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GEBIET
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Die vorliegende Offenlegung betrifft einen Abriebteilchensammler von Zahnwellen und im Spezielleren einen Sammler für Späne und Abriebteilchen, die vom Presspassen einer Zahn- oder Keilwelle in eine komplementäre Komponente hinein resultieren.
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HINTERGRUND
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Die Angaben in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformation in Bezug auf die vorliegende Offenlegung und können den Stand der Technik darstellen oder nicht.
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Viele Leistungsstrangkomponenten wie z. B. Wellen, Zahnräder, Riemenscheiben, Lager und dergleichen werden durch Presspassen einer Komponente an die andere montiert. Es kann eines von mehreren Verfahren involviert sein: Erwärmen der äußeren Komponente, sodass sie geringfügig ausgedehnt wird, während sie auf der inneren Komponente positioniert und abkühlen gelassen wird, oder, bei einem sehr kleinen Festsitz, indem eine Komponente einfach auf oder in die andere hinein gezwungen wird. Oft wird der Ort der Presspassung Kerbzähne, die in eine glatte Bohrung passen, oder komplementäre Außen- und Innenzahnungen umfassen, wobei beides das Drehmomentweiterleitungsvermögen der Verbindung stark erhöht.
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Während eine verzahnte oder kerbverzahnte Presspassungsverbindung ein erhöhtes Drehmomentweiterleitungsvermögen verglichen mit einer glatten Presspassungsverbindung bereitstellt, ergibt sich oft eine unerwünschte Folge aus der Verwendung solcher zusammenpassender Flächen, und diese ist die Erzeugung von Bruchstücken, Spänen und Abriebteilchen von einer oder beiden der Komponenten. Dieses Fremdmaterial kann sofort von der fertigen Verbindung abfallen, es kann kurzzeitig oder über eine längere Zeitspanne angelagert bleiben oder es kann so fest sitzen, dass es für immer bei den verbundenen Komponenten verbleibt.
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Der letzte Fall (eine dauerhafte Anlagerung) ist, wenngleich nicht wünschenswert, im Allgemeinen nicht von Belang, sehr wohl aber während des Verbindungsprozesses erzeugte Bruchstücke, Späne und Abriebteilchen, die sofort oder während des Betriebes abfallen. Jene, die sofort abfallen oder sich lösen, sollten durch einen Reinigungsprozess entfernt werden, da sie andernfalls bis zu den Betriebspositionen bei den montierten Komponenten verbleiben können. Dasselbe gilt für Abriebteilchen, die anfangs angelagert bleiben, aber während des Betriebes abfallen. Das Sicherstellen der Entfernung aller Abriebteilchen durch einen Reinigungsprozess ist im Allgemeinen zeitintensiv und kann bei der gegebenen Komplexität vieler Komponenten, die Durchgänge, Kanäle, Blindöffnungen und dergleichen umfassen, nicht immer zu dem erwünschten Ergebnis führen. Es ist offensichtlich, dass Metallbruchstücke, -späne oder -Abriebteilchen, die innerhalb z. B. des Schmiersystems einer Vorrichtung wie z. B. eines Verbrennungsmotors, eines Schalt- oder automatischen Getriebes, Verteilergetriebes oder Differenzials zirkulieren, zu vermeiden sind.
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Die vorliegende Erfindung zielt auf ein Mittel zum Auffangen von Metallbruchstücken, -spänen und -abriebteilchen in einer verzahnten oder kerbverzahnten Presspassungsverbindung zwischen einer Welle und einem Gehäuse, einem Zahnrad, einer Riemenscheibe, einem Lager oder einer anderen Komponente ab.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung sieht ein/e Span- oder Abriebteilchenfalle oder -sammler vor, welche/r Metallspäne, Bruchstücke und andere Abriebteilchen zurückhält, die erzeugt werden, wenn eine verzahnte oder kerbverzahnte Presspassungsverbindung zwischen einer Welle und einer anderen Komponente wie z. B. einem Gehäuse, einem Zahnrad, einer Riemenscheibe oder einem Lager montiert wird. Die/der Spanfalle oder -sammler umfasst eine/n umlaufende/n Kanal oder Nut, welche/r um die Welle benachbart des Ringes von Zahnungen oder Außenzahnungen herum angeordnet ist, und einen benachbarten umlaufenden Flansch. In der Montagerichtung wird zuerst auf den Flansch, dann auf den/die Kanal oder Nut und dann die Verzahnungen oder Kerbverzahnungen getroffen. Die äußere Komponente, d. h. das Gehäuse, das Zahnrad etc., umfasst außer einer glatten Bohrung optional eine/n zweite/n Kanal oder Nut, welche/r allgemein mit dem Kanal oder der Nut der Welle axial ausgerichtet ist, wenn die zwei Komponenten vollständig montiert sind. Während des Montageprozesses werden jegliche Bruchstücke, Späne oder andere Abriebteilchen, die durch die Festsitz- und axiale Gleitmontage der Komponenten erzeugt werden, in die Kanäle oder Nuten getrieben und dort zurückgehalten, wenn die äußere Komponente vollständig auf der Welle sitzt.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Welle bereitzustellen, die für eine Presspassungsmontage mit einem Span- oder Abriebteilchen-Sammel- und -Rückhaltemerkmal vorgesehen ist.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Welle mit Zahnungen und einem Span- oder Abriebteilchen-Rückhaltemerkmal benachbart zu den Zahnungen vorzusehen.
