DE102016208762A1

DE102016208762A1 - Welle-Nabe-Verbindung mit konus

Info

Publication number: DE102016208762A1
Application number: DE102016208762.2A
Authority: DE
Inventors: Erwin VAN EYNDHOVEN
Original assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2017-11-23
Also published as: CN206904089U

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit mindestens einer Welle (101) und mindestens einer Nabe; wobei die Welle (101) eine Aussparung aufweist. Zu der Anordnung gehört mindestens ein Konus (201); wobei eine Mantelfläche des Konus (201) derart gegen eine Wandung der Aussparung verspannt ist, dass die Wandung einer mindestens teilweise radialen Verformung unterliegt; und wobei durch die Verformung eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle (101) und der Nabe () entsteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
In zahlreichen Getrieben, etwa Windkraft- oder Industriegetrieben, sind zwei Planetenstufen im Kraftfluss hintereinander angeordnet. Dabei treibt eine erste Planetenstufe über eine Sonnenwelle einen Planetenträger einer zweiten Planetenstufe an. Die Sonnenwelle und der Planetenträger sind mittels einer Passverzahnung drehfest verbunden. Der Planetenträger wird darüber hinaus auf die Sonnenwelle aufgeschrumpft, oder die Sonnenwelle wird in den Planetenträger eingedehnt. So entsteht in der Passverzahnung eine Presspassung. Bei großen Getrieben dauert es mehrere Stunden, den Planetenträger aufzuheizen oder die Sonnenwelle abzukühlen. Dies verlangsamt zum einen die Fertigung. Zum anderen geht das Aufheizen bzw. Abkühlen der Bauteile mit einem hohen Energieverbrauch einher. Zudem gestaltet sich eine Demontage der Passverzahnung schwierig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe verfügbar zu machen, dass die den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll die Fertigung verkürzt, der Energieverbrauch gesenkt und die Demontierbarkeit verbessert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Anordnung umfasst mindestens eine Welle und mindestens eine Nabe. Erfindungsgemäß weist die Anordnung darüber hinaus mindestens einen Konus auf.
Ein Konus bezeichnet ein Bauteil oder ein Teil eines Bauteils, dass die Form eines Kegelstumpfs hat. Die Oberfläche des Konus besteht aus zwei Kreisflächen – einer Grundfläche und einer Deckfläche – und einer Mantelfläche, die zwischen den Kreisflächen verläuft und die Ränder der Kreisflächen miteinander verbindet.
Die Mantelfläche des Konus der erfindungsgemäßen Anordnung ist derart gegen eine Wandung einer Aussparung der Welle verspannt, dass die Wandung einer mindestens teilweise radialen, d. h. orthogonal zu einer Drehachse der Welle gerichteten Verformung unterliegt. Dies impliziert, dass mindestens ein Teil des Konus in die Aussparung eingreift.
Durch die radiale Verformung der Wandung kann auch ein Teil der Welle, der an die Wandung angrenzt, verformt werden. Bei dem verformten Teil der Welle kann es sich insbesondere um einen Teil der Welle handeln, der die Wandung in radialer Richtung überlappt.
Der verformte Teil der Welle ist so angeordnet, dass durch die Verformung eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle und der Nabe entsteht. Die Welle wird also im Bereich der Aussparung durch den verspannten Konus aufgedehnt und gegen die Nabe gedrückt.
Die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle und der Nabe kommt dabei in einen Bereich der Nabe zustande, welche der Aufnahme der Welle dient. Dieser Bereich kann insbesondere als eine rotationssymmetrische Bohrung ausgestaltet sein.
Die erfindungsgemäße Welle-Nabe-Verbindung lässt sich zeitsparend und kostengünstig herstellen.
In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Anordnung mindestens einen Planetenträger. Dieser bildet die Nabe aus. Durch die Verformung der Welle kommt somit eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle und dem Planetenträger zustande. Insbesondere kann es sich bei der Welle um eine Sonnenwelle einer ersten Planetenstufe und bei dem Planetenträger um einen Planetenträger einer zweiten Planetenstufe handeln.
