Baureihe von drehmomentübertragenden Getriebebauteilen

Aus DE 101 23 548 AI ist eine Getriebebaureihe bekannt, die mehrere jeweils durch ein maximal übertragbares Drehmoment gekennzeichnete Baugrößen umfaßt. Jedes Getriebe der Getrie ^¬ bebaureihe umfaßt ein Eintriebsgehäuse, ein Hohlradgehäuse mit einer Innenverzahnung und ein Abtriebsgehäuse. Für zumin dest zwei verschiedene Baugrößen innerhalb der Getriebebau ^¬ reihe wird das gleiche Eintriebs- bzw. Abtriebsgehäuse ver ^¬ wendet. Die Hohlradgehäuse weisen entsprechend dem maximal übertragbaren Drehmoment eine variierende Breite auf und sin aus einem hochwertigen Gußeisenwerkstoff hergestellt, währen das Eintriebs- und Abtriebsgehäuse aus einem kostengünstige ^¬ ren, leicht zu bearbeitenden Stahlwerkstoff bestehen. Auf diese Weise ergibt sich in bezug auf Gehäusebauteile eine ra tionelle WerkstoffVerwendung sowie eine logistische Optimie ^¬ rung durch eine reduzierte Teileanzahl.

In DE 100 51 434 AI ist eine Baureihe von Adaptervorrichtungen zum Verbinden einer Motorwelle eines Motors mit einer an zutreibenden Einrichtung beschrieben. Die Baureihe umfaßt mehrere Baugrößen, die wiederum mehrere Varianten umfassen. Jede Adaptervorrichtung weist jeweils mindestens eine Adap ^¬ terwelle, die mit einem Getriebe oder Getriebeteil verbunden wird, ein Zwischenstück und ein Kupplungsteil auf, das mit einer Motorwelle verbunden wird. Jede Variante der Baureihe ist durch einen Durchmesser einer Bohrung zur Aufnahme der Motorwelle im Kupplungsteil, einen Durchmesser einer Adapter welle und ein Zwischenstück gekennzeichnet. Jedes in der Bau reihe verwendete Zwischenstück weist Radialteile auf, die zwischen Klauen der Adapterwelle und Klauen des Kupplungs- teils angeordnet sind. Dabei werden Zwischenstücke jeweils in mehreren Varianten verschiedener Baugrößen verwendet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, drehmomentübertragende Getriebebauteile zu schaffen, die kosten ^¬ günstig herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Baureihe von drehmomentübertragenden Getriebebauteilen mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen .

Bei der erfindungsgemäßen Baureihe von drehmomentübertragenden Getriebebauteilen sind Getriebebauteile jeweils in zumindest ein erstes Bauteilelement, dessen Funktion, Ausführung bzw. Dimensionierung innerhalb der Baureihe invariant ist, und in zumindest ein zweites Bauteilelement unterteilt, des ^¬ sen Funktion, Ausführung bzw. Dimensionierung innerhalb der Baureihe variiert. Hinsichtlich Gebrauchseigenschaften bzw. Verwendungszweck verschiedene Varianten eines Getriebebau ^¬ teils innerhalb einer Größen- bzw. Leistungsklasse sind durch Zusammenfügen eines ersten Bauteilelements mit mehreren unterschiedlichen zweiten Bauteilelementen gebildet. Dabei sind erste Bauteilelemente mit zweiten Bauteilelementen jeweils mittels eines Stoffschlüssigen thermischen Fügeverfahrens zu ^¬ sammengefügt .

Die erfindungsgemäße Baureihe von drehmomentübertragenden Ge ^¬ triebebauteilen ermöglicht eine Reduktion von Herstellungs ^¬ kosten durch hohe Fertigungslosgrößen für funktionsinvariante Bauteilelemente. Zu einer Reduktion von Herstellungskosten trägt auch eine Anwendung von Massenfertigungsverfahren für funktionsvariante Bauteilelemente mit üblicherweise relativ kleinen Bauteilgrößen bei. Zudem ermöglicht die vorliegende Erfindung auch einen Verzicht auf Adapter zur Verbindung von ersten und zweiten Bauteilelementen. Somit ergibt sich eine minimierte Teilezahl zur Realisierung einer Baureihe von drehmomentübertragenden Getriebebauteilen.

