EP3172463A1 - Geschraubter planetenbolzen - Google Patents

Geschraubter planetenbolzen

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EP3172463A1
EP3172463A1 EP15730170.6A EP15730170A EP3172463A1 EP 3172463 A1 EP3172463 A1 EP 3172463A1 EP 15730170 A EP15730170 A EP 15730170A EP 3172463 A1 EP3172463 A1 EP 3172463A1
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EP
European Patent Office
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planetary
pin
bearing
nut
planet
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15730170.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Warren Smook
Jo DE SMET
Roger Bogaert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Wind Power Antwerpen NV
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Wind Power Antwerpen NV
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ZF Wind Power Antwerpen NV, ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Wind Power Antwerpen NV
Publication of EP3172463A1 publication Critical patent/EP3172463A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to an arrangement with a planet carrier, at least one planetary gear, at least one planetary pin and at least one bearing according to the preamble of claim 1 and a method for mounting such an arrangement.
  • Such an arrangement is intended for use in a planetary gear set, in particular in a planetary gear set of a transmission of a wind turbine.
  • the heating of the planet carrier is very energy intensive. This increases the cost of the manufacturing process. In addition, quite high demands are placed on the timing of the assembly process. Thus, the planetary pin can be mounted only in a narrow time window from the etching of the planet carrier to its cooling to a certain minimum temperature. In addition, the heated planet carrier of occupational safety is detrimental. There is a risk that the fitters get burned.
  • the invention has the object of providing a planetary gear, in particular for use in the transmission of a wind turbine, in such a way that the inherent disadvantages of the known from the prior art solutions are avoided.
  • the assembly should be simplified and the risk of injury to fitters to be reduced.
  • the arrangement has a planet carrier, at least one planetary gear, at least one planet pin and at least one bearing, preferably two bearings.
  • the planet gear is rotatably mounted on the planet shaft.
  • an inner ring of the bearing is mounted on the planet pin, that the planetary pin the inner ring in the radial direction, that is in any direction orthogonal to the axis of rotation of the bearing - which is identical to the axis of rotation of the planet - is supported. A radial displacement of the inner ring relative to the planetary pin is therefore not possible.
  • the inner ring of the bearing is pushed onto the planet pins, so that the planetary bolt extends through the inner ring of the bearing.
  • the planetary pin in turn is fixed in the planet carrier.
  • This fixation is such that at least any translational displacement of the planetary pin is restricted relative to the planetary carrier. Restricting the translational shifts does not mean, however, that no translational shift is possible. Instead, sets the fixation by the planet carrier of the displacement of the planetary bolt limits. Within these limits, a translational displacement of the planetary bolt may be possible. So the planet pin has play within the planet carrier.
  • the arrangement is provided as part of a planetary gear set with a sun gear and a ring gear.
  • the planetary gear meshes with the sun gear and / or the ring gear.
  • the arrangement has at least one nut and at least one first securing ring.
  • the planet pin is provided with at least one shoulder or a paragraph. This is to be understood as a rotationally symmetrical surface which extends in at least partially radial direction, that is not completely in the axial direction.
  • a surface extends completely in the axial direction when it is completely parallel to the axis of rotation of the planetary gear and the bearing.
  • the shoulder extends radially or completely in the radial direction. This means that the shoulder is oriented orthogonal to the axis of rotation of the planetary gear and the bearing.
  • the at least partially radial orientation of the shoulder allows the first locking ring to bear against the shoulder in the axial direction. Then, the shoulder supports the first locking ring against displacement of the first locking ring in a first axial direction relative to the planetary pin. This is done by a positive connection between the ring and the shoulder comes about.
  • the first circlip is mounted on the planet pin.
  • the planet pin thus passes through the first securing ring, so that the planet pin fixes the first securing ring in the radial direction and limits a displacement of the first securing ring in the radial direction relative to the planet pin.
  • the planetary pin has a thread. This is preferably an external thread. This is designed so that the nut can be screwed onto the thread.
  • the first locking ring is designed to enter into a positive connection to the inner ring of the bearing and thereby limit the displaceability of the inner ring in the first direction.
  • the nut is designed to form a positive connection with the inner ring of the bearing and slidability of the bearing in a direction opposite to the first direction extending second direction limit. If the inner ring of the bearing is displaced in the first direction with respect to the planetary pin, it thus strikes the first securing ring. If it is moved in the second direction with respect to the planetary pin, it hits the nut.
  • the bearing has axial play, wherein the axial play is limited by the nut and the first circlip, or is clamped between the nut and the first circlip.
  • the position of the first snap ring in the axial direction is defined by the position of the shoulder in the axial direction
  • the position of the nut in the axial direction is variable.
  • the position of the nut in the axial direction can be adjusted by turning the nut on the thread. This allows a targeted adjustment of the axial play or the preload of the bearing.
  • the position of the planetary pin relative to the planet carrier is irrelevant.
  • the nut After adjusting the axial clearance or preload of the bearing, the nut must be secured against rotation with respect to the planetary pin.
  • the nut can be designed as a groove nut and secured by means of a locking plate against rotation.
  • the mother can be fixed by means of cohesive methods, such as gluing or welding, on the planet pins.
  • the first circlip is in the simplest case a conventional external circlip, such as a snap ring or a shaft circlip.
  • the first securing ring is designed at least in two pieces in a preferred development, wherein the first securing ring comprises a first part and a second part.
  • the first part and the second part are preferably shaped such that they each form part of a ring, that is to say a rotationally symmetrical body with a central, rotationally symmetrical recess.
  • Both the planet pin and the planet carrier are designed to fix the first part and the second part in the desired position.
  • the planetary bolt further education on a first groove.
  • This runs preferably rotationally symmetrical, wherein the axis of rotation of the planetary gear and the bearing forms the axis of symmetry.
  • the symmetry axis is therefore identical to the axis of symmetry of the planetary pin.
