EP4409162A1 - Getriebeanordnung - Google Patents

Getriebeanordnung

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Publication number
EP4409162A1
EP4409162A1 EP22777231.6A EP22777231A EP4409162A1 EP 4409162 A1 EP4409162 A1 EP 4409162A1 EP 22777231 A EP22777231 A EP 22777231A EP 4409162 A1 EP4409162 A1 EP 4409162A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
force
transmitting element
shaft
transmission arrangement
inner peripheral
Prior art date
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Pending
Application number
EP22777231.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ingo Schulz
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.)
SKF AB
Original Assignee
SKF AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SKF AB filed Critical SKF AB
Publication of EP4409162A1 publication Critical patent/EP4409162A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/0018—Shaft assemblies for gearings
    • F16H57/0025—Shaft assemblies for gearings with gearing elements rigidly connected to a shaft, e.g. securing gears or pulleys by specially adapted splines, keys or methods
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/064—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end non-disconnectable
    • F16D1/072—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end non-disconnectable involving plastic deformation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
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    • F16D1/09—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces
    • F16D1/092—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces the pair of conical mating surfaces being provided on the coupled hub and shaft
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    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion

Definitions

  • the present invention relates to a gear assembly according to the preamble of patent claim 1.
  • the present invention also relates to a method for producing such a gear assembly according to the preamble of patent claim 8.
  • Gear assemblies such as high-precision gear assemblies such as planetary gears, can have various power-transmitting elements. These can be gears, such as planets. In order to transmit a torque from one force-transmitting element to another, these can be connected to one another, as is the case, for example, with the planets of a double planet.
  • the connection of a first and a second force-transmitting element in such a transmission arrangement must be designed in such a way that a high torque can be transmitted, but at the same time the force-transmitting elements are not negatively influenced.
  • Such a high torque can, for example, lead to high hoop stresses and thus to cracks in the force-transmitting elements, in particular in the roots of gear wheels.
  • a connection of two power-transmitting elements must be very stiff in the torsional direction in order to be able to be used in a high-precision gearbox.
  • Previously used connections of two force-transmitting elements in a transmission arrangement are designed in such a way that either the force-transmitting elements become very expensive, for example due to the material used, or the diameter of the force-transmitting elements must be increased for such a connection, whereby more space is required in the gear assembly and this is thereby larger.
  • connection between force-transmitting elements can be produced by a radial press fit, welding, etc.
  • welding is expensive and has a thermal impact on the elements, which can lead to a change in material properties.
  • An interference fit across the radial surface requires a large diameter of the force transmitting elements for high torques, at the same time limitations in the hoop stresses on the outer diameter of a hub portion of the gear assembly must be considered, which in turn results in a lower rigidity in the direction of rotation.
  • An interference fit over the axial face i.e. as a bolt-to-flange connection, in turn requires a large diameter for bolts.
  • Keyed connections across the radial or axial face are expensive and do not allow relative movement between the connected parts during assembly. Another possibility is to glue the force-transmitting elements, but this only provides a low connection strength.
  • the transmission arrangement has at least a first and a second force-transmitting element, which are arranged coaxially on a shaft and are designed to transmit torque.
  • the gear arrangement can in particular be a high-precision gear.
  • the first and second power transmitting elements can be any type of power transmitting element coaxially arranged on a shaft, such as gears.
  • the force-transmitting elements can be the two planets of a double planet in a planetary gear.
  • the first and the second force-transmitting element each have an inner peripheral surface. The second force-transmitting element is pushed onto the shaft with the inner peripheral surface and is coupled to the shaft via a radial fit.
  • the first force-transmitting element can be formed separately from the shaft and, like the second force-transmitting element, can be pushed onto the shaft with an inner peripheral surface and coupled to it via a radial fit.
  • the first force-transmitting element can be formed integrally with the shaft.
  • the second force-transmitting element is thus also slid onto the first force-transmitting element when it is pushed onto the shaft.
  • the shaft can be designed as a mushroom shaft or bell-shaped shaft.
  • the radial fit can be designed as a press fit, which is achieved, for example, by an oversize between the inner peripheral surfaces of the first and/or the second force-transmitting element with the shaft.
  • the radial fit can also be designed as a loose fit.
  • the first and/or the second force-transmitting element can be fastened to the shaft by a material connection, for example by using adhesive or the like.
  • the first force-transmitting element is additionally coupled to the second force-transmitting element on a respective contact surface adjoining one another in the axial direction via an axial frictional connection.
  • This means that the connection between the first and the second force-transmitting element is produced both via a radial fit with the shaft and via an axial frictional connection with one another.
  • This connection is suitable for transmitting a torque via the axial surface between the two force-transmitting elements and, depending on the design of the radial fit, also via the radial surface with the shaft.