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Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Welle mit Zahnungen, einem Span- oder Abriebteilchen-Sammelkanal benachbart zu den Zahnungen und einem Spanrückhalteflansch benachbart des Kanals vorzusehen.
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Ein noch weiterer Aspekt er vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Welle mit Zahnungen, einem Span- oder Abriebteilchen-Rückhaltekanal benachbart zu den Zahnungen und einem Span- oder Abriebteilchen-Rückhaltekanal in der zusammenpassenden Komponente vorzusehen.
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Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Welle mit einem Außenzahnungssatz, einem/r Span- oder Abriebteilchen-Rückhaltekanal- oder -nut benachbart des Keilsatzes und einem umlaufenden Flansch benachbart der Nut vorzusehen.
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Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Welle mit einem Außenzahnungssatz, einem/r umlaufenden Span- oder Abriebteilchen-Rückhaltekanal oder -nut benachbart des Keilsatzes und einem/r Abriebteilchen-Rückhaltekanal oder -nut in der zusammenpassenden Komponente vorzusehen.
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Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Welle mit Zahnungen und einem/r Span- oder Abriebteilchen-Rückhaltekanal oder -nut benachbart zu den Zahnungen, der/die mit einem/r Span-Rückhaltekanal oder -nut in einer Komponente wie z. B. einem Gehäuse, einem Zahnrad oder einer Riemenscheibe ausgerichtet ist, wenn die Komponente auf der Welle vollständig montiert ist, vorzusehen.
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Weitere Aspekte, Vorteile und Anwendungsgebiete werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung offensichtlich. Es sollte einzusehen sein, dass die Beschreibung und spezifische Beispiele lediglich der Illustration dienen sollen und den Schutzumfang der vorliegenden Offenlegung nicht einschränken sollen.
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ZEICHNUNGEN
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur Illustrationszwecken und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenlegung in keiner Weise einschränken.
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1 ist eine seitliche Aufrissansicht einer Wellen- und Gehäuse-Anordnung, welche die vorliegende Erfindung enthält;
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2 ist eine perspektivische Darstellung der Welle gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine fragmentarische Vollschnittansicht eines Abschnitts der Welle und des Gehäuses, welche in 1 illustriert sind, gemäß der vorliegenden Erfindung zu Beginn des Montageprozesses;
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4 ist eine fragmentarische Halbschnittansicht eines Abschnitts der Welle und des Gehäuses, welche in 1 illustriert sind, gemäß der vorliegenden Erfindung während des Montageprozesses; und
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5 ist eine vergrößerte fragmentarische Halbschnittansicht eines Abschnitts der Welle und des Gehäuses, welche in 1 illustriert sind, gemäß der vorliegenden Erfindung am Ende des Montageprozesses.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die nachfolgende Beschreibung ist rein beispielhaft und soll die vorliegende Offenlegung, ihre Anwendung oder ihre Verwendungen nicht einschränken.
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Mit Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 ist ein Gehäuse, welches z. B. eine rotierende Komponente eines automatischen Getriebes oder einer anderen Leistung weiterleitenden oder liefernden Vorrichtung sein kann, illustriert und allgemein durch die Bezugsziffer 10 bezeichnet. Es wird einzusehen sein, dass das Gehäuse 10 rein exemplarisch und illustrativ ist und dass stattdessen andere Komponenten wie Zahnräder, Riemenscheiben, Lager und dergleichen verwendet werden können. Das Gehäuse 10 ist kreisförmig, ist bevorzugt aus einem relativ leichten und weichen Material wie z. B. Aluminium hergestellt, und umfasst verschiedene radiale und schräge Durchgänge 12 und äußere Merkmale wie z. B. Keile oder Radzähne (nicht illustriert) und eine äußere, zylindrische Wand 14, die in zugeordneten Komponenten (ebenfalls nicht illustriert) aufgenommen sein kann. Das Gehäuse 10 kann auch eine kreisringförmige Elastomerdichtung 16 umfassen, die mit einem zentralen Bereich 18 des Gehäuses 10 in Eingriff steht und dieses abdichtet.