  • the first securing ring in particular the first part and the second part, is the first groove inserted.
  • the groove takes on the first locking ring, so that the first locking ring extends at least partially in the groove.
  • the groove fixes the first securing ring in relation to a displacement in the radial direction inwards, d. H. in the first direction, and against displacements in the axial direction.
  • a flank of the first groove forms the above-mentioned shoulder of the planetary bolt.
  • the first part and the second part must be secured radially outward against displacements relative to the planetary pins. This task is carried out by the planet carrier.
  • a radial displacement to the outside here refers to a displacement orthogonal to the axis of rotation of the planetary bolt and the bearing, wherein the direction of this displacement points away from the axis of rotation.
  • a radial displacement of the first part to the outside and a radial displacement of the second part to the outside would thus cause the first part and the second part move away from each other.
  • the planet carrier is preferably designed such that it surrounds the first securing ring.
  • a radial displacement of the first part and the second part to the outside is prevented by means of a positive connection between the first ring, or between the first part and the second part, and the planet carrier.
  • a corresponding effective surface of the planet carrier preferably has the shape of an inner circumferential surface of a straight circular cylinder. Such a shape can be realized by means of a bore. This bore is preferably arranged coaxially to a first planetary seat of the planet carrier, wherein the first planet seat is used to fix the planetary pin in the planet carrier.
  • the arrangement of the fixation of the planetary pin in the planet carrier makes no high demands.
  • fix the planetary pin in the planet carrier by means of a second locking ring.
  • a fixation of the planetary bolt in the axial direction is possible by means of the second securing ring.
  • the planet carrier further education has a second groove.
  • the second locking ring thus extends, if it has been used, at least partially in the second groove.
  • the second securing ring is arranged so that it secures the planetary pin against axial displacement relative to the planet carrier.
  • the second locking ring can secure the planetary pin against axial displacement in the second direction.
  • the second locking ring limits the axial displaceability of the planetary bolt relative to the planet carrier.
  • the second retaining ring limits the axial displaceability of the planetary pin relative to the planet carrier in the second direction.
  • Said positive connection can also be temporary, that is to say the planet pin can play in the axial direction with respect to the planet carrier.
  • the screw can be designed differently.
  • the planetary carrier or the planetary pin can have at least one thread for receiving at least one screw.
  • the planet carrier In the case of a present in the planetary bolt thread, the planet carrier has a corresponding hole through which the screw can be passed and screwed into the thread. In contrast, if the thread is located in the planet carrier, the planet pin has the hole through which the screw can be passed and screwed into the thread. By screwing into the thread, the screw is clamped in both cases between the planet carrier and the planetary pin. This causes an axial fixation of the planetary pin in the planet carrier.
  • the planetary pin in the planet carrier usually serves at least one pin seat.
  • This is preferably designed as a bore, that is, as a cylindrical recess.
  • the bolt seat may have one or two openings.
  • the bolt seat takes on the mother, so that the nut is fixed in the bolt seat.
  • a positive fixing of the nut in the bolt seat is preferred in relation to a displacement of the nut relative to the planet carrier in the radial direction. Since the nut is bolted to the planet shaft, the planetary pin is fixed by fixing the nut in the bolt seat.
  • the planetary pin can be configured so that it has the shape of a conventional planetary pin together with the nut screwed on.
  • the mother thus takes up no additional space. Furthermore, the mother is accessible from the outside through the bolt seat. This allows easy adjustment of the axial clearance or preload of the bearing, even after the planetary pin has been inserted into the planetary seat.
  • the nut may be arranged outside the bolt seat. This improves the load capacity of the planetary bolt.
  • the first securing ring, the bearing and the planetary gear are positioned in the planet carrier.
  • the positioning is such that the planet pin, when inserted into the planet carrier, can be passed at least partially through the bearing and the first snap ring. This means that at least a part of the planet pin is passed through the bearing and the first locking ring.
  • the nut is screwed onto the thread to adjust the axial clearance or preload of the bearing.
  • the positioning of the first securing ring and of the bearing and of the planetary gear in the planet carrier is preferably preceded by a method step in which the first securing ring, the bearing and the planetary gear are introduced into the planet carrier.
  • the planet pins can be secured against axial displacement. This is preferably done by inserting the second locking ring in the second groove and / or by screwing the planetary pin with the planet carrier.
  • a preferred embodiment of the method relates to a two-piece first locking ring and a planetary pin with a first groove.
  • the first securing ring is inserted into the first groove after the planetary pin has already been introduced into the planet carrier.
  • the nut is screwed onto the thread.
  • the individual process steps are preferably carried out in the order indicated above. However, this statement of the order is not exhaustive. If the technical conditions permit, the sequence of the individual process steps can be varied as desired.
  • 1 shows a two-piece first locking ring.
  • Fig. 2A shows a fixed nut arrangement
  • Fig. 2B is a detail view of the first securing ring
  • Fig. 3 shows a free nut arrangement
  • FIG. 4A - Fig. 4D individual process steps for assembly.
  • a first securing ring 102 according to FIG. 1 is designed in two pieces.
  • the locking ring 102 consists of a first part 104 and a second part 106. Together, the first part 104 and the second part 106 have the shape of a flat hollow cylinder with an annular base.
  • FIG. 2A illustrates.
  • the first securing ring 102 is located between a first wall 202 of a planetary carrier 204 and a first planetary bearing 206.
  • the first securing ring 102 thus distances the first wall 202 of the planet carrier 204 and the first planetary bearing 206.
  • the first planetary bearing 206 serves together with a second planetary bearing 208 the rotatable mounting of a planetary gear 210 on a planetary pin 212.
  • the first planetary bearing 206 as well as the second planetary bearing 208 is designed as a tapered roller bearing.
  • the inner raceway of the first planetary gear 206 forms a first inner ring 214.
  • a second inner ring 216 forms the inner raceway of the second planetary bearing 208.
