用于行星变速器的构件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于行星变速器的构件(1)。一件式浇铸的构件包括行星承载件(2)和同轴地布置在行星承载件(2)上的空心浇铸的空心轴(3)。能够穿过空心轴(3)的至少一个轴向端部(6)处的开口(5)触及空心轴(3)的空腔(4)。空心轴(3)在其外环周上承载至少一个适合于构成轴毂连接的连接元件(7)。
【专利说明】用于行星变速器的构件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于行星变速器的、包括行星承载件和轴的构件以及一种行星变速器。
【背景技术】
[0002]在尤其用于工业应用的行星变速器中已知在输出侧具有实心轴的实施方案。为了能够将所述传动轴例如与做工机器抗转动地连接，常见的是，在轴的环周上设有配合弹簧槽或齿部。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是，提供一种用于行星变速器的改进的构件，其包括行星承载件和轴。此外，本发明的目的是提供一种具有这种构件的行星变速器。
[0004]关于构件的目的根据本发明通过具有权利要求1中说明的特征的构件来实现。关于行星变速器的目的根据本发明通过根据权利要求12的行星变速器来实现。
[0005]浇铸成一件的构件设置用于行星承载件。其包括行星承载件和同轴地布置在行星承载件上的空心浇铸的空心轴。空心轴是空心浇铸的。可以穿过空心轴的至少一个轴向端部处的开口触及其空腔。空心轴在其外环周上承载至少一个适合于构成轴毂连接的连接元件。
[0006]构件如此设计，即空心轴形成构件的轴向端部。因此，空心轴也能够同义地称作为空心的轴颈。
[0007]在由与输出侧的实心轴一件构成的输出级的行星承载件的常规制造中，所述一件式的构件通常被浇铸。在此，实心轴通常向上伸出地布置在浇铸模具中，因为以该方式能够沿材料加强的轴端部的方向限定地、定向地硬化相对薄壁的行星承载件的液态金属，浇铸材料从所述材料加强的轴端部进入。由于实心轴和行星承载件的曲柄臂之间的过渡区域中的材料厚度相对大的变化能够在实心轴的区域中在浇铸时形成残留累积，由此引起浇铸缺陷、例如多孔、缩孔和杂质。
[0008]为了避免浇铸缺陷，至今为止在浇铸模具中通常向上延长实心轴，或者使用大体积的加料器。由此，能够将出现的浇铸缺陷转移到本来的实心轴之上的区域中，所述区域在硬化之后通过能够通过机械加工移除。
[0009]行星承载件和实心轴之间的跳跃式的材料厚度过渡的区域中的受控的、低缺陷的硬化至今为止通常仅能够通过浇铸和成型工艺措施的大规模使用、如激冷来实现。
[0010]相反，在本发明中，与行星承载件连接的、优选地构成为输出侧的轴颈的驱动轴设有端侧开口的空腔，而在所述空腔的环周面上没有展平部，例如配合弹簧槽或齿部，所述展平部能够用于构成与外部的轴连接。这种展平部构成在空心轴的外环周上来代替构成在空心轴的内侧上。
[0011]在此，本发明基于下述知识:在轴的空心的实施方案中，相对于实心轴显著地降低轴的范围中的壁厚，并且由此可以利用浇铸模具中向下伸出的轴铸造包括行星承载件和轴的构件，因为因此该轴中的浇铸横截面比在行星承载件的所连接的曲柄臂中的浇铸横截面更薄。因此，基于本发明的思想能够在其中提出:在构件上设有空心轴，而空心轴的空腔例如通过将外部的第二轴插入空心轴的空腔中的方式而不用于构成抗转动的轴毂连接，并且并不引导或传导介质或供应管道穿过空心轴的空腔。这表示:空腔首先出于改进构件的可浇铸性的理由而设置。
[0012]在轴的区域中的、比在实心轴中更小的壁厚得到浇铸材料的更高强度值，因此，得到更高的机械可靠性进而实现了传递更高的力和力矩。
[0013]此外，通过以空心的方式构成轴节约了轴内部中的浇铸材料,在那里总归仅能够对承载能力产生极其小的影响。材料节约引起显著的成本和重量下降。
[0014]相对于其中为了降低浇铸缺陷而将附加的材料聚集在轴上的常规轴，在本发明中得到显著的材料节约并且得到机械加工耗费的降低，例如分离轴上的附加材料，进而得到成本优势。
