行星架组件、轴-毂连接件、以及用于制造位于行星架组件的架凸缘与架之间的轴-毂连接件的方法

技术领域

本发明涉及行星架组件，该行星架组件至少具有架凸缘和架，其中，架凸缘布置成与行星架组件的旋转轴线同心，其中，架的形成在架上的第一驱动器元件与架凸缘的形成在架凸缘上的第二驱动器元件在围绕旋转轴线的周向方向上以形状配合的方式连接至彼此，并且其中，架凸缘和架借助于至少一个轴向固定装置在与旋转轴线相同的方向上轴向固定至彼此。本发明还涉及位于架与架凸缘之间的轴-毂连接件以及用于制造该轴-毂连接件的方法。

背景技术

在DE 11 2012 000 461 B4中公开了一种行星架组件的行星齿轮系统。行星齿轮系统由行星齿轮、行星销和行星架组件形成。行星架组件包括各种部件。一个部件是包括两个架凸缘的行星架，并且另一个部件是具有径向凸缘的轴。行星架具有由金属板制成的两个架凸缘，这两个架凸缘通过腹板和行星销在轴向上连接至彼此。行星架和轴以不可拆卸的方式在材料方面结合至彼此。根据DE 11 2012 000 461 B4的图1中所示的实施方式，架凸缘中的一个架凸缘具有带内筒形导引表面的通孔。导引表面的内径在标称尺寸上对应于凸缘上的外筒形导引表面的外径。架凸缘被置于且支承在凸缘上，使得内筒形导引表面和外筒形导引表面同心地且径向地彼此相邻，并且行星架因此被同心地导引至轴。架凸缘的环形肩部轴向邻接通孔，该环形肩部的内径比凸缘上的外筒形导引表面的外径小。该环形肩部形成轴向止挡部。轴向止挡部确保两个连结表面在轴向上彼此对准并且不在轴向上彼此偏移。轴向止挡部在一个轴向方向上也是轴向固定装置的一部分。轴向固定装置的另一部分是焊缝，行星架和轴在焊缝处通过材料结合以不可拆卸的方式连接至彼此。

描述了一种使用形状配合锁定和焊接的连接技术的组合，其使用了DE 10 2012223 226 A1所公开的行星架组件。行星架组件借助于毂以可旋转的方式支承在轴上。行星架的架凸缘中的一个架凸缘与毂之间的连接通过呈锯齿形式的形状配合式驱动器元件齿连接件来实现。另外，架凸缘借助于焊缝轴向固定至毂。

在DE 10 2007 003 676 A1中公开了一种位于行星架组件的架凸缘与轴之间的通用连接。该连接是经由驱动器元件齿的相互形状配合以经典方式实现的。架凸缘在内侧设置有形状配合元件，中间件的适当外部形状配合元件接合在该形状配合元件中。中间件设计成类似于毂，并且在外侧具有外部驱动器元件，并且在内侧具有内部驱动器元件。内部驱动器元件实施为锯齿，并且设置成用于行星架组件与轴之间的轴-毂连接。该连接通过平行滑动或压配合来支持，由此架凸缘坐置于毂上。作为这种形状配合连接的额外保障，在DE10 2007 003 676 A1中提供了形状配合连接的铆接件，材料通过该铆接件从毂和/或架凸缘移位到滑动配合部中并且在轴向方向上阻挡滑动配合部。

轴-毂连接件也是通常已知的，例如从DE69424245T2中已知的轴-毂连接件，其由经由锯齿的形状配合和借助于塑性移位材料的轴向固定的组合而形成。

发明内容

本发明的目的是生产一种行星架组件，其中，可以简单且低成本地制造位于架与架凸缘之间的连接件。

该目的根据权利要求1的主题来实现。

因此提供的是，在围绕旋转轴线的周向方向上、在沿周向方向的共同接触区域处对准的架凸缘和架以形状配合的方式互锁或者可选地也以互锁且力锁定的方式相互接合，并且以不可拆卸的方式连接至彼此。根据本发明，轴向固定装置被结合到形状配合或互锁且力锁定的接合部中。以形状配合的方式彼此接合的驱动器元件在围绕旋转轴线的周向方向上或者在相对于旋转轴线的切向方向上彼此压靠，并且还通过位于轴向方向上的底切部轴向地保持在一起。

