EP2094416A1 - Anordnung eines bolzens in einer bohrung und verfahren zur positionierung und sicherung des bolzens in der bohrung - Google Patents

Anordnung eines bolzens in einer bohrung und verfahren zur positionierung und sicherung des bolzens in der bohrung

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EP2094416A1
EP2094416A1 EP07821142A EP07821142A EP2094416A1 EP 2094416 A1 EP2094416 A1 EP 2094416A1 EP 07821142 A EP07821142 A EP 07821142A EP 07821142 A EP07821142 A EP 07821142A EP 2094416 A1 EP2094416 A1 EP 2094416A1
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EP
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bore
bolt
disc
pin
groove
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EP07821142A
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Ralf Morlo
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ZF Friedrichshafen AG
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion
    • F16H57/082—Planet carriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K25/00—Uniting components to form integral members, e.g. turbine wheels and shafts, caulks with inserts, with or without shaping of the components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B17/00—Connecting constructional elements or machine parts by a part of or on one member entering a hole in the other and involving plastic deformation
    • F16B17/006—Connecting constructional elements or machine parts by a part of or on one member entering a hole in the other and involving plastic deformation of rods or tubes to sheets or plates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/00—Metal working
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    • Y10T29/49826—Assembling or joining
    • Y10T29/49947—Assembling or joining by applying separate fastener

Definitions

  • the invention relates to an arrangement of a bolt in a bore according to the preamble of claim 1 and a method for positioning and securing the bolt according to the preamble of claim 8.
  • the bolt has on its end face at least one recess, preferably a groove.
  • the groove extends in the direction of a diameter through the center of the end face, ie diametrically.
  • the material of the disc, ie the bore edge is pressed by caulking, so that a positive connection between the pin and disc, ie an anti-rotation results.
  • the groove according to the invention also makes it possible, with the help of a suitable tool to bring the bolt before caulking by turning in a desired angular position - this is possible even at very small diameters.
  • the bolt can thus be twisted like a bolt with a slotted head by means of a screwdriver.
  • the frontal groove according to the invention thus fulfills two functions, namely, on the one hand, the possibility of positioning and, on the other hand, the possibility of preventing rotation due to sticking.
  • a diametrically arranged groove and two, z. B. arranged at right angles or more, z. B. star-shaped grooves may be provided.
  • Possible and within the scope of the invention would also be such recesses or shapes on the face of the bolt, which on the one hand enable the engagement of a tool for turning and on the other hand, the impressing of material of the adjacent edge of the hole in Verstemmen.
  • the invention is particularly advantageous in Planetenradbolzen with oil holes in the form of longitudinal and transverse bores, since they must be aligned before their fixation in their angular position relative to the planet carrier or its guide discs.
  • An advantage of caulking is that the relatively soft material of the planet carrier or the guide plate is displaced in the frontal groove of the planetary pin. The relatively hard material of the planetary bolt is not caulked. The bolt can thus be through hardened.
  • the object of the invention is also achieved by a method having the features of claim 8, wherein a bolt aligned with the end face groove after insertion into the bore or a planet carrier in the holes and is then fixed by caulking, which by axially advancing a Stamp is done.
  • the caulking requires less effort because of the relatively soft material; this results in lower deformation forces, which affect to a lesser extent on an inclination or entanglement of the planet pin axes. By caulking no burrs, which must be subsequently eliminated.
  • Fig. 2c is a plan view, d. H. the front of the bolt.
  • Fig. 1 shows a partially illustrated Planetenradbolzen 1, which is arranged in a bore 2 of a likewise only partially shown guide plate 3 of a planet carrier, not shown.
  • the Planetenradbolzen 1 has a longitudinal axis 1a and an end face 1b, which terminates approximately flush with the outer surface 3a of the guide disc 3 before the final assembly.
  • longitudinal bore 4 and a transverse bore 5 are arranged for the supply of oil from bearing points of the planetary gears, not shown.