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Mithilfe eines Presspassungsfestsitzes an dem Gehäuse 10 befestigt ist eine Welle 20. Die Welle 20 kann massiv oder hohl sein, wie illustriert, ist bevorzugt aus einem relativ harten und festen Material wie z. B. Stahl hergestellt und koppelt das Gehäuse 10 rotatorisch an andere Komponenten (nicht illustriert). Die Welle 20 als solche kann z. B. eine Vielzahl von radialen Schmieröffnungen 22 an einem Ende und einen Außenzahnungssatz 24 an dem anderen umfassen, der mit einem komplementären Innenzahnungssatz (nicht illustriert) antriebstechnisch in Eingriff steht.
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Es wird einzusehen sein, dass das rotierende Gehäuse 10 und die Welle 20 in der Regel mit einem Gehäuse eines automatischen Getriebes (nicht gezeigt) oder einer ähnlichen fluidgeschmierten Vorrichtung angeordnet sein können und daher einer Strömung von Getriebeflüssigkeit oder einem anderen Schmieröl ausgesetzt und davon umgeben sein werden. Es ist diese Umgebung, in der die Metallbruchstücke, -späne und -Abriebteilchen, die aus dem Presspassungs-Montageprozess resultieren, wenn sie nicht enthalten oder zuvor entfernt wurden, während des Betriebes aus der Welle 20 ausgeschwemmt werden können und allgemein werden und mit der Getriebeflüssigkeit suspendiert werden und durch das gesamte Getriebe zirkulieren und möglicherweise dessen Betrieb stören.
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Wie in den 2 und 3 illustriert, umfasst die Welle 20 einen sich axial und umlaufend erstreckenden Bereich von Zahnungen oder Keilen 26. Die Zahnungen 26 können jegliche axial orientierte, zufällige oder regelmäßige Stauchungen wie z. B. alternierende Vorsprünge und Nuten, Rücken, Zähne und dergleichen sein, die in eine zusammenpassende Komponente wie z. B. das Gehäuse 10 eingreifen, stauchen, abtragen und fassen werden. Unmittelbar benachbart der Zahnungen oder Keile 26 befindet sich in Richtung der Schmieröffnungen 22 ein/e erste/r umlaufende/r Bruchstück-, Span- oder Abriebteilchen-Sammel- und Rückhaltekanal oder -nut 30. Und benachbart der ersten Spansammelnut 30 (auf der den Zahnungen oder Keilen 26 entgegengesetzten Seite) befindet sich ein umlaufender Flansch 32. Es wird einzusehen sein, dass der umlaufende Flansch 32 axial eine Seite der ersten Spansammelnut 30 definiert, und dass der Bereich von Zahnungen oder Keilen 26 die andere definiert.
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Die Welle 20 endet in einem Bereich 34 mit reduziertem Durchmesser, welches die Schmieröffnungen 22 umfasst, und definiert einen Durchmesser, der geringfügig größer ist als ein zylindrischer Bereich 42 mit reduziertem Durchmesser des Gehäuses 10, was einen Presspassungsfestsitz zwischen dem Bereich 34 mit reduziertem Durchmesser der Welle 20 und dem zylindrischen Bereich 42 mit reduziertem Durchmesser des Gehäuses 10 zur Folge hat, wenn sie montiert sind.
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Das Gehäuse 10 umfasst auch eine glatte zylindrische Bohrung 44, die einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Nenn-Außendurchmesser der Zahnungen oder Keile 26, sodass ein stauchender und abtragender Festsitz zwischen den Zahnungen oder Keilen 26 und der zylindrischen Bohrung 44 des Gehäuses 10 vorhanden ist. Der Außendurchmesser des umlaufenden Flansches 32 ist kleiner als der Nenn-Außendurchmesser der Zahnungen oder Keile 26 und entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser der glatten zylindrischen Bohrung 44, sodass eine enge Spielpassung dazwischen vorhanden ist.
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Nahe dem Ende der glatten Bohrung 44 des Gehäuses 10 befindet sich ein/e zweite umlaufende/r Bruchstück-, Span- oder Abriebteilchen-Sammel- und Rückhaltekanal oder -nut 50. Es sollte einzusehen sein, dass der/die zweite umlaufende Bruchstück-, Span- oder Abriebteilchen-Sammel- und Rückhaltekanal oder -nut 50 optional ist. Während er/sie das zum Sammeln und Zurückhalten von Bruchstücken, Spänen und anderen Abriebteilchen zur Verfügung stehende Gesamtvolumen erhöht, wurde allgemein festgestellt, dass ein/e einzige/r Kanal oder Nut wie z. B. die Nut 30 in der Welle 20 für diesen Zweck ausreicht.