  • first and the second force-transmitting element can be connected to one another via a fastening element.
  • the fastening element can be, for example, a stop ring, a nut, a groove nut, a bolt, a flange or the like or a combination thereof, which are suitable for fastening the first and the second force-transmitting element to one another.
  • the abutting contact surfaces of the first and second force-transmitting elements in the axial direction which are coupled via an axial frictional connection, transmit a torque and allow the torsional rigidity to be determined either only by the radial inner circumferential surface or only by the axial contact surfaces, or that the Torsional stiffness is determined both by the radial inner peripheral surface and the axial contact surfaces.
  • a diameter of the force-transmitting elements that can transmit a large torque can preferably be selected here.
  • connection between the first and the second force-transmitting element with each other and with the shaft is generated without heat, i. H. not by welding or the like, but by fitting and frictional locking, so the material properties of the individual elements are not adversely affected. Furthermore, the connection between the first and second force-transmitting elements and with the shaft during assembly can be created solely by positioning the elements to one another and assembling them, without the elements of the gear assembly being transported to another processing device, such as a welding station or similar, must be forwarded. Thus, the production of the gear assembly can be simplified and is more economical compared to previous gear assemblies.
  • friction-increasing agents can in particular have any surface actions that increase the coefficient of friction.
  • Such friction-increasing agents can have, for example, a friction-increasing layer, eg an adhesive layer or a zinc layer, or friction-increasing particles, eg particles that are harder than the material of the force-transmitting elements, or a combination thereof.
  • the inner peripheral surface of the first and/or the second force-transmitting element are conical surfaces.
  • the corresponding surface of the shaft which is provided either as a separate element or as an integral element of the first force-transmitting element, can also be conical.
  • Such conical surfaces simplify in particular the pushing of the respective force-transmitting element onto the shaft, in particular in the case of a press fit.
  • the inner peripheral surfaces of the first and/or the second force-transmitting element can be cylindrical surfaces.
  • a combination of conical surfaces and cylindrical surfaces is also possible, in which case the inner peripheral surface of the first force-transmitting element can be a conical surface and the inner peripheral surface of the second force-transmitting element can be a cylindrical surface, or vice versa.
  • a cylindrical surface also allows the radial fit to be designed as a transition or clearance fit, so that the proportion of force or torque transmission can gradually be transferred to the axial frictional connection up to 100%.
  • Such a loose fit can be fixed by an adhesive.
  • a force-exerting means can be provided which is designed to apply an axial force to the first and/or the second force-transmitting element, which is axially directed in the direction of the Contact surfaces between the first and the second force-transmitting element acts. This force is used to create the frictional connection between the first and the second force-transmitting element.
  • the force-exerting element can also serve as a fastener, as described above, to maintain the axial force.
  • the force exerting means can be any type of means that serves to exert and/or maintain the force hold.
  • the force-applying means may be a stop ring, nut, locknut, bolt, or the like, or a combination thereof. Furthermore, it is also possible to first exert a force on the two force-transmitting elements and then to connect the two force-transmitting elements to one another in this state by means of flanging or the like, in which case the force-exerting means is the flanging.
  • a method for producing a transmission arrangement as described above has the following steps: applying the first and the second force-transmitting element to the shaft, in particular by exerting an axial force in the direction of the axial contact surfaces, joining the first and the second force-transmitting element to the shaft by means of a radial fit, and frictionally connecting the first force-transmitting element with the second force-transmitting element on the contact surfaces via an axial frictional connection.
  • the axial force can be used both to join the first and the second force-transmitting element to the shaft and to generate the axial frictional connection.
  • This axial force can, for example, press the second force-transmitting element onto a cylindrical or conical area of the first force-transmitting element, which represents the shaft.
  • the axial force can press both the first and the second force-transmitting element onto the shaft.
  • the radial fit can be designed as a press fit, for example due to an oversize between the inner peripheral surfaces and the shaft. In the end position of the first and the second force-transmitting element, the respective contact surfaces of the elements touch. This in turn creates the axial frictional connection. Both the radial fit and the axial friction now transfer a torque load between the first and the second force-transmitting element.
  • the method further includes twisting the first force-transmitting element with respect to the second force-transmitting element after assembly and before frictionally connecting the first and second force-transmitting elements by the axial frictional engagement.
  • twisting the first force-transmitting element with respect to the second force-transmitting element after assembly and before frictionally connecting the first and second force-transmitting elements by the axial frictional engagement.
  • the frictional connection between the two elements does not yet exist, it is possible to rotate the force-transmitting elements around their axis.
  • they can be positioned to each other in any desired angular position. For example, this can reduce play between the toothing of planets of a double planet and a hollow shaft and/or a sun in a planetary gear.