[0015]通过利用向下指向的轴进行铸造可行的是:将给料器侧向地设置在浇铸件上。由此，显著地降低浇铸模具中的总高度，例如浇铸盒中的总高度。因此，能够应用较小的模具自动装置或者尤其仅仅应用一个自动浇铸装置，这又提高成本优势。
[0016]在从属权利要求中说明本发明的有利的实施方案和改进形式。
[0017]优选地，空心轴构成为输出轴。在此，能够在行星变速器的输出侧上使用该构件。
[0018]根据本发明的一个优选的改进形式，适合于构成轴毂连接的连接元件是配合弹簧槽或齿部、尤其配合齿部。空心浇铸的轴不仅能够构成为具有配合弹簧槽的圆柱状的轴端部，而且构成在具有外部的、即位于轴的外环周上的作用面的另一模具中。构件的空心轴与经由空心轴插入的外部的第二轴的轴毂连接例如能够借助构成在空心轴的外环周上的配合弹簧槽或齿部来构成。空心轴的空腔的设计方案在此已经能够在确定期望的轴毂连接时进行考虑。
[0019]可行的是:空心轴是空心柱形的。也可行的是，空心轴具有截锥形状。此外可行的是:开口是圆形的。还可行的是:空腔是柱形的，尤其具有圆柱的形状。替选地可行的是:空腔具有截锥的形状。在此优点为:轴是旋转对称的进而构件能够被简单地制造和使用。
[0020]优选地，空隙轴的内侧、即对空腔限界的壁在铸造之后保持未加工。当在常规的空心轴中空心轴的内侧必须提供一种功能，其尤其用于借助于构成在空心轴内侧上的配合弹簧槽或套装在空心轴的外环周上的收缩环来与插入空心轴中的外部第二轴构成轴毂连接、进而在浇铸之后进而再加工时，在本发明中，内侧除改进构件的可浇铸性之外不具有任何功能。通过在发明中完全保持空心轴的内侧未被加工的方式，节约工作时间进而节约成本。
[0021]可行的是:空腔在其轴向长度上具有恒定的内直径。在此优点是:构件的制造、即浇铸是简单的。
[0022]但是也可行的是，空腔在其轴向长度上具有变化的内直径，例如以便给予空心轴特定的特性，尤其在扭转或弯曲强度方面的特性。特别地，空腔能够沿径向方向变细。
[0023]根据本发明的一个优选的设计方案，空心轴的壁厚在朝行星承载件的方向上优选地阶梯状上升。在此可行的是，空心轴的外直径在朝行星承载件的方向上优选地阶梯状上升。以该方式，逐渐地构成行星承载件的曲柄臂和轴之间的壁厚过渡。这种逐渐的壁厚过渡降低了在行星承载件的曲柄臂和轴之间的过渡区域中的易出缺陷性。
[0024]根据一个有利的设计方案，行星承载件包括曲柄臂，空心轴的轴端部布置在所述曲柄臂上。
[0025]根据一个有利的设计方案，行星承载件包括两个平行的、通过连接片相互连接的曲柄臂，其中空心轴布置在曲柄臂中的一个的一侧上，这一个曲柄臂背离另一曲柄臂。该几何清楚的且简单的结构的优点是:可简单地制造构件，并且能将行星轮无问题地装入行星承载件中。但是也可行的是，行星承载件具有多于两个的曲柄臂，其中空心轴模制在所述曲柄臂中的任一个上。
[0026]根据一个有利的改进形式，曲柄臂分别以具有倒圆角的正方形板的形式构成，曲柄臂具有轴承座以用于将行星轮布置在这两个曲柄臂之间，并且将连接片布置在角区域中。该几何清晰的且简单的结构的优点是:可简单地制造构件，并且能将行星轮无问题地装入行星承载件中。也可行的是，曲柄臂以三角形板的形式构成或者通常以四边形的形式构成。在此，布置在曲柄臂中的用于行星轮轴承的轴承支架的数量能够变化。例如可行的是，在三角形的曲柄臂的情况下，轴承支架的数量为三，在正方形的曲柄臂的情况下，轴承支架的数量为四，并且通常在N变形的曲柄臂的情况下轴承支架的数量为N，其中N是自然数。
[0027]尤其有利的是，曲柄臂分别以具有倒圆角的正方形板的形式构成，具有轴承座以用于将行星轮布置在这两个曲柄臂之间，并且将连接片布置在角的区域中。该几何清晰的且简单以及紧凑的结构的优点是:可简单地制造行星承载件，并且能将行星轮无问题地装入行星承载件中。
[0028]根据一个有利的改进形式，能够穿过空心轴的背离行星承载件的第一轴向端部处的开口和/或穿过空心轴的相反地、朝向行星承载件的第二轴向端部处的开口触及空腔。
[0029]特别地，在本发明中涉及具有用于圆柱状轴端部的浇铸的空心输出栓的行星承载件，所述轴端部具有外置的配合弹簧槽或外配合齿部。
[0030]根据本发明的行星变速器包括根据本发明的构件或根据上述改进形式中的任一项的构件。