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An dem Ende der glatten zylindrischen Bohrung 44 benachbart der zweiten Spansammelnut 50 befindet sich eine Schulter 52, die von dem Bereich 42 mit reduziertem Durchmesser zu dem größeren Durchmesser der glatten zylindrischen Bohrung 44 übergeht. Es wird einzusehen sein, dass, wenn das Gehäuse 10 vollständig an der Welle 20 montiert ist, die erste und die zweite Spansammelnut 30 und 50 ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet sind und der umlaufende Flansch 32 auf der Welle 20 an der Schulter 52 des Gehäuses 10 anliegt.
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Die 3, 4 und 5 illustrieren Schritte in dem Montageprozess mit dem Gehäuse 10 (oder einer anderen Komponente) und der Welle 20. In 3 beginnt die Montage gerade, wenn der Bereich 34 mit reduziertem Durchmesser der Welle 20 mit dem zylindrischen Bereich 42 mit reduziertem Durchmesser des Gehäuses 10 ausgerichtet, darauf geführt wird und in diesen hinein gleitet. Die Zahnungen oder Keile 26 auf der Welle 20 haben noch nicht in die glatte Bohrung 44 des Gehäuses 10 eingegriffen.
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In 4 wird die Montage fortgesetzt, wenn sich die Welle 20 weiter in den zylindrischen Bereich 42 mit reduziertem Durchmesser des Gehäuses 10 verschoben hat. Man beachte, dass der umlaufende Flansch 32 mit einer engen Spielpassung in die glatte Bohrung 44 des Gehäuses 10 eingegriffen hat, bevor die Zahnungen oder Keile 26 in die glatte Bohrung 40 eingreifen, um dadurch die vordere Kante der ersten Spansammelnut 30 wirksam zu verschließen, bevor jegliche derartige Bruchstücke, Späne oder Abriebteilchen erzeugt werden. Diesbezüglich sollte einzusehen sein, dass es die Vorderkante der Zahnungen oder Keile 26 (benachbart der umlaufenden Nut 30) ist, welche während der Montage die Bruchstücke, Späne und Abriebteilchen erzeugt. Somit wird verhindert, dass sich irgendwelche Bruchstücke, Späne oder Abriebteilchen über den umlaufenden Flansch 32 (links in 4) hinaus bewegen und z. B. die Schmieröffnungen 22 verunreinigen oder darin hängen bleiben.
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In 5 sitzt die Welle 20 vollständig in dem Gehäuse 10 und ist daran befestigt. Man beachte, dass zu Beginn ein gestauchter, abgetragener Festsitz zwischen den Zahnungen oder Keilen 26 der Welle 20 und der glatten Bohrung 44 des Gehäuses 10 geschaffen wurde. Man beachte diesbezüglich auch das Vorhandensein von Metallspänen oder -Abriebteilchen 60 innerhalb der ersten und der zweiten Spansammelnut 30 und 50, die erzeugt wurden, als die Zahnungen oder Keile 26 Material von der glatten zylindrischen Bohrung 44 des Gehäuses 10 gestaucht, abgetragen und entfernt haben. Man beachte als Nächstes, dass die erste Spansammelnut 30 und die optionale zweite Spansammelnut 50 axial ausgerichtet sind, um dadurch einen relativ großen umlaufenden Kanal um die Welle 20 herum zu schaffen, in dem sich Metallbruchstücke, -späne und -Abriebteilchen 60 von dem Montageprozess sammeln und auf Dauer zurückgehalten werden können. Man beachte schließlich, dass der Flansch 32 der Welle 20 an der Schulter 52 des Gehäuses 10 anliegt und vollständig darauf sitzt. Diese Merkmale und diese Wirkung stellen sicher, (1) dass die Welle 20 sicher und vollständig in dem Gehäuse 10 sitzt, und (2) dass die erste und die zweite Spansammelnut 30 und 50 vollständig oder im Wesentlichen vollständig ausgerichtet sind. Man beachte schließlich, dass in der vollständig montierten Position einige der Schmieröffnungen 22 der Welle 20 mit den radialen Durchgängen 12 in dem Gehäuse 10 ausgerichtet sind, um dadurch die Fluidströmung von dem Inneren der Welle 20 zu den Komponenten innerhalb des Gehäuses 10 zu erleichtern.
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Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich von beispielhafter Natur und Abwandlungen, die nicht von dem wesentlichen Inhalt der Erfindung abweichen, sollen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung und der Ansprüche liegen und liegen innerhalb desselben. Solche Abwandlungen sind nicht als Abweichung von dem Geist und Schutzumfang der Erfindung zu betrachten.