  • FIG. 1a shows a schematic sectional view of a transmission arrangement with a first and a second force-transmitting element according to a first embodiment
  • 1b a schematic sectional view of a transmission arrangement with a first and a second force-transmitting element according to a second embodiment
  • FIG. 2a a schematic sectional view of a transmission arrangement with a first and a second force-transmitting element according to a third embodiment
  • FIG. 2b a schematic sectional view of a transmission arrangement with a first and a second force-transmitting element according to a fourth embodiment.
  • Figures 1a, 1b, 2a, 2b show a transmission arrangement 1, which has a first force-transmitting element 2 and a second force-transmitting element 4.
  • the two force-transmitting elements 2, 4 can be, for example, two planets of a double planet.
  • the two force-transmitting elements 2, 4 are arranged coaxially on a shaft 6 with an axis of rotation X.
  • the first force-transmitting element 2 is formed integrally with the shaft 6 and can represent a mushroom-shaped shaft, for example.
  • the first force-transmitting element 2 is designed as a separate element from the shaft 6 in the embodiments shown in FIGS. 2a and 2b.
  • the first force-transmitting element 2 and the second force-transmitting element 4 are connected not only to the shaft 6 but also to one another.
  • the second force-transmitting element 4 is first pushed onto the shaft 6 or the part of the first force-transmitting element 2 forming the shaft 6 .
  • the radial fit can preferably be a press fit, although a loose fit is also possible.
  • This inner peripheral surface 8, 8' can be realized either as a cylindrical inner peripheral surface 8', as shown in FIG. 1a, or as a conical inner peripheral surface 8, as shown in FIG. 1b.
  • the corresponding surface of the shaft 6 has a shape complementary thereto.
  • an axial force F1 now acts on the second force-transmitting element 4 , this is pressed on a contact surface 10 against a corresponding contact surface 10 of the first force-transmitting element 2 .
  • a frictional connection between the two elements 2, 4 is achieved.
  • the axial force F1 can be maintained during operation by suitable force-exerting means, such as a slotted nut or the like (not shown).
  • M1 represents a radial force or torque path
  • M2 represents an axial force or torque path.
  • the main force or torque transmission takes place on the contact surfaces 10 via the path M2.
  • the first force-transmitting element 2 can also be designed as an element separate from the shaft 6, as shown in FIGS. 2a and 2b.
  • the first force-transmitting element 2 like the force-transmitting element 4, is pushed onto the shaft 6 by means of a fit, e.g. a press fit, on the inner peripheral surfaces 12, 12'.
  • a fit e.g. a press fit
  • these can be designed as a conical inner peripheral surface 12 (FIG. 2a) or as a cylindrical inner peripheral surface 12' (FIG. 2b).
  • the frictional connection between the first and the second force-transmitting element 2, 4 on the contact surfaces 10 is achieved by axially acting forces F1, F2, which act on the two force-transmitting elements 2, 4 from both axial sides.
  • the axial forces F1, F2 can be maintained during operation by appropriate force-exerting means.
  • the transmission arrangement described above makes it possible to provide a simple and stable connection between a first and a second force-transmitting element, in which an axial and preferably also a radial force transmission path is made possible. This in turn means that the individual parts of the gear assembly are not overloaded and thus increases the service life of the gear assembly.

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Abstract

Offenbart wird eine Getriebeanordnung (1) mit zumindest einem ersten und einem zweiten kraftübertragenden Element (2, 4), die koaxial auf einer Welle (6) angeordnet sind und dazu ausgebildet sind, ein Drehmoment (M1, M2) zu übertragen, wobei das erste kraftübertragende Element (2) integral mit der Welle (6) ausgebildet ist und das zweite kraftübertragende Element (4) eine innere Umfangsfläche (8, 8') aufweist, wobei diese innere Umfangsfläche (8, 8') mittels einer radialen Passung mit der Welle (6) gekoppelt ist, oder das erste kraftübertragende Element (2) getrennt von der Welle (6) ausgebildet ist und das erste und das zweite kraftübertragende Element (2, 4) jeweils eine innere Umfangsfläche (8, 8'; 12, 12') aufweisen, wobei die inneren Umfangsflächen (8, 8'; 12, 12') mittels einer radialen Passung mit der Welle (6) gekoppelt sind, und dass das erste kraftübertragende Element (2) und das zweite kraftübertragende Element (4) jeweils eine in axialer Richtung aneinandergrenzende Anlagefläche (10) aufweisen, wobei das erste kraftübertragende Element (2) mit dem zweiten kraftübertragenden Element (4) an den Anlageflächen (10) über einen axialen Reibschluss gekoppelt ist.

Description

B e s c h r e i b u n g
Getriebeanordnung
Vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Getriebeanordnung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 8.