Zwischen ersten Bauteilelementen und zweiten Bauteilelementen sind beispielsweise jeweils zylindrische bzw. kreisringförmi ^¬ ge Fügeflächen gebildet, über welche die ersten Bauteilele- mente mit den zweiten Bauteilelementen verbunden sind. Vorzugsweise sind erste Bauteilelemente mit zweiten Bauteilele ^¬ menten jeweils durch Elektronenstrahlschweißen zusammengefügt. Dies ermöglicht eine schnelle, hochautomatisierbare Fertigung und geringe Herstellungskosten.

Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind für die ersten Bauteilelemente einerseits und die zweiten Bauteilelemente andererseits anforderungsabhängig unterschiedliche Werkstoffe vorgesehen. Dies erlaubt eine ra- tionelle WerkstoffVerwendung . Die Getriebebauteile können beispielsweise Ritzelwellen sein, wobei die ersten Bauteil ^¬ elemente Wellen und die zweiten Bauteilesegmente Zahnräder oder Zahnkränze sind. Die ersten Bauteilelemente können des weiteren aus einem Automatenstahl, einem Baustahl, einem Einsatzstahl, einem Werkzeugstahl, Grauguß, duktilem Gußeisen oder Sphäroguß gefertigt sein. Die zweiten Bauteilelemente können dagegen aus einem Vergütungsstahl, austenitisch- bainitischem Gußeisen oder vergütetem Gußeisen gefertigt sein. Darüber hinaus können die Wellen als erste Bauteilele- mente zumindest einen Flansch umfassen, der jeweils radial von einem Zahnkranz als zweitem Bauteilelement umgeben ist.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend an einem Ausfüh ^¬ rungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Figur 1 ein Baukastensystem mit nach Größe gegliederten Gesamträdertrieben einer Getriebebaureihe, Figur 2 mehrere Varianten eines drehmomentübertragenden Getriebebauteils für unterschiedliche Übersetzungen mit jeweils zwei übersetzungsinvarianten Bauteilelementen und einem Übersetzungsvarianten Bauteilelement,

Figur 3 zwei Varianten einer Stirnradritzelwelle mit glei ^¬ chen Wellen und unterschiedlichen Ritzelköpfen,

Figur 4 zwei Varianten einer Kegelradritzelwelle mit glei- chen Wellen wie die Stirnradritzelwellen gemäß Figur 3 und unterschiedlichen Kegelritzelköpfen.

Die in Figur 1 dargestellten Gesamträdertriebe 10, 20, 30 um ^¬ fassen jeweils ein Ritzel 11, 21, 31, zwei Ritzelwellen 12- 13, 22-23, 32-33 und ein Zahnrad 14, 24, 34 in drei unter ^¬ schiedlichen Größen und bilden ein Baukastensystem. Dabei sind ähnliche oder gleichartige Bauteilelemente nach Funkti ^¬ on, Ausführung und Dimensionierung bzw. Größe gegliedert. Auf Grundlage einer solchen Gliederung lassen sich die in Figur 2 dargestellten Varianten eines drehmomentübertragenden Getriebebauteils, beispielweise einer Ritzelwelle, innerhalb einer Baureihe bilden. Bei der Baureihe sind Getriebebauteile je ^¬ weils in zumindest ein erstes Bauteilelement, dessen Funkti ^¬ on, Ausführung bzw. Dimensionierung innerhalb der Baureihe invariant ist, und in zumindest ein zweites Bauteilelement unterteilt, dessen Funktion, Ausführung bzw. Dimensionierung innerhalb der Baureihe variiert. Im vorliegenden Ausführungs ^¬ beispiel umfassen die in Figur 2 dargestellten Ritzelwellen für unterschiedliche Übersetzungen jeweils zwei Wellenab- schnitte la, lb als übersetzungsinvariante erste Bauteilele ^¬ mente und ein Ritzel 2a, 2b, 2c als Übersetzungsvariante zweite Bauteilelemente. Somit sind hinsichtlich Übersetzungs ^¬ verhältnis verschiedene Varianten einer Ritzelwelle innerhalb einer Größen- bzw. Leistungsklasse durch Zusammenfügen von 2 gleichbleibenden ersten Bauteilelementen mit 3 variierenden zweiten Bauteilelementen gebildet. Erste Bauteilelemente sind mit zweiten Bauteilelementen erfindungsgemäß jeweils mittels eines Stoffschlüssigen thermischen Fügeverfahrens zusammenge- fügt, beispielsweise durch Elektronenstrahlschweißen .