  • the outer raceways of the first planetary gear 206 and the second planetary gear 208 forms the planetary gear 210.
  • the planetary gear 210 is with others Words with an outer bearing ring of the first bearing 206 and an outer bearing ring of the second planetary bearing 208 integrally formed.
  • the planetary pin 212 has an external thread 218. This is screwed a nut 220th
  • the first circlip 102 and the nut 220 are mounted so as to fix the first planetary bearing 206, the planetary gear 210, and the second planetary bearing 208 in the axial direction on the planetary pin 212.
  • the first locking ring 102 limits the axial displaceability of the first planetary bearing 206 in a first direction.
  • the nut 220 limits the axial displaceability of the second planetary bearing 208 in a second direction.
  • the axial displaceability of the first planetary bearing 206 in the second direction is limited by the planet 210.
  • the planetary gear 210 limits the axial displaceability of the second planetary bearing 208 in the first direction. This has the consequence that the first planetary bearing 206 and the second planetary bearing 208 depending on the position of the nut 220 have a defined axial play or are biased.
  • first wall 202 of the planet carrier 204 of the planetary pin 212 is fixed in a conventional manner. Between the wall 202 and the planetary pin 212 there is a positive connection, which prevents a radial displacement of the planetary pin 212. If necessary, by heating the planetary carrier 204, a shrinkage bandage can also be produced.
  • the planetary pin 212 is not directly fixed, but practice the nut 220. Between the nut 220 and the second wall 204 there is a positive connection, the displacement of the nut 220 and thus the planetary pin 212 in prevented radial direction. If necessary, between the planet carrier 204 and the nut 220 by heating the planet carrier 204 and a non-positive connection can be made. A displacement of the planetary pin 212 in the axial direction prevents a second locking ring 224, which has been introduced into a groove in the second wall 222 of the planet carrier 204.
  • FIG. 2B A detailed view A is shown in FIG. 2B.
  • a groove 226 in the planetary pin 212 serves to fix the first snap ring 102 in the axial direction.
  • the first securing ring 102 is also supported on the first wall 202 of the planetary carrier 204 in the first direction. If the planetary pin 212 moves in the second direction, this contact breaks off. Then, the groove 226 takes over the support of the first locking ring 102.
  • the migration of the planetary pin 212 would thus not lead to a change in the axial play of the first planetary bearing 206 and the second planetary bearing 208 or to a loss of bias.
  • the above-described axial fixation of the planetary bolt 212 with the second securing ring 224 is therefore sufficient and a non-positive fixing of the planetary bolt 212 is dispensable.
  • the first locking ring 102 Since the first locking ring 102 is made in two pieces, he would not hold without further action in the groove 226, but fall apart. To prevent this, the first wall 202 of the planet carrier 206 is provided with a step 228. This leads around the first securing ring 102 and thus prevents the first part 104 and the second part 106 of the first securing ring 102 from moving apart in the axial direction.
  • the planetary pin 212 is fixed in a conventional manner in the planet carrier 204. So there is a direct positive connection between the planet carrier 204 and the planetary pin 212.
  • the nut 220 is not involved in the fixation of the planetary pin 212 in the planet carrier 204.
  • the nut 220 is not in direct contact with the planet carrier 204. It is arranged in the axial direction between the inner ring 216 of the second planetary bearing 208 and the second wall 222 of the planet carrier 204.
  • FIGS. 4A to 4D illustrate individual method steps for mounting the planetary pin 212 in the planet carrier 204.
  • the first securing ring 102 is introduced into the planet carrier 204 and positioned there concentrically with the pin seats of the planet carrier 204.
  • the planetary gear 210 which has already been preassembled with the first planetary bearing 206 and the second planetary bearing 208, is introduced into the planet carrier 204 and positioned concentrically with the bolt seats of the planet carrier 204.
  • the two parts 104 and 106 of the first securing ring 102 must first be moved a piece-wide radially outward. This is shown in FIG. 4B.
  • the planetary pin 212 is pushed so far into the planet carrier 204 in a first step until the groove 226 is at the level of the first securing ring 102.
  • the two parts 104 and 106 of the first securing ring 102 can then be inserted into the groove 226, as shown in FIG. 4C.
  • the nut 220 is screwed onto the planet pin 212 and the second locking ring 224 inserted into the planet carrier 204.
  • the axial fixation of the planetary bolt 212 by the second securing ring 224 finally ensures that the shoulder 228 of the planetary carrier 204 holds the two parts 104 and 106 of the first securing ring 102 together. This is shown in Fig. 4D.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, insbesondere für die Verwendung im Getriebe einer Windkraftanlage, mit einem Planetenträger (204), mindestens einem Planetenrad (210), mindestens einem Planetenbolzen (212) und mit mindestens einem Lager (206, 208); wobei das Planetenrad (210) mittels des Lagers (206, 208) drehbar auf dem Planetenbolzen (212) gelagert ist. Die Anordnung weist mindestens eine Mutter (220) und mindestens einen ersten Sicherungsring (102) auf; wobei der Planetenbolzen (212) mindestens eine Schulter und ein Gewinde (218) aufweist; wobei der erste Sicherungsring (102) so angebracht ist, dass er sich in axialer Richtung gegen die Schulter abstützen kann; und wobei die Mutter (220) derart auf das Gewinde (218) aufgeschraubt ist, dass die Mutter (220) und der Sicherungsring (102) das Axialspiel des Lagers (206, 208) begrenzen, oder dass das Lager (206, 208) zwischen der Mutter (220) und dem Sicherungsring (102) verspannt ist.

Description

Geschraubter Planetenbolzen
Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Planetenträger, mindestens einem Planetenrad, mindestens einem Planetenbolzen und mindestens einem Lager nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Montage einer solchen Anordnung.
Eine derartige Anordnung ist zur Verwendung in einem Planetenradsatz, insbesondere in einem Planetenradsatz eines Getriebes einer Windkraftanlage, vorgesehen.