本发明的优点在于，行星架组件的部件的制造和这些部件的连接件均可以完全通过冷成型比如冲压、压印和挤压来制造，并且可以避免机加工步骤和焊接。

本发明还提供了一种位于行星架组件的架凸缘与架之间的轴-毂连接件以及一种用于制造该轴-毂连接件的方法。

可以使用制造商现有的机器来制造部件，比如通过冲压或压制来制造部件，而无需投资于成本密集型的焊接系统。架或轴主要通过冷挤压进行制造，其中，同时形成了径向突出部的侧面几何形状。包括具有形状配合元件的内轮廓的架凸缘可选地使用单独的方法或者使用以特定顺序组合的成形方法进行制造，例如通过冲压、拉伸和弯曲进行制造。位于毂或轴与架凸缘之间的插入式连接件借助于压印或滚压或者通过其他合适的塑料成型工艺进行制造。替代性地，带花键的齿被挤压或者例如冲压在金属板制成的毂上。从这个角度来看，投资成本仅需要用于冲压、弯曲或挤压工具。制造部件连接件的能耗也是较低的。避免了焊接的负面后果，比如变形或焊接飞溅。不再需要对焊接所需的连接点进行准备和后处理。

架是适合于接纳行星架组件的行星架的一个或更多个架元件的部件。这些部件为例如轴、轴端、轮轴、螺栓、壳体部件等。

架凸缘是具有至少一个用于行星轴承的轴颈或行星螺栓的支承点的所有部件。架凸缘优选地是由钢制成的部件，其主要通过非材料去除方法进行制造。架凸缘的优选实施方式是金属板件，其可选地通过诸如冲压、弯曲、拉伸或压印的方法或其组合进行制造。

无论旋转轴线在空间中的取向如何，轴向始终与旋转轴线对准或平行。相应地，径向被定向成横向于旋转轴线的方向并且指向旋转轴线。

非可拆卸或不可拆卸的连接件只能通过破坏连接至彼此或轴向固定至彼此的部件、比如架和架凸缘的结构或材料来再次释放。

在本发明的意义上非可拆卸的连接件是形状配合/力配合的连接件，根据本发明的一个实施方式，其由从驱动器元件中的至少一个驱动器元件塑性移位的材料形成。已知的形成塑性变形的工艺有铆接、挤压和压印，可能还有挤压和滚压。变形优选地通过在轴向方向上作用的冲压件产生。例如，材料从面向轴向方向的端面、在一侧或两侧朝向驱动器元件的彼此抵靠的侧面塑性地移位，这些驱动器元件以力配合的方式彼此压靠并且由此通过突出的塑性移位材料楔入在一起并且在轴向上抵靠彼此固定。

材料是用于制造梁或梁凸缘或者制造梁和梁凸缘两者的一种或更多种材料，并且与梁或梁凸缘一体地形成。

首先，现有技术中已知的焊接连接件自身提供了凸缘与梁凸缘之间的可靠连接。由于架凸缘的形状和相对较大的尺寸，用于此类组件的组装和焊接装置的投资成本是相对较高的。在应用中常用的工艺是激光焊接。焊接由于工艺的原因存在一些缺点。制造过程中的能耗是非常高的，并且相应地CO

本发明的实施方式提供的是，第一驱动器元件和第二驱动器元件在周向方向上彼此抵靠。驱动器元件中的一个驱动器元件上的凸形轮廓在切向方向上或在周向方向上以形状配合的方式接合在另一个驱动器元件上的凹形轮廓中。凸形轮廓在轴向上彼此背离指向的两个位置处由凹形轮廓上的两个轴向相反的突出部轴向在后方接合，突出部中的每个突出部在轴向方向中的一个轴向方向上形成轴向固定装置。突出部由驱动器元件的从驱动器元件中的一个驱动器元件或从两个驱动器元件进行塑性移位的材料形成。通过相互接合的连接件、典型地经由花键或锯齿的轴-毂连接件的侧面的这种侧面侧的接触是有利的，其中，驱动器元件/齿在轴向方向上对准并且侧面在周向方向或切向方向上对准，并且其中，毂的齿与轴的齿相互接合。

切向是与围绕旋转轴线的周向方向相切。周向方向总是在圆形或圆形区域上延伸，其中心被旋转轴线垂直地穿过。

轮廓为一区域或者至少为在两个点之间延伸的轮廓线。

凹形轮廓和凸形轮廓通过驱动器元件和基于它们到接合路径的位置的形状配合接合被限定在任何平行的纵向截面中。各自的假想接触路径在考虑到位于各自轮廓线上的点之间的各自纵向截面平面中延伸。第一点在凹形轮廓线上位于突出部中的第一突出部上，并且第二点在相同轮廓线上位于轴向相反的第二突出部上。两个突出部均在具有凸形轮廓的驱动器元件的方向上突出并且形成底切部，这些底切部在轴向方向上的特定位置处接合在凸形轮廓后面。