Getriebeanordnungen, wie beispielsweise Hochpräzisionsgetriebeanordnungen wie Planetengetriebe, können verschiedene kraftübertragende Elemente aufweisen. Bei diesen kann es sich um Zahnräder, wie z.B. Planeten, handeln. Um ein Drehmoment von einem kraftübertragenden Element auf ein anderes zu übertragen, können diese miteinander verbunden werden, wie es z.B. bei den Planeten eines Doppelplaneten der Falls ist. Die Verbindung von einem ersten und einem zweiten kraftübertragenden Element in einer solchen Getriebeanordnung muss so ausgestaltet sein, dass ein hohes Drehmoment übertragen werden kann, aber gleichzeitig die kraftübertragenden Elemente nicht negativ beeinflusst werden.
Ein solches hohes Drehmoment kann beispielsweise zu hohen Umfangsspannungen und damit zu Rissen in den kraftübertragenden Elementen, insbesondere in Zahnfüßen von Zahnrädern, führen. Des Weiteren muss zur selben Zeit eine solche Verbindung von zwei kraftübertragenden Elementen sehr steif in der Torsionsrichtung sein, um in einem Hochpräzisionsgetriebe verwendet werden zu können. Bislang verwendete Verbindungen von zwei kraftübertragenden Elementen in eine Getriebeanordnung sind so ausgestaltet, dass dadurch entweder die kraftübertragenden Elemente sehr kostenintensiv werden, z.B. aufgrund des verwendeten Materials, oder der Durchmesser der kraftübertragenden Elemente muss für eine solche Verbindung erhöht werden, wodurch mehr Platz in der Getriebeanordnung benötigt wird und diese dadurch größer wird.
Solche Verbindungen zwischen kraftübertragenden Elementen können durch eine radiale Presspassung, Verschweißen etc. hergestellt werden. Die bekannten Verbindungen haben jedoch einige Nachteile. So ist beispielsweise Verschweißen kostenintensiv und hat einen thermischen Einfluss auf die Elemente, was zu einer Veränderung der Materialeigenschaften führen kann. Eine Presspassung über die radiale Fläche erfordert für hohe Drehmomente einen großen Durchmesser der kraftübertragenden Elemente, wobei zur selben Zeit Grenzen in den Umfangsspannungen an dem Außendurchmesser eines Nabenteils der Ge- triebeanordnung berücksichtigt werden müssen, was wiederum zu einer geringeren Steifigkeit in der Rotationsrichtung führt. Eine Presspassung über die axiale Fläche, d.h. als Bolzen-Flansch-Verbindung, erfordert wiederum einen großen Durchmesser für Bolzen. Keilverbindungen über die radiale oder axiale Fläche sind kostenintensiv und erlauben keine relative Bewegung zwischen den verbundenen Teilen während des Zusammenbaus. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die kraftübertragenden Elemente zu verkleben, was jedoch nur eine geringe Stärke der Verbindung bereitstellt.
Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Verbindung zwischen kraftübertragenden Elementen einer Getriebeanordnung bereitzustellen, durch die eine sichere und stabile Kopplung der Elemente sichergestellt werden kann, die für hohe Drehmomente geeignet ist und gleichzeitig kostengünstig herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Getriebeanordnung gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Getriebeanordnung gemäß Patentanspruch 8 gelöst.
Die Getriebeanordnung weist zumindest ein erstes und ein zweites kraftübertragendes Element auf, die koaxial auf einer Welle angeordnet sind und dazu ausgebildet sind, ein Drehmoment zu übertragen. Bei der Getriebeanordnung kann es sich insbesondere um ein Hochpräzisionsgetriebe handeln. Das erste und das zweite kraftübertragende Element können jede Art von kraftübertragenden Element sein, die auf einer Welle koaxial angeordnet sind, wie z.B. Zahnräder. Beispielsweise kann es sich bei den kraftübertragenden Elementen um die beiden Planeten eines Doppelplaneten in einem Planetengetriebe handeln. Das erste und das zweite kraftübertragende Element weisen jeweils eine innere Umfangsfläche auf. Das zweite kraftübertragende Element ist mit der inneren Umfangsfläche auf die Welle aufgeschoben und ist mit der Welle über eine radiale Passung gekoppelt.
Das erste kraftübertragende Element kann getrennt von der Welle ausgebildet sein und, wie das zweite kraftübertragende Element, mit einer inneren Umfangsfläche auf die Welle aufgeschoben und mit dieser über eine radiale Passung gekoppelt sein. Alternativ kann das erste kraftübertragende Element integral mit der Welle ausgebildet sein. In diesem Fall wird das zweite kraftübertragende Element also beim Aufschieben auf die Welle auch auf das erste kraftübertragende Element aufgeschoben. Ist das erste kraftübertragende Element integral mit der Welle ausgebildet, kann die Welle als Pilzwelle oder Glockenwelle ausgestaltet sein.