[0031]按照根据本发明的行星变速器的一个有利的改进形式，空心轴形成行星变速器的输出栓。替选地也可行的是，空心轴是行星变速器的驱动栓。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]下面，根据多个实施例参考所附的附图阐述本发明。其示出:
[0033]图1示出根据第一实施例的构件的视图；
[0034]图2示出图1的构件第一剖面图；
[0035]图3示出图1的构件的第二剖面图；
[0036]图4示出根据另一实施例的构件的视图；
[0037]图5示出图4的构件第一剖面图；
[0038]图6示出具有安置的给料器的浇注模型的剖面图；
[0039]图7示出根据另一实施例的构件的剖面图，其中空心轴在其两个轴向端部上分别具有开口，和
[0040]图8示出示出根据另一实施例的构件的剖面图，其中封闭空心轴的背离行星承载件的端侧。
【具体实施方式】
[0041]图1和2示出用于行星变速器的一件式浇铸的构件I的斜视图和沿着其旋转轴线11的剖面图。构件I包括行星承载件2，其由两个平行布置的、通过四个连接片9彼此连接的板形曲柄臂8a和Sb构成，所述连接片垂直于板平面伸展。如以观察第一曲柄臂8a的方式贯穿垂直于旋转轴线11的行星承载件2的图3中示出的剖面图示出地，曲柄臂8a和Sb分别具有带有倒圆角的正方形的形状。在此，第一曲柄臂8a的角分别通过连接片9与另一曲柄臂8b的相对应的角连接，使得形成用于容纳四个行星轮的笼。构成为曲柄臂8a和Sb的穿透件的、用于支承行星轴的轴承座1p在相对置的曲柄臂8a和8b中分别构成在相邻的连接片9之间。
[0042]构件I还包括构成为空心轴的输出轴3，在所述输出轴中在制造构件I期间通过浇铸方法构成空腔4，如在图2中示出。在此，圆柱形的空腔4在其整个轴向长度上具有相同的直径。
[0043]可以穿过空心轴3的一个轴向端部6处的圆形开口 5触及空腔4。输出轴3的相反的端部一件式地连接到行星承载件的第一曲柄臂8a上。构件I如此设计，即行星承载件2形成构件I的第一轴向端部，并且空心轴3形成构件I的相反于第一轴向构件端部的第二轴向端部。在此，空腔4在空心轴3之内通过第一曲柄臂8a封闭，所述第一曲柄臂在该位置处同轴地具有用于太阳轮轴的轴承的轴承座10s。在此，输出轴3和行星承载件2的旋转轴线11重合，即输出轴3和行星承载件2彼此同轴地布置。背离输出轴3的曲柄臂Sb具有用于穿过太阳轮轴的轴向的穿透件12。空心轴3的外直径沿朝行星承载件2的方向阶梯上升；由于空腔4的内直径保持相同，因此，空心轴3的壁厚也沿朝行星承载件2的方向阶梯上升。
[0044]在输出轴3的外环周上，在限定的轴向长度至少成形配合弹簧槽7。在当前的实施例中，槽7始于空心轴3的开口的轴向端部6，并且大致延伸超过转轴的三分之二。该槽7用于将输出轴3与做工机器的轴连接。
[0045]图4和5示出根据另一实施例的构件1，除连接元件7之外，所述构件类似于图1至3中不出的第一实施例地构成:相反于第一实施例，在图4和5中不出的实施例中，连接元件7构成为布置在空心轴3的外环周上的配合齿部。此外，空心轴3的轴向长度明显比在第一实施例中小。
[0046]图6示出具有安置的给料器的浇注模型的剖面图。在浇铸过程中的制造期间，浇铸模型为包括行星承载件2和空心轴3的构件。浇铸材料经由侧向地布置在行星承载件2上的给料器14来输送。
[0047]通过利用在浇铸模具中向下指向的轴进行浇铸可行的是，给料器14侧向地安置在浇铸件上。由此，降低浇铸模具中的、例如浇铸箱中的总高度。
[0048]图7示出根据另一实施例的构件I的剖面图。在此，空心轴3在其两个轴向端部处分别具有开口 5和13，空心轴3内的空腔4可以穿过这些开口被触及。因此，可以穿过轴3的背离行星承载件2的第一轴向端部6处的第一圆形开口 5、以及穿过轴3的朝向行星承载件2的第二轴向端部处的第二圆形开口 14触及空腔4。相对于图1至3中示出的第一实施例，因此，在图7中示出的实施例中缺少分隔壁，所述分隔壁在空心轴3的朝向行星承载件2的轴向端部处封闭空腔4。
[0049]图8示出根据另一实施例的构件I的剖面图，除轴3的背离行星承载件2的轴向端部6之外，所述构件类似于图7中示出的实施例构成:相反于图7的实施例，在图8中示出的实施例中，端壁15封闭轴3的背离行星承载件2的轴向端部6。
