DE102015200844A1 - Shaft-hub composite and a transmission with such a composite - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Welle-Nabe-Verbund für ein Getriebe umfassend eine Welle mit wenigstens einem Außendurchmesser und eine Nabe mit wenigstens einem Innendurchmesser, wobei der Innendurchmesser der Nabe kleiner ist als der Außendurchmesser der Welle, wodurch eine erste Überdeckung besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle einen zweiten Außendurchmesser und/oder die Nabe einen zweiten Innendurchmesser aufweist, der vom ersten Außendurchmesser und/oder ersten Innendurchmesser verschieden ist und die Nabe die Welle an beiden Außendurchmessern und/oder Innendurchmessern umgreift, sodass eine zweite Überdeckung besteht, die größer als die erste ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Getriebe und ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a shaft-hub composite for a transmission comprising a shaft having at least one outer diameter and a hub having at least an inner diameter, wherein the inner diameter of the hub is smaller than the outer diameter of the shaft, whereby a first overlap, characterized in that the shaft has a second outer diameter and / or the hub has a second inner diameter which is different from the first outer diameter and / or first inner diameter and the hub engages around the shaft at both outer diameters and / or inner diameters so that a second overlap exists which is greater than first is. Furthermore, the invention relates to a transmission and a motor vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft einen Welle-Nabe-Verbund für ein Getriebe umfassend eine Welle mit wenigstens einem Außendurchmesser und eine Nabe mit wenigstens einem Innendurchmesser, wobei der wenigstens eine Innendurchmesser der Nabe kleiner ist als der wenigstens eine Außendurchmesser der Welle, wodurch eine erste Überdeckung besteht. The invention relates to a shaft-hub composite for a transmission comprising a shaft having at least one outer diameter and a hub having at least one inner diameter, wherein the at least one inner diameter of the hub is smaller than the at least one outer diameter of the shaft, whereby a first overlap exists.
In Kraftfahrzeuggetrieben in Vorgelegebauweise wird Drehmoment über an Wellen befestigten Zahnrädern übertragen, die miteinander in Eingriff bringbar sind. Dabei ist es üblich, die Wellen als zylindrische Bauteile auszubilden und die Zahnräder als Naben an der Welle zu befestigen. In automotive gearboxes in countershaft design, torque is transmitted via gears attached to shafts, which are engageable with each other. It is customary to form the waves as cylindrical components and to secure the gears as hubs on the shaft.
Hierbei sind mehrere Möglichkeiten der Befestigung bekannt. Unter anderem gibt es reibschlüssige Verbindungen in Form eines Pressverbandes, auch Presspassung genannt, oder formschlüssige Verbindungen in Form einer Mitnahmeverzahnung. Dabei gilt im Allgemeinen, dass ein Pressverband mehr Bauraum in axialer Länge benötigt, da die Verbindung aufgrund von Reibkräften erfolgt. Bei einer Mitnahmeverzahnung, beispielsweise in Form einer Kurzverzahnung, besteht aber der Nachteil, dass sie nur mit großen Fertigungstoleranzen herstellbar ist und der Qualitätsnachteil auf eine Laufverzahnung übertragen wird.. Here are several ways of attachment known. Among other things, there are frictional connections in the form of a press fit, also called press fit, or positive connections in the form of a driving toothing. It generally applies that a press fit requires more installation space in the axial length, since the connection is due to frictional forces. In a driving toothing, for example in the form of a short toothing, but there is the disadvantage that it can be produced only with large manufacturing tolerances and the quality disadvantage is transferred to a running gear.
Aus der
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, einen Welle-Nabe-Verbund anzugeben, bei dem hohe Kräfte bei vergleichsweise geringerem Bauraum übertragen werden können. On this basis, it is an object of the present application to provide a shaft-hub composite in which high forces can be transmitted in a comparatively smaller space.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Welle-Nabe-Verbund mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. This object is achieved by a shaft-hub composite with the features of
Als Kern der Erfindung wird angesehen, dass ein Pressverband dahingehend verbessert wird, dass die Welle-Nabe-Verbindung zwei Überdeckungen aufweist. Die Überdeckung ist dabei als Verhältnis des Außendurchmessers der Welle zum Innendurchmesser des Zahnrads definiert. Da die Welle zwei verschiedene Außendurchmesser oder Innendurchmesser aufweist, die die Nabe des Zahnrads umgreift, hat der Welle-Nabe-Verbund auch zwei Überdeckungen. Dabei ist es selbstverständlich bereits bekannt, dass eine Welle mehrere Außendurchmesser über ihre Länge aufweisen kann. Bislang wurde eine Nabe aber lediglich auf einem Bereich der Welle fixiert, bei dem der Außendurchmesser konstant ist. Da auch der Innendurchmesser des Zahnrads bzw. der Nabe konstant ist, besteht dementsprechend eine gleichmäßige Überdeckung. As the core of the invention is considered that a press fit is improved in that the shaft-hub connection has two overlaps. The overlap is defined as the ratio of the outer diameter of the shaft to the inner diameter of the gear. Since the shaft has two different outer diameters or inner diameters, which surrounds the hub of the gearwheel, the shaft-hub assembly also has two overlaps. It is of course already known that a shaft may have a plurality of outer diameter over its length. So far, however, a hub has been fixed only on a portion of the shaft where the outer diameter is constant. Since the inner diameter of the gear or the hub is constant, there is accordingly a uniform coverage.