Die radiale Passung kann als Presspassung ausgeführt sein, die beispielsweise durch ein Übermaß zwischen den inneren Umfangsflächen des ersten und/oder des zweiten kraftübertragenden Elements mit der Welle erreicht wird. Alternativ kann die radiale Passung auch als Spielpassung ausgeführt sein. In diesem Fall können das erste und/oder das zweite kraftübertragende Element an der Welle durch einen Stoffschluss, beispielsweise durch Verwendung von Klebstoff oder ähnlichem, befestigt werden.
Um eine besonders stabile Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten kraftübertragenden Element herzustellen, die ein hohes Drehmoment übertragen kann, wird zusätzlich das erste kraftübertragende Element mit dem zweiten kraftübertragenden Element an einer jeweiligen, in axialer Richtung aneinandergrenzenden Anlagefläche über einen axialen Reibschluss gekoppelt. Das bedeutet, dass die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten kraftübertragenden Element sowohl über eine radiale Passung mit der Welle als auch über einen axialen Reibschluss miteinander hergestellt wird. Diese Verbindung ist dazu geeignet, ein Drehmoment über die die axiale Fläche zwischen den beiden kraftübertragenden Elementen, und je nach Ausbildung der radialen Passung, auch über die radiale Fläche mit der Welle zu übertragen. Insbesondere bei einer Übertragung des Drehmoments sowohl über die radiale Fläche mit der Welle als auch die axiale Fläche zwischen den beiden kraftübertragenden Elementen werden zwei Belastungspfade, d.h. ein axialer und ein radialer Belastungspfad, erzeugt, die die einzelnen Elemente nicht überlasten, und z.B. keine zu hohen Umfangsspannungen in der radialen Verbindung erzeugen.
Das erste und das zweite kraftübertragende Element können des Weiteren über ein Befestigungselement miteinander verbunden sein. Das Befestigungselement kann beispielsweise ein Anschlagring, eine Mutter, eine Nutmutter, ein Bolzen, eine Bördelung oder ähnliches oder eine Kombination davon sein, die dazu geeignet sind, das erste und das zweite kraftübertragende Element aneinander zu befestigen.
Die in axialer Richtung aneinandergrenzenden Anlageflächen des ersten und des zweiten kraftübertragenden Elements, die über einen axialen Reibschluss gekoppelt sind, übertragen ein Drehmoment und erlauben es, dass die Torsionssteifigkeit entweder nur durch die radiale innere Umfangsfläche oder nur durch die axialen Anlageflächen bestimmt wird oder dass die Torsionssteifigkeit sowohl durch die radiale innere Umfangsfläche als auch die axialen Anlageflächen bestimmt wird. Vorzugsweise kann hier ein Durchmesser der kraftübertragenden Elemente gewählt werden, der ein großes Drehmoment übertragen kann.
Da die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten kraftübertragenden Element untereinander sowie mit der Welle ohne Wärme erzeugt wird, d. h. nicht durch Schweißen oder ähnliches, sondern durch Passung und Reibschluss, werden damit die Materialeigenschaften der einzelnen Elemente nicht negativ beeinträchtigt. Des Weiteren kann die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten kraftübertragenden Element sowie mit der Welle während des Zusammenbaus allein durch das Positionieren der Elemente zueinander und das Montieren von diesen erzeugt werden, ohne dass die Elemente der Getriebeanordnung noch zu einer anderen Verarbeitungsvorrichtung, wie einer Schweißstation oder ähnlichem, weitergeleitet werden müssen. Somit kann die Herstellung der Getriebeanordnung vereinfacht werden und ist kostengünstiger im Vergleich zu bisherigen Getriebeanordnungen.
Um die Verbindung zwischen den einzelnen Teilen zu verbessern, und insbesondere um die Lastkapazität der kraftübertragenden Flächen, d. h. der inneren Umfangsflächen und der Anlageflächen, zu erhöhen, können diese mit reibungserhöhenden Mitteln versehen sein. Die reibungserhöhenden Mittel können insbesondere irgendwelche Oberflächenbe- Handlungen sein, die den Reibungskoeffizienten erhöhen. Solche reibungserhöhenden Mittel können beispielsweise eine reibungserhöhende Schicht, z.B. eine Klebeschicht oder eine Zinkschicht, oder reibungserhöhende Partikel, z.B. Partikel, die eine höhere Härte aufweisen als das Material der kraftübertragenden Elemente, oder eine Kombination davon aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform sind die innere Umfangsfläche des ersten und/oder des zweiten kraftübertragenden Elements konische Flächen. In diesem Fall kann die korrespondierende Fläche der Welle, die entweder als separates Element oder als integrales Element des ersten kraftübertragenden Elements vorgesehen ist, ebenfalls konisch sein. Solche konischen Flächen vereinfachen insbesondere das Aufschieben des jeweiligen kraftübertragenden Elements auf die Welle, insbesondere im Fall einer Presspassung.