[0050]因此，空心轴3在轴3的朝向行星承载件2的第一轴向端部处具有开口 13，可以穿过所述开口触及空心轴3内的空腔4。因此，模制在行星承载件2的第一曲柄臂8a上的轴3具有朝行星承载件2开口的空腔4。轴3的与第一轴向轴端部相对置的第二轴向端部6相反具有端壁15，使得位于空心轴3内的空腔4在所述第二轴向端部6处相对于轴3的周围封闭。
[0051]在此优选的是，端壁15的壁厚小于或等于空心轴3的连接在端壁15上的柱体侧表面的壁厚。在该情况下，在浇铸构件I时，在柱体侧表面的持续上升的壁厚上进行对液态金属的限定的、定向的硬化，这从具有相对小的壁厚的端壁15开始在朝行星承载件2的相对厚壁的曲柄臂的方向上进行，浇铸材料从此处进入。
[0052]尽管详细地通过优选的实施例详细阐明和描述本发明，那么本发明不通过所公开的实施例进行限制并且在不偏离本发明的保护范围的情况下能够进由此本领域的技术人员从中推导出其他的变型形式。
【权利要求】
1.一种用于行星变速器的一件式浇铸的构件(I)，包括行星承载件(2)和同轴地布置在所述行星承载件(2)上的空心浇铸的空心轴(3)，能够穿过所述空心轴(3)的至少一个轴向端部(6)处的开口(5，13)触及所述空心轴的空腔(4)，其中，所述空心轴(3)在所述空心轴的外环周上承载至少一个适合于构成轴毂连接的连接元件(7)。
2.根据权利要求1所述的构件(I)，其中，所述适合于构成轴毂连接的连接元件(7)是配合弹簧槽或齿部、尤其配合齿部。
3.根据权利要求1或2所述的构件(I)，其中，所述空心轴(3)是空心柱形的或者具有截锥形状。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的构件(I)，其中，所述开口(5，13)是圆形的。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的构件(I)，其中，所述空腔(4)是柱形的。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的构件(I)，其中，所述空腔(4)在所述空腔的轴向长度上具有恒定的或变化的内直径。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的构件(I)，其中，所述空心轴(3)的壁厚在朝所述行星承载件(2)的方向上优选地阶梯状上升。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的构件(I)，其中，所述空心轴(3)的外直径在朝所述行星承载件(2)的方向上优选地阶梯状上升。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的构件(I)，其中，所述行星承载件(2)包括曲柄臂(8a)，所述空心轴(3)布置在所述曲柄臂上。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的构件(I)，其中，所述行星承载件(2)包括两个平行的、通过连接片(9)相互连接的曲柄臂(8a，Sb)，其中所述空心轴(3)布置在所述曲柄臂中的一个曲柄臂(8a)的一侧上，这一个曲柄臂背离另一个曲柄臂(Sb)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的构件(1)，其中，能够穿过所述空心轴(3)的背离所述行星承载件(2)的轴向端部(6)处的开口(5)和/或穿过所述空心轴(3)的朝向所述行星承载件(2)的轴向端部处的开口(13)触及所述空腔(4)。
12.一种行星变速器，包括根据前述权利要求中的任一项所述的构件(I)。
13.根据权利要求12所述的行星变速器，其中，所述空心轴(3)形成所述行星变速器的输出栓。
【文档编号】F16H57/08GK104246312SQ201380020358
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年4月16日 优先权日:2012年4月20日
【发明者】延斯·基森鲍尔 申请人:西门子公司