In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung ist der Konus axial gegen die Welle verspannt. Dies bedeutet, dass zwischen dem Konus und der Welle eine axial, d. h. entlang der Drehachse der Welle gerichtete Kraft wirkt, welche die Verspannung der Welle und des Konus hervorruft. Die axiale Verspannung des Konus und der Welle wiederum führt zu der oben beschriebenen Verspannung der Mantelfläche des Konus gegen die Wandung der Aussparung.
Durch die Verspannung der Mantelfläche des Konus gegen die Wandung der Aussparung wirken in der Mantelfläche des Konus Normalkräfte mit jeweils einem axialen und einem radialen Richtungsvektor.
Der Konus und die Aussparung sind vorzugsweise rotationssymmetrisch zu einer Symmetrieachse, die mit der Drehachse der Welle identisch ist. Dies führt dazu, dass die radialen Richtungsvektoren sich gegenseitig aufheben. Die axialen Richtungsvektoren wirken einer durch die Verspannung des Konus gegen die Welle hervorgerufenen Axialkraft entgegen.
Die Verspannung des Konus gegen die Welle wird in einer bevorzugten Weiterbildung durch mindestens eine Schraube hervorgerufen. Die Schraube verspannt also den Konus gegen die Welle. Umgekehrt bedeutet dies, dass die Schraube zwischen dem Konus und der Welle verspannt ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 2 dargestellt. 1 veranschaulicht eine aus dem Stand der Technik bekannte Lösung. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
1 eine Welle-Nabe-Verbindung; und
2 eine Welle-Nabe-Verbindung mit einem Konus.
Eine Sonnenwelle 101 gemäß 1 bildet mit einem Planetenträger 103 eine Passverzahnung 105 aus. Durch die Passverzahnung ist die Sonnenwelle 101 formschlüssig und drehfest mit dem Planetenträger 103 verbunden. Der Planetenträger 103 ist darüber hinaus auf die Sonnenwelle 101 aufgeschrumpft, so dass sich in der Passverzahnung 105 eine kraftschlüssige Verbindung ausbildet.
Auch gemäß 2 bilden die Sonnenwelle 101 und der Planetenträger 103 eine Passverzahnung 105 aus. Allerdings wird hier der Planetenträger 103 nicht auf die Sonnenwelle 101 aufgeschrumpft. Stattdessen ist ein Konus 201 vorgesehen, der in einer Aussparung 203 der Sonnenwelle 101 eingreift.
Der Konus 201 weist eine axial verlaufende Bohrung 205 auf. Durch die Bohrung 205 verläuft eine Schraube 207. Die Schraube 207 ist in ein Gewinde 209 der Sonnenwelle 101 eingeschraubt und übt so eine Axialkraft auf den Konus 201 aus.
Durch die Axialkraft wird der Konus 201 in die Aussparung 203 hineingepresst. Da sich der Konus 201 zum Boden der Aussparung 203 hin verjüngt, ist eine Aufdehnung der Sonnenwelle 101 im Bereich der Aussparung 203 radial die Folge. Dies wiederum bewirkt, ebenso wie das Aufschrumpfen des Planetenträgers 103 auf die Sonnenwelle 101 gemäß 1, das zwischen der Sonnenwelle 101 und dem Planetenträger 103 – zusätzlich zu der durch die Passverzahnung 105 vorhandenen formschlüssigen Verbindung – eine kraftschlüssige Verbindung zustande kommt.
Bezugszeichenliste

101: Sonnenwelle
103: Planetenträger
105: Passverzahnung
201: Konus
203: Aussparung
205: Bohrung
207: Schraube
209: Gewinde

Claims

Anordnung mit mindestens einer Welle (101) und mindestens einer Nabe; wobei die Welle (101) mindestens eine Aussparung aufweist; gekennzeichnet durch mindestens einen Konus (201); wobei eine Mantelfläche des Konus (201) derart gegen eine Wandung der Aussparung verspannt ist, dass die Wandung einer mindestens teilweise radialen Verformung unterliegt; und wobei durch die Verformung eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle (101) und der Nabe () entsteht.
Anordnung nach Anspruch 1; gekennzeichnet durch mindestens einen Planetenträger (103); wobei der Planetenträger (103) die Nabe ausbildet.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass der Konus (201) axial gegen die Welle (101) verspannt ist. die Mantelfläche des Konus (201) mindestens teilweise radial gegen die Wandung () der Aussparung verspannt ist.
Anordnung nach dem vorhergehende Anspruch; gekennzeichnet durch mindestens eine Schraube (207); wobei der Konus (201) mittels der Schraube (207) axial gegen die Welle (101) verspannt ist.