 und dem Wellenstumpf 21 des Ritzels 23. Durch diese kraftschlüssige Verbindung können große Drehmomente sicher zwischen dem Ritzel 23 und der Abtriebswelle 13 übertragen werden.The tensioning element 27 consists of a clamping sleeve 31 , with their inner diameter backlash on the heel 29 the output shaft 13 is included. At its outer diameter is the clamping sleeve 31 double frustoconical, the clamping sleeve 31 has the largest diameter in its center. From both sides are on the clamping sleeve 31 spring washers 33 deferred, the inner diameter is also conical and with the frustoconical outer diameter of the clamping sleeve 31 interacts. Now if the clamping washers 33 by simply illustrated pull screws 35 be contracted, because of the oblique contact surface between the clamping discs 33 and the clamping sleeve 31 a force in the radial direction of the clamping sleeve 31 on the heel 29 the output shaft 13 transfer. This results in a diameter reduction of the output shaft 13 in the area of the paragraph 29 and there is a frictional connection between the output shaft 13 and the stub shaft 21 of the pinion 23 , Through this non-positive connection, large torques can safely between the pinion 23 and the output shaft 13 be transmitted.

Es liegt auf der Hand, dass die Erfindung nicht auf die exemplarisch dargestellte und beschriebene Verbindung zwischen dem Wellenstumpf 21 und der Sacklochbohrung 15 der Abtriebswelle 13 beschränkt ist. Vielmehr können alle kraftschlüssigen oder formschlüssigen Verbindungen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft sind solche Verbindungen, die eine lösbare Verbindung zwischen Wellenstumpf 21 und Abtriebswelle 13 ermöglichen. In Einzelfällen kann es jedoch auch vorteilhaft sein, eine unlösbare Verbindung, beispielsweise durch Schweißen oder ein anderes stoffschlüssiges Fügeverfahren, einzusetzen.It is obvious that the invention is not limited to the example illustrated and described connection between the stub shaft 21 and the blind hole 15 the output shaft 13 is limited. Rather, all frictional or positive connections that are known from the prior art can be used. Particularly advantageous are those compounds which have a detachable connection between the stub shaft 21 and output shaft 13 enable. In individual cases, however, it may also be advantageous to use a non-detachable connection, for example by welding or another cohesive joining method.

Durch die erfindungsgemäße Übertragung des Drehmoments der Abtriebswelle 13 auf das Ritzel 23 über die Sacklochbohrung 15 und den Wellenstumpf 21, kann der Außendurchmesser Da des Ritzels 23 kleiner als der Außendurchmesser der Abtriebswelle 13 sein. Infolgedessen genügt ein relativ kleines Drehmoment der Abtriebswelle 13 um eine vorgegebene Kraft auf die Zahnstange 25 zu übertragen. Da die Baugröße und die Herstellungskosten eines Getriebes in entscheidendem Maße von dem von der Abtriebswelle 13 übertragenen Drehmoment abhängt, ergibt sich durch die erfindungsgemäß mögliche Verringerung des Außendurchmessers Da des Ritzels 23 ein großer wirtschaftlicher Vorteil.By the inventive transmission of the torque of the output shaft 13 on the pinion 23 over the blind hole 15 and the stub shaft 21 , the outer diameter D a of the pinion 23 smaller than the outer diameter of the output shaft 13 be. As a result, a relatively small torque of the output shaft is sufficient 13 by a given force on the rack 25 transferred to. Since the size and the manufacturing cost of a transmission to a significant extent from that of the output shaft 13 transmitted torque depends, results from the present invention possible reduction of the outer diameter Da of the pinion 23 a big economic advantage.