Dadurch wird der Welle-Nabe-Verbund in zwei unterschiedliche Bereiche geteilt. Im Bereich der größeren Überdeckung ist die Belastung der Nabe größer. This divides the shaft-hub assembly into two distinct areas. In the area of greater coverage, the load on the hub is greater.
Dabei ist es grundsätzlich gleichgültig, ob die unterschiedlichen Überdeckungen dadurch zustande kommen, dass die Welle zwei verschiedene Außendurchmesser aufweist oder die Nabe zwei unterschiedliche Innendurchmesser. Auch können sowohl die Welle zwei verschiedene Außendurchmesser als auch die Nabe zwei verschiedene Innendurchmesser aufweisen, um zwei unterschiedliche Überdeckungen zu erhalten. Im Folgenden wird auf eine Welle mit zwei unterschiedlichen Außendurchmessern abgestellt. Analog ist eine entsprechende Ausbildung der Nabe mit zwei Innendurchmessern immer mitzulesen. Dies gilt auch für drei oder mehr Innen- und Außendurchmesser. It is basically immaterial whether the different overlaps come about by the fact that the shaft has two different outer diameter or the hub two different inner diameter. Also, both the shaft two different outer diameters and the hub may have two different inner diameters to obtain two different overlaps. The following section focuses on a shaft with two different outside diameters. Analogously, a corresponding design of the hub with two inner diameters is always read. This also applies to three or more inner and outer diameters.
Die Nabe weist bevorzugt im Bereich des ersten und kleineren Außendurchmessers bzw. der ersten Überdeckung einen Kontaktbereich zur Drehmomentübertragung auf. Das heißt, dass der Kraftübertrag durch die Nabe in einem Bereich stattfindet, in dem die Belastung aufgrund des Welle-Nabe-Verbunds geringer ist, während im Bereich des zweiten Außendurchmessers bzw. der zweiten Überdeckung die Nabe ausschließlich durch den Welle-Nabe-Verbund bis an die Belastbarkeitsgrenze geführt werden kann. In dem Abschnitt des Kontaktbereiches kommt es zu Spannungsüberlagerungen, weshalb die Überdeckung bevorzugt nicht maximal ausgeführt wird. The hub preferably has a contact region for transmitting torque in the region of the first and the smaller outer diameter or the first overlap. That is, the force transmission through the hub takes place in a region in which the load due to the shaft-hub composite is lower, while in the region of the second outer diameter or the second overlap, the hub exclusively through the shaft-hub composite can be led to the load limit. In the section of the contact area there are voltage overlays, which is why the coverage is preferably not carried out to the maximum.
Auf diese Art und Weise kann ein Pressverband zur Verbindung einer Nabe mit einer Welle dahingehend verbessert werden, dass bei gleichbleibender Fähigkeit zur Drehmomentübertragung die Breite der Welle-Nabe-Verbindung reduziert werden kann, das heißt, dass bei Reduzierung des axialen Bauraums die Fähigkeit zur Drehmomentübertragung erhalten bleibt. Alternativ kann bei gleichem axialem Bauraum das übertragbare Drehmoment gesteigert werden. In this way, a press fit for connecting a hub to a shaft can be improved so that the width of the shaft-hub connection can be reduced while the torque transmission capacity remains the same, that is, the torque transmission capacity is reduced as the axial space is reduced preserved. Alternatively, with the same axial space, the transmittable torque can be increased.
Vorzugsweise kann der Übergang zwischen dem ersten Außendurchmesser und dem zweiten Außendurchmesser der Welle als Stufe ausgebildet sein. Ein derartiger Übergang ist leicht herstellbar. Preferably, the transition between the first outer diameter and the second outer diameter of the shaft may be formed as a step. Such a transition is easy to produce.
Alternativ kann der Übergang zwischen dem ersten Außendurchmesser und dem zweiten Außendurchmesser der Welle konisch ausgebildet sein. Bei einem konischen Übergang lässt sich die Nabe leichter aufschieben, insbesondere verklemmt sie sich nicht im Bereich des zweiten Außendurchmessers. Weiterhin stellt der Bereich des konischen Übergangs eine weitere Kontaktfläche und somit Überdeckung zur Verfügung. Alternatively, the transition between the first outer diameter and the second outer diameter of the shaft may be conical. With a conical transition, the hub is easier to postpone, especially it does not jam in the area of the second Outside diameter. Furthermore, the area of the conical transition provides an additional contact surface and thus coverage.