  • a groove 6 extending transversely to the longitudinal axis 1 a is worked in, which penetrates the longitudinal bore 4.
  • the arrangement shown in the drawing to the left of the longitudinal axis 1a shows the Planetenradbolzen 1 in its initial position
  • the arrangement shown in the drawing right of the longitudinal axis 1a shows the Planetenradbolzen 1 after caulking by means of a stamping 7 formed as a caulking.
  • the punch 7 has an approximately frustoconical end face 7a and is delivered in the direction of the longitudinal axis 1a, ie it presses on the one hand on a bore 2 surrounding edge region 3b of the guide disc 3 and on the other hand on the end face 1b, which by the advancing movement of the punch 7, 7a is reset.
  • the material of the guide disk 3 is displaced out of the edge region 3b into the end groove 6 - as shown in the drawing.
  • the bolt 1 can be adjusted by rotation about the longitudinal axis 1a by means of a tool, not shown, which engages in the longitudinal groove 6 from the front side, that is brought into a desired angular position. Thereafter, the caulking described above.
  • FIG. 2a, 2b and 2c show the Planetenradbolzen 1 of FIG. 1 as a single part, but only partially as a longitudinal section (Fig. 2a), as a view (Fig. 2b) and as a plan view (Fig. 2c).
  • Fig. 2a shows the profile of the longitudinal groove 6, which is approximately U-shaped.
  • Fig. 2c shows the diametrical arrangement of the end groove 6, d. H. it runs in the direction of a diameter and is thus penetrated by the longitudinal bore 4.
  • Fig. 2b and Fig. 2c show a chamfer 8 on the front side of the planetary gear 1, whereby the assembly is facilitated.
  • the invention is not limited to planetary gear bolt on the embodiment shown above, but also deviations or other embodiments are conceivable, which fulfill the functions of the invention, on the one hand in an adjustability of the bolt and on the other hand in the subsequent rotation. It is of particular importance that the material of the disc or the bore edge caulked, that is plastically deformed and not that material of the Planetenradbolzens, as is the case in the prior art.
  • the material of the disc is usually softer in such arrangements, while the bolt, in particular a Planetenradbolzen, generally has a harder material or is hardened after manufacture.
  • alternative recesses or shapes on the circumference or the end face of the bolt are conceivable, in which the material of the bore edge can flow from outside to inside during caulking.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Bolzens (1) in einer Bohrung (2) einer Scheibe (3), insbesondere eines Planetenradbolzens (1) in einer Führungsscheibe (3) eines Planetenradträgers, wobei der Bolzen (1) durch Verstemmen mit der Scheibe (3) gegen Verdrehen gesichert ist. Es wird vorgeschlagen, dass der Bolzen (1) stirnseitig mindestens eine Vertiefung (6) aufweist, in welche Material (3b) der Scheibe (3) verstemmbar ist.

Description

Anordnung eines Bolzens in einer Bohrung und Verfahren zur Positionierung und Sicherung des Bolzens in der Bohrung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Bolzens in einer Bohrung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Positionierung und Sicherung des Bolzens nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 8.
Bei Planetenradträgem von Planetenradgetrieben ist es bekannt, Bolzen, insbesondere Planetenradbolzen oder Nietbolzen (zur Abstandshalterung) in Bohrungen von Führungsscheiben einzusetzen und mit den Scheiben zu verstemmen. Planetenradbolzen weisen Längs- und Querbohrungen auf, über welche den Lagerstellen der Planetenräder Öl zugeführt wird. Die Planetenradbolzen müssen daher in ihrer Winkelposition im Hinblick auf die Drehrichtung des Planetenträgers ausgerichtet werden, bevor sie durch Verstemmen fixiert werden. Daher sind in den Bohrungen des Planetenträgers Sicken vorgesehen, in welche das Material der Planetenradbolzen zur Verdrehsicherung verstemmt wird. Nachteilig hierbei ist, dass sich die Neigung und Schränkung der Bohrungsachse verändern kann. Das Ausrichten der Bolzen erfolgt bei einer bekannten Methode durch eine Montageeinrichtung, welche in die mittlere Ölbohrung eingreift und den Planetenradbolzen ausrichtet. Diese Methode ist jedoch nur bei größeren Bolzendurchmessern möglich, nicht dagegen bei kleineren Bohrungsdurchmessern.