凹形轮廓由其轮廓线位于假想接合路径后面的事实限定。这意味着，在所考虑的纵向截面平面中、在凹形轮廓线与接合路径之间延伸的间隙并没有被具有凹形轮廓的驱动器元件的材料填充。在同一纵向截面中，凸形轮廓突出超过接触线。也就是说，在该纵向截面平面中、在凸形轮廓线与接合路径之间形成的间隙至少部分地填充有具有凸形轮廓的驱动器元件的材料(也参见图5和图12的描述)。

各个轮廓线以任意球面弯曲和/或直线的方式在各个点之间延伸，从而改变方向或线性上升或下降，并且可以在间隙所规定的范围内任意改变方向。在这种情况下，直线意味着在轴向方向上延伸或者相对于轴向方向沿直线倾斜。

附图说明

在下文中，参照示例性实施方式更详细地解释本发明。以下附图未按比例绘制。在附图中：

图1–以整体视图示出了由架凸缘2和架3形成的行星架组件1，

图2–以前视图示出了图1的行星架组件1，

图3–以沿着图2的线A-A的纵向截面示出了图1和图2的行星架组件1，

图4–以未按比例绘制的放大图示出了行星架组件1的在图1中标记的细节Z，

图5–以未按比例绘制的放大图示出了行星架组件1的轴-毂连接件10在位于图3中标记的截面线C-C的水平处的横向且平行于旋转轴线4延伸的截面平面中的细节，

图6–示出了根据本发明的用于制造图1中所示的行星架组件1的方法的处于准备位置的架3和架凸缘2，

图7–以未按比例绘制的放大图示出了在图6中标记的细节X，

图8-以整体视图示出了用于制造图1至图3所示的行星架组件1中的图5所示的轴-毂连接件10的预组装组件9，

图9–以未按比例绘制的放大图示出了图8中标记的细节Y，

图10–示出了图8中所示的预组装组件9在横向且平行于旋转轴线4延伸的截面平面中的细节，该截面平面大致在图3所示的截面线C–C的位置处与旋转轴线4相距一定距离地延伸，

图11–示出了图8中所示的预组装组件9在沿着图10中标记的截面线D-D的纵向轴向截面平面中的替代细节，

图11a–示出了架3的凸缘16的沿着图10中标记的切割线E-E切割的细节，以及

图12–示出了行星架组件1的沿着图2中标记的截面线B-B的细节、或者替代性地根据图3中的细节U的细节。

具体实施方式

图1、图2、图3–行星架组件1由架3和架凸缘2形成。架3为轴20，例如未示出的机动车辆的未示出的自动传动装置的传动轴，其与凸缘16设计为单件。架凸缘2是金属板，在其上穿孔有用于未示出的行星驱动装置的未示出的行星螺栓的接纳部17。架凸缘2布置成与架3上的旋转轴线4同心或与轴20的凸缘16上的毂18同心。

图1和图6–在内部，架凸缘2设置有内部带齿的通孔(参见图6)，该通孔是架凸缘2与轴20之间的轴-毂连接件10的毂18的基础，如图1所示。

图4–示出了轴-毂连接件10的细节。形成在架3的凸缘16上的第一驱动器元件5和形成在架凸缘2的毂18上的第二驱动器元件6在围绕旋转轴线4的相反的周向方向上以形状配合或互锁且力锁定方式的方式连接至彼此。驱动器元件5是驱动器元件轴轮廓11的设计为花键或锯齿的齿。齿沿围绕旋转轴线4的周向方向分布在凸缘16的圆周上，并且各自从凸缘16径向突出到驱动毂轮廓12的齿隙中的一个齿隙中。驱动器元件毂轮廓12形成在毂18上并且由第二驱动器元件6形成，所述第二驱动器元件分别在轴20的方向上以形状配合的方式径向接合在形状配合接合部7处，并且以形状配合的方式接合在形成于第一驱动器元件5之间的齿隙中，并且完全填充该齿隙。

图6和图7–驱动器元件轴轮廓11包括围绕旋转轴线4分布的大量第一驱动器元件5，所述第一驱动器元件各自通过齿隙21彼此间隔开。架毂轮廓12由围绕旋转轴线4分布的大量第二驱动器元件6形成，所述第二驱动器元件各自通过齿隙19在周向方向上彼此间隔开。在组装之前，架3和架凸缘2在旋转轴线4上彼此对准，使得第一驱动器元件5与驱动器元件毂轮廓12的齿隙19轴向相对，并且第二驱动器元件6与驱动器元件轴轮廓11的齿隙21轴向相对。