Alternativ können die inneren Umfangsflächen des ersten und/oder des zweiten kraftübertragenden Elements zylindrische Flächen sein. Des Weiteren ist auch eine Kombination von konischen Flächen und zylindrischen Flächen möglich, wobei die innere Umfangsflä- che des ersten kraftübertragenden Elements eine konische Fläche und die innere Umfangsfläche des zweiten kraftübertragenden Elements eine zylindrische Fläche sein kann oder umgekehrt.
Eine zylindrische Fläche erlaubt es zudem, die radiale Passung als Übergangs- oder Spielpassung auszuführen, sodass der Anteil der Kraft- bzw. Momentenübertragung graduell bis zu 100% auf den axialen Reibschluss übertragen werden kann. Eine solche Spielpassung kann durch einen Klebstoff fixiert werden.
Um den axialen Reibschluss zwischen dem ersten und dem zweiten kraftübertragenden Element auch im Betrieb sicherzustellen, kann ein kraftausübendes Mittel vorgesehen sein, das dazu ausgebildet ist, das erste und/oder das zweite kraftübertragende Element mit einer axialen Kraft zu beaufschlagen, die axial in Richtung der Anlageflächen zwischen dem ersten und dem zweiten kraftübertragenden Element wirkt. Diese Kraft dient dazu, den Reibschluss zwischen dem ersten und dem zweiten kraftübertragenden Element herzustellen. Das kraftausübende Element kann gleichzeitig als Befestigungsmittel dienen, wie es oben beschrieben ist, um die axiale Kraft aufrechtzuerhalten. Das kraftausübende Mittel kann irgendeine Art von Mittel sein, das dazu dient, die Kraft auszuüben und/oder aufrechtzuer- halten. Beispielsweise kann das kraftausübende Mittel ein Anschlagring, eine Mutter, eine Nutmutter, ein Bolzen oder ähnliches oder eine Kombination davon sein. Des Weiteren ist es auch möglich, zunächst eine Kraft auf die beiden kraftübertragenden Elemente auszuüben und anschließend die beiden kraftübertragenden Elemente miteinander in diesem Zustand mittels Bördeln oder ähnlichem zu verbinden, wobei in diesem Fall das kraftausübende Mittel die Bördelung ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen einer Getriebeanordnung, wie sie oben beschrieben ist, vorgeschlagen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Aufbringen des ersten und des zweiten kraftübertragenden Elements auf die Welle, insbesondere durch Ausüben einer axialen Kraft in Richtung der axialen Anlageflächen, Zusammenfügen des ersten und des zweiten kraftübertragenden Elements mit der Welle durch radiale Passung, und reibschlüssiges Verbinden des ersten kraftübertragenden Elements mit dem zweiten kraftübertragenden Element an den Anlageflächen über einen axialen Reibschluss.
Die axiale Kraft kann sowohl zum Zusammenfügen des ersten und des zweiten kraftüber- tragendenden Elements mit der Welle als auch zum Erzeugen des axialen Reibschlusses dienen. Diese axiale Kraft kann beispielsweise das zweite kraftübertragende Element auf einen zylindrischen oder konischen Bereich des ersten kraftübertragenden Elements, der die Welle darstellt, drücken. Alternativ kann die axiale Kraft sowohl das erste als auch das zweite kraftübertragende Element auf die Welle drücken. Zwischen der Welle und dem ersten und/oder dem zweiten kraftübertragenden Element kann beispielsweise durch ein Übermaß zwischen den inneren Umfangsflächen und der Welle die radiale Passung als Presspassung ausgeführt sein. In der Endposition des ersten und des zweiten kraftübertragenden Elements berühren sich die jeweiligen Anlageflächen der Elemente. Dies wiederum erzeugt den axialen Reibschluss. Sowohl die radiale Passung als auch der axiale Reibschluss übertragen nun eine Drehmomentlast zwischen dem ersten und dem zweiten kraftübertragenden Element.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren des Weiteren ein Verdrehen des ersten kraftübertragenden Elements in Bezug auf das zweite kraftübertragendenden Element nach dem Zusammenfügen und vor dem reib schlüssigen Verbinden des ersten und des zweiten kraftübertragenden Elements durch den axialen Reibschluss auf. Solange der Reibschluss zwischen den beiden Elementen noch nicht besteht, ist es möglich, die kraftübertragenden Elemente um ihre Achse zu rotieren. Somit können diese zueinander in jeder gewünschten Winkelposition positioniert werden. Beispielsweise kann hierdurch ein Spiel zwischen den Verzahnungen von Planeten eines Doppelplaneten und einer Hohlwelle und/oder einer Sonne in einem Planetengetriebe reduziert werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:
Fig. la: eine schematische Schnittansicht einer Getriebeanordnung mit einem ersten und einem zweiten kraftübertragenden Element gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 1b: eine schematische Schnittansicht einer Getriebeanordnung mit einem ersten und einem zweiten kraftübertragenden Element gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 2a: eine schematische Schnittansicht einer Getriebeanordnung mit einem ersten und einem zweiten kraftübertragenden Element gemäß einer dritten Ausführungsform; und
Fig. 2b: eine schematische Schnittansicht einer Getriebeanordnung mit einem ersten und einem zweiten kraftübertragenden Element gemäß einer vierten Ausführungsform.
Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Figuren la, 1b, 2a, 2b zeigen eine Getriebeanordnung 1, die ein erstes kraftübertragendes Element 2 und ein zweites kraftübertragendes Element 4 aufweist. Bei den beiden kraftübertragenden Elementen 2, 4 kann es sich beispielsweise um zwei Planeten eines Doppelplaneten handeln.
Die beiden kraftübertragenden Elemente 2, 4 sind auf einer Welle 6 mit einer Rotationsachse X koaxial angeordnet. Bei den in Figuren la und 1b gezeigten Ausführungsformen ist das erste kraftübertragende Element 2 integral mit der Welle 6 ausgebildet, und kann beispielsweise eine Pilzwelle darstellen. Alternativ dazu ist das erste kraftübertragende Element 2 bei den in Figuren 2a und 2b gezeigten Ausführungsformen als von der Welle 6 separates Element ausgebildet.
Um ein Drehmoment Ml, M2 zu übertragen, sind das erste kraftübertragende Element 2 und das zweite kraftübertragende Element 4 nicht nur mit der Welle 6, sondern auch miteinander verbunden. Hierzu wird zunächst das zweite kraftübertragende Element 4 auf die Welle 6 bzw. den die Welle 6 bildenden Teil des ersten kraftübertragenden Elements 2 aufgeschoben. Beim Aufschieben des zweiten kraftübertragenden Elements 4 wird eine Passung zwischen dem zweiten kraftübertragenden Element 4 an der inneren Umfangsflä- che 8, 8' des zweiten kraftübertragenden Elements 4 und der korrespondierenden Fläche der Welle 6 (bzw. des ersten kraftübertragenden Elements 2) realisiert. Die radiale Passung kann vorzugsweise eine Presspassung sein, wobei auch eine Spielpassung möglich ist.
Diese innere Umfangsfläche 8, 8' kann entweder als zylindrische innere Umfangsfläche 8', wie in Fig. la dargestellt ist, oder als konische innere Umfangsfläche 8, wie Fig. 1b dargestellt ist, realisiert werden. Die korrespondierende Fläche der Welle 6 weist eine dazu komplementäre Form auf.
Wirkt nun eine axiale Kraft Fl auf das zweite kraftübertragende Element 4 wird dieses an einer Anlagefläche 10 gegen eine korrespondierende Anlagefläche 10 des ersten kraftübertragenden Elements 2 gedrückt. An den Anlageflächen 10 zwischen dem ersten kraftübertragenden Element 2 und dem zweiten kraftübertragenden Element 4 wird ein Reibschluss zwischen den beiden Elementen 2, 4 erreicht. Die axiale Kraft Fl kann im Betrieb durch geeignete kraftausübende Mittel aufrechterhalten werden, wie beispielsweise eine Nutmutter oder ähnliches (nicht dargestellt). Durch die Verbindung zwischen dem ersten kraftübertragenden Element 2 und dem zweiten kraftübertragenden Element 4 sowohl über die radiale Passung an der inneren Umfangsfläche 8, 8' als auch den Reibschluss an den Anlageflächen 10 werden die beiden Kraftpfade Ml, M2 erreicht, die durch entsprechende Pfeile dargestellt sind. Ml stellt dabei einen radialen Kraft- oder Drehmomentpfad dar, und M2 stellt einen axialen Kraftoder Drehmomentpfad dar. Die Hauptkraft- bzw. Drehmomentübertragung findet dabei über den Pfad M2 an den Anlageflächen 10 statt.
Wie bereits oben erläutert, kann das erste kraftübertragende Element 2 auch als von der Welle 6 separates Element ausgebildet sein, wie in Figuren 2a und 2b gezeigt ist. In diesem Fall wird das erste kraftübertragende Element 2 wie das kraftübertragende Element 4 auf die Welle 6 mittels einer Passung, z.B. einer Presspassung, an den Innenumfangsflächen 12, 12' aufgeschoben. Diese können, wie die innere Umfangsfläche 8, 8' als konische innere Umfangsfläche 12 (Fig. 2a) oder als zylindrische innere Umfangsfläche 12' (Fig. 2b) ausgebildet sein. In diesem Fall wird der Reibschluss zwischen dem ersten und dem zweiten kraftübertragenden Element 2, 4 an den Anlageflächen 10 durch axial wirkende Kräfte Fl, F2 erreicht, die von beiden axialen Seiten auf die beiden kraftübertragenden Elemente 2, 4 wirken. Wie oben bereits erläutert, können die axialen Kräfte Fl, F2 durch entsprechende kraftausübende Mittel während des Betriebs aufrechterhalten werden.