Durch die EP 1 214 536 B1 wurde ein Planetenradträger bekannt, welcher aus zwei parallel angeordneten Führungsscheiben und diese verbindenden Abstandshaltern in Form von Nietbolzen besteht. Die Nietbolzen weisen stirnseitige Zapfen auf, welche in Bohrungen der Führungsscheiben eingesetzt und anschließend verstemmt werden. Dabei wird das Material des Zapfens radial nach außen und über den Rand der Bohrung gedrückt. Der Nietbolzen sitzt danach fest in der Bohrung und ist sowohl in axialer als auch in tangentialer Richtung fixiert. Planetenradbolzen, welche - wie oben erwähnt - Ölbohrungen aufweisen, werden auf ähnliche Weise mit den Führungsscheiben verstemmt. Nachteilig dabei ist, dass das Material des Planetenbolzens relativ hart ist und sich daher nur mit entsprechendem Kraftaufwand verstemmen lässt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Anordnung der eingangs genannten Art eine einfache Möglichkeit zum Ausrichten des Bolzens in der Bohrung und eine vereinfachte, weniger kostenaufwändige Verdrehsicherung des Bolzens gegenüber der Scheibe zu schaffen. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Positionierung und Verdrehsicherung des Bolzens bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Bolzen auf seiner Stirnseite mindestens eine Vertiefung, vorzugsweise eine Nut aufweist. Vorteilhafterweise verläuft die Nut in Richtung eines Durchmessers durch den Mittelpunkt der Stirnfläche, d. h. diametral. In die äußersten, sich diametral gegenüber liegenden Bereiche der Nut wird das Material der Scheibe, d. h. des Bohrungsrandes durch Verstemmen hineingedrückt, sodass sich ein Formschluss zwischen Bolzen und Scheibe, d. h. eine Verdrehsicherung ergibt. Die erfindungsgemäße Nut erlaubt es ferner, mit Hilfe eines geeigneten Werkzeuges den Bolzen vor dem Verstemmen durch Verdrehen in eine gewünschte Winkelposition zu bringen - dies ist auch bei kleinsten Durchmessern möglich. Der Bolzen kann somit wie ein Schraubbolzen mit geschlitztem Kopf mittels eines Schraubendrehers verdreht werden. Nach dem Verstemmen, welches durch einen geeigneten, in axialer Richtung zuzustellenden Stempel erfolgt, ist kein Entgraten mehr erforderlich - die Stirnfläche des Bolzens schließt bündig mit der Außenfläche der Scheibe ab oder ist gegenüber der Außenfläche der Scheibe leicht nach innen zurückgesetzt. Das Einbringen der Nut in die Stirnseite des Bolzens ist mit nur geringem Fertigungsaufwand verbunden. Die erfindungsgemäße stirnseitige Nut erfüllt somit zwei Funktionen, nämlich einerseits die Möglichkeit der Positionierung und andererseits die Möglichkeit der Verdrehsicherung durch Ver- stemmung. Anstelle einer diametral angeordneten Nut können auch zwei, z. B. rechtwinklig angeordnete oder mehrere, z. B. sternförmig angeordnete Nuten vorgesehen sein. Möglich und im Rahmen der Erfindung liegend wären auch solche Vertiefungen oder Formgebungen auf der Stirnseite des Bolzens, welche einerseits den Eingriff eines Werkzeuges zum Verdrehen und andererseits das Eindrücken von Material des benachbarten Bohrungsrandes beim Ver- stemmen ermöglichen.