图7–第一驱动器元件5的侧面24具有凸形轮廓，其从驱动器元件5拱出到相应的齿隙21中。在相应的齿隙21处，相邻的第一驱动器元件的两个侧面24切向地或在轴向方向上彼此相对。第二驱动器元件6的侧面25在各自的齿隙19处作为平行且相互倾斜的表面彼此面对。

图8、图9和图10–在另一方法步骤中，架3和架凸缘2被轴向推入彼此。具有毂18的架凸缘2滑动到凸缘16上，使得第一驱动器元件5和第二驱动器元件6由于相互接合而形成形状配合。

图10–经由形状配合，经由第一驱动器元件6的侧面24在周向方向上抵靠第二驱动器元件6的侧面25搁置，可以在围绕旋转轴线4的周向方向上在架3与架凸缘2之间传递扭矩。为此，第一驱动器元件接合在形成于第二驱动器元件6之间的齿隙19中。当驱动器元件轴轮廓11和驱动器元件毂轮廓12根据一个方法步骤在周向方向上以形状配合的方式轴向插入彼此时，相应的第二驱动器元件6在齿隙21中对准成使得相应的第一驱动器元件5的每个凸形侧面24与轴向对准的侧面25相对应，该侧面在围绕旋转轴线4的周向方向上平行于第二驱动器元件6中的一个第二驱动器元件或者在切向上与其相对。

图7和图10–齿或第一驱动器元件5的侧面设置有斜面22，该斜面以角度bt(参见图10)朝向齿的轴向面向的端面倾斜并向下倾斜。相邻的驱动器元件5的在切向方向上彼此面对的斜面22在这种情况下是平坦的但也可以是球形的，并且确定了凸形轮廓的轮廓。第二驱动器元件6的侧面25是平坦的并且在齿隙19中的每个齿隙处轴向延伸并且彼此平行，并且相对于彼此径向地倾斜。

图11a–在穿过齿隙21的径向平面中延伸的截面中，视图落在第一驱动器元件5的具有斜面22的侧面24上。齿隙21的基部27下降到以角度Bx朝向凸缘16的轴向端侧倾斜的斜面23处，使得在每个齿隙21中，在基部27处形成有径向向外突出到齿隙21中的齿隙21的轮廓，其中，驱动器元件在齿隙的基部处与凸缘16汇合。

图11–该附图示出了接合在齿隙21中的第二驱动器元件6的纵向截面。虚线表示第一驱动器元件5。与之前的图示不同，在形状配合接触区域7上，具有宽度W的架凸缘2被示出为比具有宽度T的凸缘16更宽。尺寸W和T的以下比率是可能的：T≥W(未示出)或W≥T。可能地，材料堆积由宽度差异产生，这提供足够的材料，材料进行塑性移位以形成轴向固定装置。当驱动器元件轴轮廓11和驱动器元件毂轮廓12在一个方法步骤中被轴向地插入到彼此中并且因此在周向方向上以形状配合的方式接合在彼此中时，相应的第二驱动器元件6在齿隙21中对准成使得相应的第二驱动器元件6的头部上的优选平坦或直的轮廓37与齿隙21的基部27处的凸形轮廓径向相对。

图1、图2、图3、图4、图5以及图12–在图8、图9、图10和图11所描述的预组装组件中，已经可以经由驱动器元件齿的形状配合接合在围绕旋转轴线的周向方向上传递扭矩。然而，这种预组装组件缺乏架与架凸缘相对于彼此或抵靠彼此的轴向固定。另一方面，图1、图2、图3、图4、图5和图12描述了完成的行星架组件1，其中，根据本发明，在驱动器元件轮廓之间形成形状配合或互锁和力锁定连接。互锁和力锁定连接既在轴向方向上发挥其作为轴向固定装置的作用，并且又在连接的切向或周向间隙处发挥附加作用。

图4和图8或图9–从图8或图9所示的预组装件9开始，在工艺的下一步骤中，例如通过对毂18的驱动器元件6进行压印(未示出)的步骤中，材料塑性地移位成使得形成图4所示的凹陷部15。在每种情况下，凹陷部15中的一个凹陷部轴向延伸到第二驱动器元件6中的一个第二驱动器元件中。

图10和图5–虽然图10示出了驱动器元件轴轮廓11在预装配组件上的驱动器元件轴轮廓12中的形状配合接合部7，但是图5示出了在不可拆卸的连接件中的形状配合和力配合接合两者，包括在压印出凹陷部15之后，两个驱动器元件轮廓11和12的轴向固定装置8。