Aus dem Stand der Technik sind Planetenradsätze für Windkraftanlage bekannt, bei denen ein Planetenbolzen kraftschlüssig in einem Planetenträger fixiert wird. Vor der Montage des Planetenbolzens wird der Planetenträger erhitzt, so dass ein Schrumpfverband entsteht, wenn der Planetenbolzen in den Planetenträger eingeführt wurde und der Planetenträger anschließend abkühlt.
Die Erhitzung des Planetenträgers ist sehr energieintensiv. Dies verteuert den Her- stellungsprozess. Darüber hinaus werden recht hohe Anforderungen an die zeitliche Taktung des Montageprozesses gestellt. So kann der Planetenbolzen nur in einem schmalen Zeitfenster von der Ätzung des Planetenträgers bis zu dessen Abkühlung auf eine bestimmte Mindesttemperatur montiert werden. Zudem ist der erhitzte Planetenträger der Arbeitssicherheit abträglich. Es besteht die Gefahr, dass die Monteure sich Verbrennungen zuziehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Planetenradsatz, insbesondere für die Verwendung im Getriebe einer Windkraftanlage, so auszugestalten, dass die den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll die Montage vereinfacht und das Verletzungsrisiko für die Monteure verringert werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung nach Anspruch 1 gelöst. Die Anordnung weist einen Planetenträger, mindestens ein Planetenrad, mindestens einen Planetenbolzen und mindestens ein Lager, vorzugsweise zwei Lager, auf. Mittels des Lagers ist das Planetenrad drehbar auf dem Planetenbolzen gelagert.
Vorzugsweise ist ein Innenring des Lagers derart auf dem Planetenbolzen angebracht, dass der Planetenbolzen den Innenring in radialer Richtung, das heißt in jede Richtung, die orthogonal zu der Drehachse des Lagers - die identisch ist mit der Drehachse des Planetenrads - verläuft, abstützt. Eine radiale Verschiebung des Innenrings gegenüber dem Planetenbolzen ist also nicht möglich. Bevorzugt wird der Innenring des Lagers dazu auf den Planetenbolzen aufgeschoben, so dass der Planetenbolzen durch den Innenring des Lagers hindurch verläuft.
Der Planetenbolzen wiederum ist in dem Planetenträger fixiert. Diese Fixierung ist derart beschaffen, dass mindestens jede translatorische Verschiebung des Planetenbolzens relativ zu dem Planetenträger beschränkt wird. Beschränkung der translatorischen Verschiebungen bedeutet aber nicht, dass keine translatorische Verschiebung möglich ist. Stattdessen setz die Fixierung durch den Planetenträger der Verschiebung des Planetenbolzens Grenzen. Innerhalb dieser Grenzen kann eine translatorische Verschiebung des Planetenbolzens möglich sein. Der Planetenbolzen hat also Spiel innerhalb des Planetenträgers.
Weiterhin kann eine Verdrehung des Planetenbolzens relativ zu dem Planetenträger um die Drehachse des Planetenrads und des Lagers toleriert werden. Jede Verdrehung des Planetenbolzens orthogonal dazu wird jedoch von dem Planetenträger beschränkt.
Die Anordnung ist als Teil eines Planetenradsatzes mit einem Sonnenrad und einem Hohlrad vorgesehen. Dabei kämmt das Planetenrad mit dem Sonnenrad und/oder dem Hohlrad.
Erfindungsgemäß weist die Anordnung mindestens eine Mutter und mindestens einen ersten Sicherungsring auf. Der Planetenbolzen ist mit mindestens einer Schulter beziehungsweise einem Absatz versehen. Hierunter ist eine rotationssymmetrische Fläche zu verstehen, die in mindestens teilweise radialer Richtung verläuft, das heißt nicht vollständig in axialer Richtung.
Eine Fläche verläuft vollständig in axialer Richtung, wenn sie vollständig parallel zu der Drehachse des Planetenrads und des Lagers verläuft.
Vorzugsweise verläuft die Schulter radial beziehungsweise vollständig in radialer Richtung. Dies bedeutet, dass die Schulter orthogonal zu der Drehachse des Planetenrads und des Lagers ausgerichtet ist.
Die mindestens teilweise radiale Ausrichtung der Schulter ermöglicht es dem ersten Sicherungsring, sich in axialer Richtung gegen die Schulter abzustützen. Dann stützt die Schulter den ersten Sicherungsring gegenüber einer Verschiebung des ersten Sicherungsrings in eine erste axiale Richtung relativ zu dem Planetenbolzen ab. Dies geschieht, indem eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Ring und der Schulter zustande kommt.
Bevorzugt ist der erste Sicherungsring auf dem Planetenbolzen angebracht. Der Planetenbolzen verläuft also durch den ersten Sicherungsring hindurch, so dass der Planetenbolzen den ersten Sicherungsring in radialer Richtung fixiert und eine Verschiebung des ersten Sicherungsrings in radialer Richtung gegenüber dem Planetenbolzen beschränkt.
Weiterhin weist der Planetenbolzen ein Gewinde auf. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um ein Außengewinde. Dieses ist so ausgeführt, dass die Mutter auf das Gewinde aufgeschraubt werden kann.
Der erste Sicherungsring ist ausgebildet, eine formschlüssige Verbindung zu dem Innenring des Lagers einzugehen und dadurch die Verschiebbarkeit des Innenrings in die erste Richtung zu begrenzen. Entsprechend ist die Mutter ausgebildet, eine formschlüssige Verbindung mit dem Innenring des Lagers einzugehen und die Ver- schiebbarkeit des Lagers in eine entgegengesetzt zu der ersten Richtung verlaufende zweite Richtung zu begrenzen. Wird der Innenring des Lagers gegenüber dem Planetenbolzen in die erste Richtung verschoben, stößt er also auf den ersten Sicherungsring. Wird er gegenüber dem Planetenbolzen in die zweite Richtung verschoben, stößt er auf die Mutter.