Die Erfindung ist insbesondere bei Planetenradbolzen mit Ölbohrungen in Form von Längs- und Querbohrungen vorteilhaft, da diese vor ihrer Fixierung in ihrer Winkelposition gegenüber dem Planetenträger bzw. dessen Führungsscheiben ausgerichtet werden müssen. Vorteilhaft beim Verstemmen ist, dass das relativ weiche Material des Planetenträgers oder der Führungsscheibe in die stirnseitige Nut des Planetenbolzens verdrängt wird. Das relativ harte Material des Planetenbolzens wird nicht verstemmt. Der Bolzen kann somit durchgehärtet werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 8 gelöst, wobei ein Bolzen mit stirnseitiger Nut nach dem Einsetzen in die Bohrung bzw. bei einem Planetenträger in die Bohrungen ausgerichtet und anschließend durch Verstemmen fixiert wird, was durch axiales Zustellen eines Stempels erfolgt. Das Verstemmen erfordert wegen des relativ weichen Materials weniger Kraftaufwand; daraus resultieren geringere Verformungskräfte, die sich in geringerem Umfang auf eine Schrägstellung oder Verschränkung der Planetenbolzenachsen auswirken. Durch das Verstemmen entstehen keine Grate, die anschließend beseitigt werden müssen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt eines Bolzens in einer Bohrung,
Fig. 2a einen Teilschnitt durch den Bolzen gemäß Fig. 1 ,
Fig. 2b eine Teilansicht des Bolzens und
Fig. 2c eine Draufsicht, d. h. die Stirnseite des Bolzens.
Fig. 1 zeigt einen teilweise dargestellten Planetenradbolzen 1 , welcher in einer Bohrung 2 einer ebenfalls nur teilweise dargestellten Führungsscheibe 3 eines nicht dargestellten Planetenradträgers angeordnet ist. Der Planetenradbolzen 1 weist eine Längsachse 1a und eine Stirnseite 1b auf, welche vor der endgültigen Montage etwa bündig mit der Außenfläche 3a der Führungsscheibe 3 abschließt. Im Planetenradbolzen 1 sind eine in Längsrichtung 1a verlaufende Längsbohrung 4 und eine Querbohrung 5 für die Ölversorgung von nicht dargestellten Lagerstellen der Planetenräder angeordnet. In die Stirnfläche 1b ist eine quer zur Längsachse 1a verlaufende Nut 6 eingearbeitet, welche sich mit der Längsbohrung 4 durchdringt. Die in der Zeichnung links von der Längsachse 1a dargestellte Anordnung zeigt den Planetenradbolzen 1 in seiner Ausgangslage, die in der Zeichnung rechts von der Längsachse 1a dargestellte Anordnung zeigt den Planetenradbolzen 1 nach dem Verstemmen mittels eines als Stempel 7 ausgebildeten Verstemmwerkzeuges. Der Stempel 7 weist eine etwa kegelstumpfförmig ausgebildete Stirnseite 7a auf und wird in Richtung der Längsachse 1a zugestellt, d. h. er drückt einerseits auf einen die Bohrung 2 umgebenden Randbereich 3b der Führungsscheibe 3 und andererseits auf die Stirnfläche 1b, welche durch die Zustellbewegung des Stempels 7, 7a zurückgesetzt wird. Gleichzeitig wird das Material der Führungsscheibe 3 aus dem Randbereich 3b in die stirnseitige Nut 6 verdrängt - wie in der Zeichnung dargestellt. Dadurch ergibt sich eine formschlüssige Verbindung zwischen Planetenradbolzen 1 und Führungsscheibe 3, sodass der Planetenradbolzen 1 gegen Verdrehen gesichert und auch in einer axialen Richtung fixiert ist. Vor dem Verstemmen kann der Bolzen 1 durch Verdrehung um die Längsachse 1a mittels eines nicht dargestellten Werkzeuges, welches in die Längsnut 6 von der Stirnseite her eingreift, justiert, d.h. in eine gewünschte Winkelposition gebracht werden. Danach erfolgt das zuvor beschriebene Verstemmen.