图11和图12–图11还示出了两个驱动器元件轮廓11和12在进行压印之前的形状配合接合。另一方面，图12示出了凸缘16与毂18之间的互锁和力锁定连接，该连接通过材料、例如第二驱动器元件6的材料钢的塑性移位产生，以形成凹陷部15。

图5和图12-如在每种情况下的示例中所示出的，第一驱动器元件5和第二驱动器元件6在周向方向上抵靠彼此搁置。在凹陷部15的压印过程中，它们在周向方向上或切向方向上彼此压靠，使得它们以力配合和形状配合的方式抵靠彼此夹持。

图5–凹陷部15的压印使得来自第二驱动器元件6的材料发生塑性移位并且压靠第一驱动器元件的凸形侧面24。该材料贴靠凸形轮廓28，由此在第二驱动器元件6的侧面25上形成凹形轮廓29。这意味着驱动器元件5上的凸形轮廓28在相对于旋转轴线4的切向方向上或在围绕旋转轴线4的周向方向上以形状配合的方式接合到另一个驱动器元件6上的凹形轮廓29中。在压印凹陷部15的过程中，材料也移位到位置30和31的区域中，这些区域离相应的驱动器元件6最远。结果，在这两个轴向彼此背离指向的位置30和31处，凸形轮廓28被两个突出部13和14轴向在后方接合。突出部13和14在凹形轮廓29的端部处从第二驱动器元件6突出并且彼此轴向相反。这些突出部13和14由塑性移位材料的从第二驱动器元件6突出并且在相应的第一驱动器元件5的方向上突出最远的两个部分形成。这种形状配合意味着轴向固定装置8由从第二驱动器元件6塑性移位的材料形成，并且其在位置30和31处形成轴向止挡部。在该示例性实施方式中所示的侧面25在进行压印之后以理想化的方式示出并且朝向彼此以角度2×Bt倾斜，所述角度对应于角度bt的两倍(图10)、即侧面25的凹形轮廓与侧面24的角度bt相适应(见图10)。替代性地，侧面25也在压印(未示出)之后以所有可设想的轮廓塑性变形。

图12–凹陷部15的压印使得来自第二驱动器元件6的材料发生塑性移位并且压靠形成在齿隙19的底部27上的凸形轮廓32。该材料贴靠凸形轮廓32，结果在第二驱动器元件6的头部处形成凹形轮廓37。这意味着对于每个齿隙21，凸缘16上的凸形轮廓32远离未在图12中示出的旋转轴线4、在径向方向上以形状配合的方式接合在相应的第二驱动器元件6的头部上的凹形轮廓37中。旋转轴线位于所观察的图像平面的外侧和下方。在凹部15的压印过程中，材料也在位置33和34中沿旋转轴线4的方向移位到相应架6最后面的区域中，使得凸形轮廓32在这两个轴向间隔开的位置33与34处由凹形轮廓37处的彼此轴向相反的两个突出部35和36轴向接合。这些突出部35和36由塑性移位材料的在凸缘16方向的上突出最远的两个部分形成。这种形状配合意味着轴向固定装置8由来自第二驱动器元件的端面的塑性移位材料形成，该材料被设计为位置33和34处的轴向止挡部。

图5和12–相应的凹形轮廓37、29被限定为其轮廓线位于假想接合路径S的后面。接合路径S在图中位于以虚线所示的直线上，并且在交叉点S1与S2之间延伸。在交叉点S1和S2处，相应的凹形轮廓37或替代地凸形轮廓32的相应的轮廓线与端面38的轮廓线相交。也就是说，在凹形轮廓37或29与接合路径S之间的所考虑的纵向截面平面中延伸的间隙SS没有被具有凹形轮廓37或29的第二驱动器元件6的材料填充，而是被第一驱动器元件5或凸缘16的一部分填充。在同一纵向截面中，凸形轮廓28或32突出超过接合路径S。换言之，在该纵向截面平面中，在凸形轮廓线28或32与接合路径S之间的形成的间隙SS至少部分地填充有第一驱动器元件5或凸缘16的材料。

在上述示例性实施方式中，可以完全假设，轴向固定装置8仅由从第二驱动器元件6塑性移位的材料形成。替代性地，轴向固定装置可以由第一驱动器元件的塑性移位材料和第二驱动器元件的塑性移位材料两者形成，或者仅由第一驱动器元件(未示出)的塑性移位材料形成。

附图标记列表