In Abhängigkeit von dem axialen Abstand zwischen dem ersten Sicherungsring und der Mutter weist das Lager Axialspiel auf, wobei das Axialspiel durch die Mutter und den ersten Sicherungsring begrenzt wird, oder ist zwischen der Mutter und dem ersten Sicherungsring verspannt. Durch die Wahl des axialen Abstands zwischen der Mutter und dem ersten Sicherungsring lässt sich entsprechend das Axialspiel oder die Vorspannung des Lagers einstellen.
Während die Position des ersten Sicherungsrings in axialer Richtung durch die Position der Schulter in axialer Richtung definiert ist, ist die Position der Mutter in axialer Richtung variabel. Die Position der Mutter in axialer Richtung lässt sich durch Verdrehen der Mutter auf dem Gewinde verstellen. Dies ermöglicht eine gezielte Einstellung des Axialspiels oder der Vorspannung des Lagers. Die Position des Planetenbolzens relativ zu dem Planetenträger ist dabei unerheblich.
Nach der Einstellung des Axialspiels oder der Vorspannung des Lagers muss die Mutter gegen eine Verdrehung gegenüber dem Planetenbolzen gesichert werden. Beispielsweise kann die Mutter als Nutmutter ausgeführt und mittels eines Sicherungsblechs gegen Verdrehung gesichert werden. Weiterhin ist es möglich, eine Schraube in die Mutter einzudrehen, die kraftschlüssig oder formschlüssig auf den Planetenbolzen wirkt. Auch kann die Mutter mittels stoffschlüssiger Verfahren, etwa Kleben oder Schweißen, auf dem Planetenbolzen fixiert werden.
Bei dem ersten Sicherungsring handelt es sich im einfachsten Fall um einen herkömmlichen Außensicherungsring, etwa einen Sprengring oder einen Wellensicherungsring. Um die Montage der Anordnung zu erleichtern, ist der erste Sicherungsring aber in einer bevorzugten Weiterbildung mindestens zweistückig ausgeführt, wobei der erste Sicherungsring einen ersten Teil und einen zweiten Teil umfasst. Der erste Teil und der zweite Teil sind bevorzugt so geformt, dass sie jeweils einen Teil eines Rings, das heißt eines rotationssymmetrischen Körpers mit einer mittigen, rotationssymmetrischen Aussparung bilden.
Sowohl der Planetenbolzen als auch der Planetenträger sind ausgebildet, den ersten Teil und den zweiten Teil in der gewünschten Position zu fixieren. Zu diesem Zweck weist der Planetenbolzen weiterbildungsgemäß eine erste Nut auf. Diese verläuft vorzugsweise rotationssymmetrisch, wobei die Drehachse des Planetenrads und des Lagers die Symmetrieachse bildet. Die Symmetrieachse ist demnach identisch mit der Symmetrieachse des Planetenbolzens.
Der erste Sicherungsring, insbesondere der erste Teil und der zweite Teil, ist die erste Nut eingesetzt. Die Nut nimmt dabei den ersten Sicherungsring auf, so dass der erste Sicherungsring mindestens teilweise in der Nut verläuft. Dabei fixiert die Nut den ersten Sicherungsring gegenüber einer Verschiebung in radialer Richtung nach innen, d. h. in die erste Richtung, und gegenüber Verschiebungen in axialer Richtung.
Insbesondere bildet eine Flanke der ersten Nut die oben genannte Schulter des Planetenbolzens.
Um den ersten Sicherungsring in seiner Position zu halten, müssen der erste Teil und der zweite Teil darüber hinaus gegenüber Verschiebungen relativ zu den Planetenbolzen in radialer Richtung nach außen gesichert werden. Diese Aufgabe übernimmt der Planetenträger.
Eine radiale Verschiebung nach außen bezeichnet dabei eine Verschiebung orthogonal zu der Drehachse des Planetenbolzens und des Lagers, wobei die Richtung dieser Verschiebung von der Drehachse weg weist. Eine radiale Verschiebung des ersten Teils nach außen und eine radiale Verschiebung des zweiten Teils nach außen würde also dazu führen, dass sich der erste Teil und der zweite Teil voneinander wegbewegen. Um dies zu verhindern, ist der Planetenträger bevorzugt so ausgestaltet, dass er den ersten Sicherungsring umgibt. Eine radiale Verschiebung des ersten Teils und des zweiten Teils nach außen wird dabei mittels eines Formschlusses zwischen dem ersten Ring, beziehungsweise zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil, und dem Planetenträger verhindert. Eine entsprechende Wirkfläche des Planetenträgers hat bevorzugt die Form einer inneren Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders. Eine solche Form lässt sich mittels einer Bohrung realisieren. Diese Bohrung ist bevorzugt koaxial zu einem ersten Planetensitz des Planetenträgers angeordnet, wobei der erste Planetensitz dazu dient, den Planetenbolzen in den Planetenträger zu fixieren.
Dadurch, dass das Axialspiel oder die Vorspannung des Lagers durch die Mutter und den ersten Sicherungsring festgelegt sind, stellt die Anordnung an die Fixierung des Planetenbolzens in dem Planetenträger keine hohen Anforderungen. So ist es in einer bevorzugten Weiterbildung möglich, den Planetenbolzen in den Planetenträger mittels eines zweiten Sicherungsrings zu fixieren. Insbesondere ist mittels des zweiten Sicherungsrings eine Fixierung des Planetenbolzens in axialer Richtung möglich.