Werden innerhalb einer Baugröße einer Teileart n verschiedene Ausprägungen unterschieden, führt eine Trennung in funktionsinvariante Bauteilelemente und funktionsvariante Bauteilele- mente auf n identische, funktionsinvariante Bauteilelemente, die mit n verschiedenen, funktionsvarianten Bauteilelementen durch Kombination n verschiedene Ausprägungen ergeben. Aus ökonomischer Sicht ergibt sich in mehrfacher Hinsicht ein ausgeprägter wirtschaftlicher Gesamtvorteil. Zum einen erge- ben sich hohe Fertigungslosgrößen für die funktionsinvarianten Bauteilelemente, aus denen vergleichsweise niedrige Her ^¬ stellungskosten resultieren. Bei einem Gesamtverbrauch m von beliebig verteilten Verbräuchen der n Ausprägungen besteht ein Bedarf nach m identischen funktionsinvarianten Bauteil- elementen. Die funktionsvarianten Bauteilelemente, beispiels ^¬ weise Ritzelelemente oder Kegelritzelköpfe, sind üblicherwei ^¬ se von kleinerer Bauteilgröße, so daß auf wirtschaftliche Massenfertigungsverfahren zurückgegriffen werden kann. Da Anforderung an die Primärfunktion eines Getriebebauteils übli- cherweise Anforderungen an die Materialqualität ergeben, be ^¬ stehen Getriebebauteile in herkömmlicher Integralbauweise komplett aus hochwertigem Werkstoff. Mit Getriebebauteilen in hier beschriebener Differentialbauweise können für verschie ^¬ dene Bauteilelemente individuell geeignete, kostengünstigere b

Werkstoffe verwendet werden. Außerdem können Getriebebauteile mit hohem Spanvolumen, beispielsweise Flanschwellen, durch geeignete Gliederung von Bauteileelementen und entsprechende Werkstoffwähl deutlich günstiger hergestellt werden.

Die in den Figuren 3 und 4 dargestellten Stirnrad- bzw. Kegelradritzelwellen umfassen jeweils die gleichen Wellen 1 und unterscheiden sich lediglich durch ihre Ritzelköpfe 201-202 bzw. Kegelritzelköpfe 203-204. Somit ergibt sich ein hoher Wiederbenutzungsgrad der als Gleichteile verwendeten Wellen 1 für eine Vielzahl unterschiedlicher Varianten einer Ritzelwelle, die sich hinsichtlich Funktion und Übersetzungsverhältnis unterscheiden. Zwischen den Wellen 1 als ersten Bauteilelementen und den Ritzelköpfen 201-202 bzw. Kegelritzel- köpfen 203-204 als zweiten Bauteilelementen sind jeweils zylindrische und kreisringförmige Fügeflächen gebildet, über welche die ersten Bauteilelemente mit den zweiten Bauteilele ^¬ menten verbunden sind. Auf diese Weise ergibt sich eine er ^¬ höhte mechanische Belastbarkeit im Übergangsbereich zwischen dem jeweiligen ersten und zweiten Bauteilelement.

Für die ersten Bauteilelemente einerseits und die zweiten Bauteilelemente andererseits sind anforderungsabhängig unter ^¬ schiedliche Werkstoffe vorgesehen. Beispielsweise sind die Wellen 1 aus einem Automatenstahl, einem Baustahl, einem

Einsatzstahl, einem Werkzeugstahl, Grauguß, duktilem Gußeisen oder Sphäroguß gefertigt, während die Ritzelköpfe 201-202 bzw. Kegelritzelköpfe 203-204 aus einem Vergütungsstahl, au- stenitisch-bainitischem Gußeisen oder vergütetem Gußeisen ge- fertigt sind. Eine besonders rationelle WerkstoffVerwendung ergibt sich, wenn an die Wellen 1 ein Flansch angeformt ist, der jeweils radial von einem Zahnkranz umgeben ist. Anstelle von Ritzeln oder Kegelritzeln können beispielsweise auch Flansche oder Kupplungselemente als funktionsvariante Bauteilelemente eines drehmomentübertragenden Getriebebau ^¬ teils verwendet werden.

Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.