Vorzugsweise kann der konische Bereich 8 mm bis 10 mm breit sein. Generell wird der konische Bereich in seiner Breite an den Durchmesserunterschied angepasst, sodass der Übergang nicht zu abrupt erfolgt. Es hat sich herausgestellt, dass bei dieser Breite mehr oder weniger unabhängig von der Außendurchmesserzunahme ein Optimum dahingehend besteht, dass das Aufschieben der Nabe ermöglicht wird und andererseits dieser Bereich möglichst kurz ausgebildet wird, da in diesem Bereich die Drehmomentübertragung eingeschränkt ist und die maximale Überdeckung nicht erreicht wird. Preferably, the conical region may be 8 mm to 10 mm wide. In general, the conical area is adjusted in width to the diameter difference, so that the transition is not too abrupt. It has been found that with this width more or less independent of the outer diameter increase is an optimum in that the sliding of the hub is made possible and on the other hand, this area is formed as short as possible in this area, the torque transmission is limited and the maximum coverage is reached.
Vorteilhafterweise kann der Kontaktbereich zum zweiten Außendurchmesser in axialer Richtung beabstandet sein. Das heißt, dass vom Bereich der zweiten Überdeckung ein Abstand vorliegt, so dass die Nabe in diesem Bereich tatsächlich an die Belastungsgrenze herangeführt werden kann. Advantageously, the contact area to the second outer diameter may be spaced in the axial direction. This means that there is a distance from the area of the second overlap, so that the hub can actually be brought to the load limit in this area.
Vorzugsweise kann der Kontaktbereich als Verzahnung ausgebildet sein. Dementsprechend ist die Nabe ein Zahnrad. Preferably, the contact region may be formed as a toothing. Accordingly, the hub is a gear.
Vorteilhafterweise kann die Breite des Bereichs der ersten Überdeckung 20 bis 25 mm breit sein. Zusätzlich kann die Breite des Bereichs der zweiten Überdeckung 30 bis 50 mm sein. Diese Breiten haben sich als optimal herausgestellt, um Drehmomente bis 800 Nm zu übertragen, ohne dass es zu Beschädigungen der Nabe kommt und wobei die axiale Länge der Nabe minimiert werden konnte. Advantageously, the width of the region of the first cover may be 20 to 25 mm wide. In addition, the width of the area of the second overlay may be 30 to 50 mm. These widths have been found to be optimal for transmitting torques up to 800 Nm without damaging the hub and minimizing the axial length of the hub.
Vorteilhafterweise ist der Innendurchmesser der Nabe im Wesentlichen konstant. Abgesehen von Bauteiltoleranzen soll der Innendurchmesser also gleichbleibend sein. Alternativ könnte wie beschrieben der Innendurchmesser der Nabe auch variieren, so dass der Außendurchmesser der Welle weniger stark schwanken muss. Es ist jedoch einfacher, den Außendurchmesser der Welle wie gewünscht herzustellen und den Innendurchmesser der Nabe gleichbleibend zu lassen. Advantageously, the inner diameter of the hub is substantially constant. Apart from component tolerances, the inner diameter should therefore be constant. Alternatively, as described, the inner diameter of the hub could also vary, so that the outer diameter of the shaft must vary less. However, it is easier to make the outer diameter of the shaft as desired and to keep the inner diameter of the hub constant.
Auch können grundsätzlich mehr als zwei Außen- bzw. Innendurchmesser vorgesehen werden. Jedoch wird eine optimale Raumausnutzung bei zwei Überdeckungen und dementsprechend zwei unterschiedlichen Durchmessern erreicht. In principle, more than two outer or inner diameters can be provided. However, optimal space utilization is achieved with two covers and, accordingly, two different diameters.
Daneben betrifft die Erfindung ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Welle und einer an der Welle befestigten Nabe. Das Getriebe kennzeichnet sich dadurch aus, dass der Welle-Nabe-Verbund wie beschrieben ausgebildet ist. In addition, the invention relates to a transmission for a motor vehicle with at least one shaft and a shaft attached to the hub. The transmission is characterized in that the shaft-hub composite is formed as described.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Figuren und Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen: Further advantages, features and details emerge from the figures and exemplary embodiments described below. Showing:
Bei der Ausführung gemäß
Im Gegensatz dazu zeigt
Der dargestellte Welle-Nabe-Verbund wird bevorzugt in Fahrzeuggetrieben zur Drehmomentübertragung verwendet. The illustrated shaft-hub assembly is preferably used in vehicle transmissions for torque transmission.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Welle-Nabe-Verbund Shaft-hub composite
- 2 2
- Nabe hub
- 3 3
- Welle wave
- 4 4
- erster Außendurchmesser first outer diameter
- 5 5
- zweiter Außendurchmesser second outer diameter
- 6 6
- Kontaktbereich contact area
- 7 7
- Zahn tooth
- 8 8th
- konischer Bereich conical area
- 9 9
- Breite width
- 10 10
- Breite width
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102010023161 A1 [0004] DE 102010023161 A1 [0004]
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- 2015-01-20 DE DE102015200844.4A patent/DE102015200844A1/en active Pending
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