Zum Einsetzen des zweiten Sicherungsrings weist der Planetenträger weiterbildungsgemäß eine zweite Nut auf. Der zweite Sicherungsring verläuft also, wenn er eingesetzt wurde, mindestens teilweise in der zweiten Nut. Der zweite Sicherungsring ist dabei so angeordnet, dass er den Planetenbolzen gegen eine axiale Verschiebung relativ zu dem Planetenträger sichert. Insbesondere kann der zweite Sicherungsring den Planetenbolzen gegen eine axiale Verschiebung in die zweite Richtung sichern.
Bei einer axialen Verschiebung des Planetenbolzens in die zweite Richtung kommt es zu einem Formschluss zwischen dem zweiten Sicherungsring und dem Planetenbolzen. Der zweite Sicherungsring begrenzt also die axiale Verschiebbarkeit des Planetenbolzens gegenüber dem Planetenträger. Insbesondere begrenzt der zweite Sicherungsring die axiale Verschiebbarkeit des Planetenbolzens relativ zu dem Planetenträger in die zweite Richtung. Der genannte Formschluss kann auch temporär sein, das heißt der Planetenbolzen kann gegenüber dem Planetenträger in axialer Richtung Spiel haben. Darüber hinaus ist es möglich, den Planetenbolzen in einer bevorzugten Weiterbildung mit dem Planetenträger zu verschrauben, um den Planetenbolzen gegen eine axiale Verschiebung relativ zu dem Planetenträger zu sichern. Die Verschraubung kann verschiedenartig ausgeführt sein. Grundsätzlich kann dabei der Planetenträger oder der Planetenbolzen mindestens ein Gewinde zur Aufnahme mindestens einer Schraube aufweisen.
Im Falle eines in dem Planetenbolzen befindlichen Gewindes weist der Planetenträger eine entsprechende Bohrung auf, durch welche die Schraube hindurchgeführt und in das Gewinde eingeschraubt werden kann. Befindet sich das Gewinde hingegen in dem Planetenträger, weist der Planetenbolzen das Loch auf, durch welches die Schraube hindurchgeführt und in das Gewinde eingeschraubt werden kann. Durch Einschrauben in das Gewinde wird die Schraube in beiden Fällen zwischen dem Planetenträger und dem Planetenbolzen verspannt. Dies bewirkt eine axiale Fixierung des Planetenbolzens in dem Planetenträger.
Zur Fixierung des Planetenbolzens in dem Planetenträger dient gewöhnlich mindestens ein Bolzensitz. Dieser ist bevorzugt als eine Bohrung, das heißt als eine zylinderförmige Ausnehmung, ausgestaltet. Der Bolzensitz kann eine oder zwei Öffnungen aufweisen.
In einer bevorzugten Weiterbildung nimmt der Bolzensitz die Mutter auf, so dass die Mutter in dem Bolzensitz fixiert ist. Bevorzugt wird insbesondere eine formschlüssige Fixierung der Mutter in dem Bolzensitz gegenüber einer Verschiebung der Mutter relativ zu dem Planetenträger in radialer Richtung. Da die Mutter mit dem Planetenbolzen verschraubt ist, ist durch die Fixierung der Mutter in dem Bolzensitz auch der Planetenbolzen fixiert.
Bei einer Fixierung der Mutter in dem Bolzensitz lässt sich der Planetenbolzen so ausgestalten, dass er zusammen mit der aufgeschraubten Mutter die Form eines herkömmlichen Planetenbolzens hat. Die Mutter beansprucht somit keinen zusätzlichen Bauraum. Weiterhin ist die Mutter von außen durch den Bolzensitz zugänglich. Dies ermöglicht eine einfache Einstellung des Axialspiels oder der Vorspannung des Lagers, auch nachdem der Planetenbolzen in den Planetensitz eingebracht wurde.
Alternativ kann die Mutter in einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform außerhalb des Bolzensitzes angeordnet sein. Dies verbessert die Belastbarkeit des Planetenbolzens.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Montage der oben beschriebenen Anordnung werden der erste Sicherungsring, das Lager und das Planetenrad in dem Planetenträger positioniert. Die Positionierung erfolgt derart, dass der Planetenbolzen, wenn er in den Planetenträger eingeführt wird, mindestens teilweise durch das Lager und dem ersten Sicherungsring hindurchgeführt werden kann. Dies bedeutet, dass mindestens ein Teil des Planetenbolzens durch das Lager und den ersten Sicherungsring hindurchgeführt wird. Schließlich wird die Mutter auf das Gewinde aufgeschraubt, um das Axialspiel oder die Vorspannung des Lagers einzustellen.
Der Positionierung des ersten Sicherungsrings sowie des Lagers und des Planetenrads in dem Planetenträger geht bevorzugt ein Verfahrensschritt voraus, bei dem der erste Sicherungsring, das Lager und das Planetenrad in den Planetenträger eingeführt werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt kann der Planetenbolzen gegen axiale Verschiebung gesichert werden. Dies geschieht bevorzugt durch Einsetzen des zweiten Sicherungsrings in die zweite Nut und/oder durch Verschrauben des Planetenbolzens mit dem Planetenträger.
Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens bezieht sich auf einen zweistückigen ersten Sicherungsring und einen Planetenbolzen mit einer ersten Nut. Dabei wird der erste Sicherungsring in die erste Nut eingesetzt, nachdem der Planetenbolzen bereits in den Planetenträger eingeführt wurde. Danach wird in einer weiterhin bevorzugten Weiterbildung die Mutter auf das Gewinde aufgeschraubt. Die einzelnen Verfahrensschritte werden bevorzugt in der oben angegebenen Reihenfolge ausgeführt. Diese Angabe der Reihenfolge ist allerdings nicht abschließend. Sofern die technischen Gegebenheiten es zulassen, kann die Reihenfolge der einzelnen Verfahrensschritte beliebig variiert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Dabei kennzeichnen übereinstimmende Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt
Fig. 1 einen zweistückigen ersten Sicherungsring;
Fig. 2A eine Anordnung mit fixierter Mutter;
Fig. 2B eine Detailansicht des ersten Sicherungsrings
Fig. 3 eine Anordnung mit freier Mutter; und
Fig. 4A - Fig. 4D einzelne Verfahrensschritte zur Montage.