Fig. 2a, 2b und 2c zeigen den Planetenradbolzen 1 gemäß Fig. 1 als Einzelteil, jedoch nur teilweise als Längsschnitt (Fig. 2a), als Ansicht (Fig. 2b) und als Draufsicht (Fig. 2c) dargestellt. Für gleiche Teile sind gleiche Bezugszahlen verwendet wie in Fig. 1. Fig. 2b zeigt das Profil der Längsnut 6, welches etwa U-förmig ausgebildet ist. Fig. 2c zeigt die diametrale Anordnung der stirnseitigen Nut 6, d. h. sie verläuft in Richtung eines Durchmessers und wird somit von der Längsbohrung 4 durchdrungen. Fig. 2b und Fig. 2c zeigen eine Fase 8 an der Stirnseite des Planetenradbolzens 1 , wodurch die Montage erleichtert wird.
Die Erfindung ist weder auf Planetenradbolzen noch auf die oben dargestellte Ausführungsform beschränkt, vielmehr sind auch Abweichungen oder andere Ausgestaltungen denkbar, welche die erfindungsgemäßen Funktionen erfüllen, die einerseits in einer Einstellbarkeit des Bolzens und andererseits in der anschließenden Verdrehsicherung liegen. Dabei ist insbesondere von Bedeutung, dass das Material der Scheibe bzw. des Bohrungsrandes verstemmt, d. h. plastisch verformt wird und nicht dass Material des Planetenradbolzens, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist. Das Material der Scheibe ist bei derartigen Anordnungen in der Regel weicher, während der Bolzen, insbesondere ein Planetenradbolzen, im Allgemeinen ein härteres Material aufweist bzw. nach der Fertigung gehärtet wird. Insofern sind auch alternative Vertiefungen oder Formgebungen auf dem Umfang oder der Stirnfläche des Bolzens denkbar, in welche das Material des Bohrungsrandes von außen nach innen beim Verstemmen hineinfließen kann. Bezugszeichen
1 Planetenbolzen
1a Längsachse
1b Stirnfläche
2 Bohrung
3 Führungsscheibe
3a Außenseite
3b Randbereich
4 Längsbohrung
5 Querbohrung
6 stirnseitige Nut
7 Stempel
7a Stirnbereich
8 Fase

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung eines Bolzens (1) in einer Bohrung (2) einer Scheibe (3), insbesondere eines Planetenradbolzens (1) in einer Führungsscheibe (3) eines Planetenradträgers, wobei der Bolzen (1) durch Verstemmen mit der Scheibe (3) gegen Verdrehen gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (1) stirnseitig mindestens eine Vertiefung (6) aufweist, in welche Material (3b) der Scheibe (3) verstemmbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vertiefung als Nut (6) ausgebildet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (6) diametral auf der Stirnseite des Bolzens (1) verläuft.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (6) einen etwa U-förmigen Querschnitt aufweist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (1) eine Längsbohrung (4) und mindestens eine die Längsbohrung (4) durchsetzende Querbohrung (5) aufweist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbohrung (4) die stirnseitige Nut (6) durchdringt.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (1b) des Bolzens (1) mit der Außenfläche (3a) der Scheibe (3) bündig abschließt.
8. Verfahren zur Positionierung und Sicherung eines Bolzens (1) in einer Bohrung (2) gegen Verdrehen bei einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (1) in die Bohrung (2) eingesetzt, durch Eingreifen eines Werkzeuges in die stirnseitige Vertiefung (6) bezüglich seiner Position ausgerichtet und/oder durch Verstemmen des Randbereiches (3b) der Bohrung (2) in seiner
Position fixiert wird.
EP07821142A 2006-10-24 2007-10-10 Anordnung eines bolzens in einer bohrung und verfahren zur positionierung und sicherung des bolzens in der bohrung Withdrawn EP2094416A1 (de)

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