Es versteht sich von selbst, dass die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Verbindung von einer Welle mit einem Ritzel nicht auf Abtriebswellen 13 beschränkt sind. Bei Bedarf können selbstverständlich auch die Antriebswelle eines Getriebes oder jede andere Welle, die mit einem Ritzel drehfest verbunden werden soll, in der erfindungsgemäßen Weise ausgestaltet werden. Schutz soll auch für diese Ausführungsformen und Anwendungen beansprucht werden. Es versteht sich weiter von selbst, dass die Erfindung nicht auf die Anwendung im Zusammenhang mit Planetengetrieben mit einem Planetengetriebe 1 beschränkt ist, sondern überall dort, wo ein möglichst kleines Ritzel mit einer Welle verbunden werden soll, vorteilhaft eingesetzt werden kann.It goes without saying that the inventive design of the connection of a shaft with a pinion not on output shafts 13 are limited. If necessary, of course, the drive shaft of a transmission or any other shaft which is to be rotatably connected to a pinion, be configured in the inventive manner. Protection should also be claimed for these embodiments and applications. It goes without saying that the invention is not applicable to the application in connection with planetary gears with a planetary gear 1 is limited, but wherever there is a pinion as small as possible to be connected to a shaft, can be used advantageously.

Claims (9)

Drehbar gelagerte Welle und mit einem Ritzel, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle als Hohlwelle (13) ausgebildet ist, dass das Ritzel (23) einen Wellenstumpf (21) aufweist, und dass die Hohlwelle (13) und der Wellenstumpf (21) kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind.Rotatably mounted shaft and with a pinion, characterized in that the shaft as a hollow wave ( 13 ) is formed, that the pinion ( 23 ) a stub shaft ( 21 ), and that the hollow shaft ( 13 ) and the stub shaft ( 21 ) are non-positively and / or positively connected with each other. Welle mit Ritzel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (13) und der Wellenstumpf (21) durch einen Presssitz, insbesondere einen Querpresssitz oder einen Ölpresssitz oder mit Hilfe eines Spannelements (27), kraftschlüssig miteinander verbunden sind.Shaft with pinion according to claim 1, characterized in that the hollow shaft ( 13 ) and the stub shaft ( 21 ) by a press fit, in particular a transverse press fit or an oil press fit or by means of a clamping element ( 27 ), are positively connected with each other. Welle mit Ritzel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (13) und der Wellenstumpf (21) durch einen Schrumpfsitz oder einen Kegelsitz kraftschlüssig miteinander verbunden sind.Shaft with pinion according to claim 1, characterized in that the hollow shaft ( 13 ) and the stub shaft ( 21 ) are non-positively connected by a shrink fit or a conical seat. Welle mit Ritzel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (13) und der Wellenstumpf (21) durch eine Keilwellenverbindung, ein Vielnutprofil, eine Evolventenzahnverbindung, eine Kerbzahnverbindung oder ein Polygonprofil miteinander verbunden sind.Shaft with pinion according to claim 1, characterized in that the hollow shaft ( 13 ) and the stub shaft ( 21 ) are interconnected by a spline connection, a Vielnutprofil, a involute tooth connection, a splined connection or a polygonal profile. Welle mit Ritzel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle als Abtriebswelle (13) ausgebildet ist, und dass das Ritzel (23) als Abtriebsritzel ausgebildet ist.Shaft with pinion according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft as the output shaft ( 13 ) is formed, and that the pinion ( 23 ) is designed as a driven pinion. Welle mit Ritzel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle als Abtriebswelle eines Getriebes ausgebildet ist, und dass das Ritzel als Abtriebsritzel ausgebildet ist.Shaft with pinion according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the shaft as the output shaft of a transmission is formed, and that the pinion is designed as a driven pinion. Welle mit Ritzel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Koaxialgetriebe ist.Shaft with pinion according to claim 6, characterized in that that the gearbox is a coaxial gearbox. Welle mit Ritzel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Planetengetriebe (1) ist.Shaft with pinion according to claim 7, characterized in that the transmission is a planetary gear ( 1 ). Welle mit Ritzel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel () mit einer Zahnstange (25) im Eingriff ist.Shaft with pinion according to one of the preceding claims, characterized in that the pinion (10) is provided with a toothed rack (10). 25 ) is engaged.
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