Ein erster Sicherungsring 102 gemäß Fig. 1 ist zweistückig ausgeführt. Der Sicherungsring 102 besteht aus einem ersten Teil 104 und einem zweiten Teil 106. Zusammen haben der erste Teil 104 und der zweite Teil 106 die Form eines flachen Hohlzylinders mit kreisringförmiger Grundfläche.
Wie der erste Sicherungsring 102 verbaut ist, veranschaulicht Fig. 2A. Der erste Sicherungsring 102 befindet sich zwischen einer ersten Wandung 202 eines Planetenträgers 204 und einem ersten Planetenlager 206. Der erste Sicherungsring 102 beabstandet also die erste Wandung 202 des Planetenträgers 204 und das erste Planetenlager 206. Zusammen mit einem zweiten Planetenlager 208 dient das erste Planetenlager 206 der drehbaren Lagerung eines Planetenrads 210 auf einem Planetenbolzen 212. Das erste Planetenlager 206 ist ebenso wie das zweite Planetenlager 208 als Kegelrollenlager ausgeführt. Die innere Lauffläche des ersten Planetenlagers 206 bildet ein erster Innenring 214. Ein zweiter Innenring 216 bildet die innere Lauffläche des zweiten Planetenlagers 208. Die äußeren Laufflächen des ersten Planetenlagers 206 und des zweiten Planetenlagers 208 hingegen bildet das Planetenrad 210. Das Planetenrad 210 ist mit anderen Worten mit einem äußeren Lager- ring des ersten Lagers 206 und einem äußeren Lagerring des zweiten Planetenlagers 208 einstückig ausgebildet.
Der Planetenbolzen 212 weist ein Außengewinde 218 auf. Damit verschraubt ist eine Mutter 220.
Der erste Sicherungsring 102 und die Mutter 220 sind so angebracht, dass sie das erste Planetenlager 206, das Planetenrad 210 und das zweite Planetenlager 208 in axialer Richtung auf dem Planetenbolzen 212 fixieren. Im Einzelnen begrenzt der erste Sicherungsring 102 die axiale Verschiebbarkeit des ersten Planetenlagers 206 in eine erste Richtung. Die Mutter 220 begrenzt die axiale Verschiebbarkeit des zweiten Planetenlagers 208 in eine zweite Richtung. Die axiale Verschiebbarkeit des ersten Planetenlagers 206 in die zweite Richtung wird durch das Planetenrad 210 begrenzt. Entsprechend begrenzt das Planetenrad 210 die axiale Verschiebbarkeit des zweiten Planetenlagers 208 in die erste Richtung. Dies hat zur Folge, dass das erste Planetenlager 206 und das zweite Planetenlager 208 je nach Position der Mutter 220 ein definiertes Axialspiel haben oder vorgespannt sind.
In der ersten Wandung 202 des Planetenträgers 204 ist der Planetenbolzen 212 auf herkömmliche Weise fixiert. Zwischen der Wandung 202 und dem Planetenbolzen 212 besteht eine formschlüssige Verbindung, die eine radiale Verschiebung des Planetenbolzens 212 verhindert. Bei Bedarf kann durch Erhitzen des Planetenträgers 204 auch ein Schrumpfverband hergestellt werden.
In einer zweiten Wandung 222 des Planetenträgers 204 hingegen ist der Planetenbolzen 212 nicht direkt fixiert, sondern übe die Mutter 220. Zwischen der Mutter 220 und der zweiten Wandung 204 besteht dabei eine formschlüssige Verbindung, die eine Verschiebung der Mutter 220 und damit des Planetenbolzens 212 in radialer Richtung verhindert. Bei Bedarf kann zwischen dem Planetenträger 204 und der Mutter 220 durch Erhitzen des Planetenträgers 204 auch eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt werden. Eine Verschiebung des Planetenbolzens 212 in axialer Richtung verhindert ein zweiter Sicherungsring 224, der in eine Nut in der zweiten Wandung 222 des Planetenträgers 204 eingebracht wurde.
Eine Detailansicht A ist in Fig. 2B dargestellt. Hier ist zu erkennen, wie der zweistückige erste Sicherungsring 102 positioniert wird. Eine Nut 226 in dem Planetenbolzen 212 dient dazu, den ersten Sicherungsring 102 in axialer Richtung zu fixieren. In der Darstellung von Fig. 2B stützt sich der erste Sicherungsring 102 zudem an der ersten Wandung 202 des Planetenträgers 204 in die erste Richtung ab. Wandert der Planetenbolzen 212 in die zweite Richtung, reißt dieser Kontakt ab. Dann übernimmt die Nut 226 die Abstützung des ersten Sicherungsrings 102. Die Wanderung des Planetenbolzens 212 würde also nicht zu einer Veränderung des Axialspiels des ersten Planetenlagers 206 und des zweiten Planetenlagers 208 oder zu einem Verlust der Vorspannung führen. Die oben beschriebene axiale Fixierung des Planetenbolzens 212 mit dem zweiten Sicherungsring 224 ist daher ausreichend und eine kraftschlüssige Fixierung des Planetenbolzens 212 verzichtbar.