Durch die oben beschriebene Getriebeanordnung ist es möglich, eine einfache und stabile Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten kraftübertragenden Element bereitzustellen, bei der ein axialer und vorzugsweise auch ein radialer Kraftübertragungspfad ermöglicht wird. Dies wiederum führt dazu, dass die einzelnen Teile der Getriebeanordnung nicht überlastet werden und erhöht somit die Lebensdauer der Getriebeanordnung.
Bezugszeichenliste
1 Getriebeanordnung
2 erstes kraftübertragendes Element
4 zweites kraftübertragendes Element
6 Welle
8 innere Umfangsfläche
10 Anlageflächen
12 innere Umfangsfläche
Fl, F2 axiale Kraft
Ml, M2 Kraftübertragungspfad
X Rotationsachse

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Getriebeanordnung Getriebeanordnung (1) mit zumindest einem ersten und einem zweiten kraftübertragenden Element (2, 4), die koaxial auf einer Welle (6) angeordnet sind und dazu ausgebildet sind, ein Drehmoment (Ml, M2) zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste kraftübertragende Element (2) integral mit der Welle (6) ausgebildet ist und das zweite kraftübertragende Element (4) eine innere Umfangsfläche (8, 8') aufweist, wobei diese innere Umfangsfläche (8, 8') mittels einer radialen Passung mit der Welle (6) gekoppelt ist, oder das erste kraftübertragende Element (2) getrennt von der Welle (6) ausgebildet ist und das erste und das zweite kraftübertragende Element (2, 4) jeweils eine innere Umfangsfläche (8, 8'; 12, 12') aufweisen, wobei die inneren Umfangsflächen (8, 8'; 12, 12') mittels einer radialen Passung mit der Welle (6) gekoppelt sind, und dass das erste kraftübertragende Element (2) und das zweite kraftübertragende Element (4) jeweils eine in axialer Richtung aneinandergrenzende Anlagefläche (10) aufweisen, wobei das erste kraftübertragende Element (2) mit dem zweiten kraftübertragenden Element (4) an den Anlageflächen (10) über einen axialen Reibschluss gekoppelt ist. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, wobei die inneren Umfangsflächen (8, 8'; 12, 12') mit reibungserhöhenden Mitteln versehen sind. Getriebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anlageflächen (10) mit reibungserhöhenden Mitteln versehen ist. Getriebeanordnung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die reibungserhöhenden Mittel eine reibungserhöhende Schicht und/oder reibungserhöhende Partikel aufweisen. Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die innere Umfangsfläche (8, 8'; 12, 12') des ersten und/oder des zweiten kraftübertragenden Elements (2, 4) eine konische Fläche (8, 12) ist. Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die innere Umfangsfläche (8, 8'; 12, 12') des ersten und/oder des zweiten kraftübertragenden Elements (2, 4) eine zylindrische Fläche (8', 12') ist. Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein kraftausübendes Mittel vorgesehen ist, das dazu ausgebildet ist, das erste und/oder das zweite kraftübertragende Element (2, 4) mit einer axialen Kraft (Fl, F2) zu beaufschlagen. Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Befestigungselement vorgesehen ist, das dazu ausgebildet ist, das erste und das zweite kraftübertragende Element (2, 4) aneinander zu befestigen und/oder eine Kraft (Fl, F2) aufrechtzuerhalten, die axial in Richtung der Anlageflächen (10) des ersten und des zweiten kraftübertragenden Elements (2, 4) wirkt. Verfahren zum Herstellen einer Getriebeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Aufbringen des ersten und des zweiten kraftübertragenden Elements (2, 4) auf die Welle (6),
Zusammenfügen des ersten und des zweiten kraftübertragenden Elements (2, 4) mit der Welle (6) durch radiale Passung, und reibschlüssiges Verbinden des ersten kraftübertragenden Elements (2) mit dem zweiten kraftübertragenden Element (4) an den Anlageflächen (10) über einen axialen Reibschluss. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verfahren ein Verdrehen des ersten kraftübertragenden Elements (2) in Bezug auf das zweite kraftübertragende Element (4) nach dem Zusammenfügen und vor dem reibschlüssigen Verbinden des ersten und des zweiten kraftübertragenden Elements (2, 4) durch den axialen Reibschluss aufweist.
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