Da der erste Sicherungsring 102 zweistückig ausgeführt ist, würde er sich nicht ohne weitere Maßnahmen in der Nut 226 halten, sondern auseinanderfallen. Um dies zu verhindern, ist die erste Wandung 202 des Planetenträgers 206 mit einer Stufe 228 versehen. Diese führt um den ersten Sicherungsring 102 herum und verhindert damit, dass sich der erste Teil 104 und der zweite Teil 106 des ersten Sicherungsrings 102 in axialer Richtung auseinanderbewegen können.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante ist der Planetenbolzen 212 auf herkömmliche Weise in den Planetenträger 204 fixiert. So besteht zwischen dem Planetenträger 204 und dem Planetenbolzen 212 eine direkte formschlüssige Verbindung. Die Mutter 220 hingegen ist an der Fixierung des Planetenbolzens 212 in dem Planetenträger 204 nicht beteiligt. Die Mutter 220 steht in keinem direkten Kontakt zu dem Planetenträger 204. Sie ist in axialer Richtung zwischen dem Innenring 216 des zweiten Planetenlagers 208 und der zweiten Wandung 222 des Planetenträgers 204 angeordnet. Die Fig. 4A bis 4D veranschaulichen einzelne Verfahrensschritte zur Montage des Planetenbolzens 212 in dem Planetenträger 204. Zunächst wird der erste Sicherungsring 102 in den Planetenträger 204 eingebracht und dort konzentrisch zu den Bolzensitzen des Planetenträgers 204 positioniert. Ebenso wird das bereits mit dem ersten Planetenlager 206 und dem zweiten Planetenlager 208 vormontierte Planetenrad 210 in den Planetenträger 204 eingebracht und konzentrisch zu den Bolzensitzen des Planetenträgers 204 positioniert.
Um den Planetenbolzen 212 in den Planetenträger 204 einführen zu können, müssen die beiden Teile 104 und 106 des ersten Sicherungsrings 102 zunächst ein stückweit radial nach außen verschoben werden. Dies zeigt Fig. 4B.
Der Planetenbolzen 212 wird in einem ersten Schritt so weit in den Planetenträger 204 hineingeschoben, bis sich die Nut 226 auf Höhe des ersten Sicherungsrings 102 befindet. Die beiden Teile 104 und 106 des ersten Sicherungsrings 102 können dann, wie in Fig. 4C dargestellt, in die Nut 226 eingesetzt werden.
Anschließend wird die Mutter 220 auf den Planetenbolzen 212 aufgeschraubt und der zweite Sicherungsring 224 in den Planetenträger 204 eingesetzt. Die axiale Fixierung des Planetenbolzens 212 durch den zweiten Sicherungsring 224 sorgt schließlich dafür, dass der Absatz 228 des Planetenträgers 204 die beiden Teile 104 und 106 des ersten Sicherungsrings 102 zusammenhält. Diese ist in Fig. 4D dargestellt.
Bezuqszeichen
102 erster Sicherungsring
104 erster Teil
106 zweiter Teil
202 erste Wandung
204 Planetenträger
206 erstes Planetenlager
208 zweites Planetenlager
210 Planetenrad
212 Planetenbolzen
214 erster Innenring
216 zweiter Innenring
218 Außengewinde
220 Mutter
222 zweite Wandung
224 zweiter Sicherungsring
226 Nut
228 Absatz

Claims

Patentansprüche
1 . Anordnung mit einem Planetenträger (204), mindestens einem Planetenrad (210), mindestens einem Planetenbolzen (212) und mit mindestens einem Lager (206, 208); wobei
das Planetenrad (210) mittels des Lagers (206, 208) drehbar auf dem Planetenbolzen (212) gelagert ist; gekennzeichnet durch
mindestens eine Mutter (220) und mindestens einen ersten Sicherungsring (102); wobei
der Planetenbolzen (212) mindestens eine Schulter und ein Gewinde (218) aufweist; wobei
der erste Sicherungsring (102) so angebracht ist, dass er sich in axialer Richtung gegen die Schulter abstützen kann; und wobei
die Mutter (220) derart auf das Gewinde (218) aufgeschraubt ist, dass
die Mutter (220) und der Sicherungsring (102) das Axialspiel des Lagers (206, 208) begrenzen, oder dass
das Lager (206, 208) zwischen der Mutter (220) und dem Sicherungsring (102) verspannt ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
der Planetenbolzen (212) eine erste Nut (226) aufweist, wobei
der erste Sicherungsring (102) mindestens zweistückig, mit einem ersten Teil (104) und einem zweiten Teil (106), ausgeführt ist, wobei
der erste Sicherungsring (102) in die erste Nut (226) eingesetzt ist, und wobei der Planetenträger (204) den ersten Teil (104) und den zweiten Teil (106) gegenüber einer radialen Verschiebung nach außen sichert.
3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zweiten Sicherungsring (224), wobei
der Planetenträger (204) eine zweite Nut aufweist, in die der zweite Sicherungsring (224) eingesetzt werden kann, sodass der zweite Sicherungsring (224) den Planetenbolzen (212) gegen eine axiale Verschiebung sichert.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Planetenbolzen (212) mit dem Planetenträger (204) verschraubt ist, um den Planetenbolzen (212) gegen eine axiale Verschiebung zu sichern.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Planetenträger (204) zur Fixierung des Planetenbolzens (212) mindestens einen Bolzensitz aufweist, wobei
der Bolzensitz die Mutter (220) aufnehmen kann.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (220) außerhalb des Bolzensitzes angeordnet ist.
7. Planetenbolzen (212) einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
8. Planetenträger (204) einer Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6.
9. Verfahren zur Montage eine Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit den Schritten
- Positionieren des ersten Sicherungsrings (102) in dem Planetenträger (204),
- Positionieren des Lagers (206, 208) und des Planetenrads (210) in dem Planetenträger (204),
- Einführen des Planetenbolzens (212) in den Planetenträger (204), wobei der Planetenbolzen (212) mindestens teilweise durch das Lager (206, 208) und den ersten Sicherungsring (102) hindurchgeführt wird, und - Aufschrauben der Mutter (220) auf das Gewinde (218).
10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sicherungsring (102) in die erste Nut (226) eingesetzt wird, nachdem der Planetenbolzen (212) in den Planetenträger (204) eingeführt wurde.
1 1 . Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (220) auf das Gewinde (218) aufgeschraubt wird, nachdem der erste Sicherungsring (102) in die erste Nut (226) eingesetzt wurde.
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