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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit mindestens zwei relativbeweglich zueinander angeordneten Bauteilen, von denen ein Bauteil ein rotierenden Bauteil ist, mit mindestens einer aus einem Geber und einem Sensor gebildete Sensorik.
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Hintergrund der Erfindung
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Geberstrukturen der Geber in Fahrzeuggetrieben sind beispielsweise in der Form von Zahnrädern ausgebildet, wie dies in
DE195 24 698A1 bzw. in dessen Äquivalent
US 5,113,984 A abgebildet ist. Diese separaten Bauteile sind sehr materialaufwändig und beanspruchen im Getriebe viel Platz.
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Beschreibung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einer baulich einfachen und kostengünstigen Maßnahme den Aufwand für die Herstellung und Integration einer Sensorik in Fahrzeuggetriebe zu verringern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Im Rahmen der Erfindung wird ein als Dicht- und Verteilerhülse ausgebildetes, einem rotierenden Bauteil des Getriebes zugeordnetes Hülsenbauteil der Vorrichtung vorgeschlagen, das eine Geberstruktur des Gebers aufweist.
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Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der Geber bzw. die Geberstruktur integral mit einer in derartigen Getrieben angeordneten Dicht- und Verteilerhülse ausgebildet ist und ohne zusätzliche oder nur geringfügig höheren Kosten schon bei der Herstellung des ohnehin für das Getriebe notwendigen Hülsenbauteil eingebracht werden kann. Der bisher für ein gesondertes Geberbauteil benötigte Bauraum kann eingespart bzw. durch andere Bauteile belegt werden. Die für die Montage eines separaten Gebers notwendige Zeit und die damit verbundenen Kosten können eingespart werden.
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Hülsenbauteile, ausgeführt als dünnwandige Hülsen, werden als Dichthülsen in Getrieben, wie beispielsweise in Wandlergetrieben oder Doppelkupplungsgetrieben, eingesetzt. Diese über einen Presssitz oder einen Pressverband fixierten Hülsenbauteile werden häufig in zylindrische Bohrungen von Hohlwellen oder auf Getriebewellen gepresst. Die Hülsenbauteile dichten Öl führende Strukturen ab, verschließen fertigungsbedingte Öffnungen oder werden zur gezielten Zuführung von Schmieröl genutzt. Pressverbände zwischen massiven Trägern und dünnwandigen Hülsenbauteilen werden insbesondere dort eingesetzt, wo Anforderungen an geringe Bauhöhe und Leichtbau bestehen. Durch den Verband von Träger, wie Hohlwelle oder Welle, und Hülsenbauteil können beispielsweise Kanäle zur Ölführung gebildet werden, wobei diese Anordnung beispielsweise ein aufwändiges Bohren von Schmierkanälen in Wellen vermeidet.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2009 052 759 A1 ist ein dünnwandiges Hülsenbauteil bekannt, das mittels eines Pressverbandes in einer Hohlwelle lagefixiert ist. An der Innenwandung der Hohlwelle ist eine Vertiefung ausgebildet, die durch einen Wandabschnitt des Hülsenbauteils abgedeckt ist. Über radiale Öffnungen im Hülsenbauteil ist die Vertiefung der Hohlwelle mit einem Quer- und/oder Längskanal des Hülsenbauteils verbunden.
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Die
DE 10 2011 006 293 A1 zeigt ein Hülsenbauteil sowie einen Pressverband, der aus einem Träger und einem aus einem Blechmaterial hergestellten Hülsenbauteil gebildet wird.
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DE 10 2013 008 495 A1 zeigt eine Vorrichtung mit einem Außenteil und einem darin angeordnetes Innenteil, die relativ zueinander drehbar sind und die radial einen mit Öl befüllbaren Zwischenraum begrenzen. Eine Abdichtung des Zwischenraums erfolgt über eine innenteilseitig oder außenteilseitig angebrachte Dichtung, die an einer Dichtfläche des Außenteils oder des Innenteils anliegt.
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Das Hülsenbauteil ist vorzugsweise hohlzylindrisch und an den Enden offen ausgebildet. Unter Hülsenbauteile werden dabei hohle Bauteile aus Blech, vorzugsweise hohl-zylindrische Bauteile, mit Wandstärken vorzugsweise von 0,4 mm bis 2,7 mm und axialen Längen verstanden, die mindestens der Hälfte eines ihrer kleinsten Durchmesser, entweder Innendurchmesser oder Außendurchmesser entspricht. In Verbindung mit der zugehörigen erfindungsgemäßen Geberstruktur, die zu keiner Funktionsbeeinträchtigung des Hülsenbauteils führt, kann vorteilhaft ein multifunktionales Hülsenbauteil realisiert werden.
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Das Hülsenbauteil weist einen hohlzylinderförmig gestalteten Grundkörper auf, der an einem axialen Ende mit der Geberstruktur versehen ist. Für das einfach aufgebaute und kostengünstig herzustellende Hülsenbauteil ergeben sich damit zusätzliche Anwendungen bzw. Einsatzmöglichkeiten. Über die Geberstruktur des Hülsenbauteils kann beispielsweise die Drehzahl der Getriebewelle erfasst werden und mittels einer geeigneten Auswerteelektronik ein Schlupf bzw. eine Differenzdrehzahl zwischen der Brennkraftmaschine und der Getriebewelle bestimmt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Geberstruktur durch einen einteilig mit dem Hülsenbauteil verbundenen, radial ausgerichteten Kragen gebildet, der einem externen, in axialer Richtung wirkenden, ortsfest positionierten Sensor zugeordnet ist. Ferner schließt die Erfindung ein Hülsenbauteil ein, das an einer Endseite einen gestuften Ringschulterabschnitt bildet mit einem radial nach außen sich erstreckenden Kragen, der in einen zylindrischen Bord übergeht. Der umlaufende zylindrische Bord weist dabei die Geberstruktur auf, die mit einem radial ausgerichteten, ortsfest positionierten Sensor zusammenwirkt. Als Geberstruktur eignet sich bevorzugt ein sogenannter Zählkranz oder eine Verzahnung mit einer regelmäßigen oder unregelmäßigen Teilung. Der Zählkranz weist entweder fensterartig ausgebildete Löcher auf oder ist zinnenartig ausgebildet. Sowohl die Löcher als auch die Scharten der zinnenartigen Struktur sind aus dem Blech des Hülsenbauteils ausgestanzt. In der zinnenartigen Struktur folgen in Umfangsrichtung des Hülsenbauteils abwechseln Zinnen aus dem Material des Hülsenbauteils auf Scharten (Ausnehmungen), wobei die Scharten am Ende der Geberstruktur axial offen sind. Die fensterartig ausgebildeten Löcher der Geberstruktur sind rahmenartig von dem Material des Hülsenbauteils bzw. Kragens umgeben, wobei in Umfangsrichtung jeweils eine fensterartige Ausnehmung auf die andere folgt.
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Vorteilhaft steht die im Betriebszustand rotierende, auch Signalgeber oder Encoder genannte Geberstruktur des Hülsenbauteils in einer Wirkverbindung mit einem ortsfest positionierten, beabstandeten Sensor. Dabei werden Signale des Encoders kabellos von dem Sensor erfasst bzw. abgegriffen und an eine Auswerteelektronik oder Steuerung übertragen.
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Das im Einbauzustand zwischen zwei relativbeweglich zueinander angeordneten Bauteilen eines Getriebes angeordnete Hülsenbauteil ist über einen Presssitz an einem Bauteil lagefixiert. Dabei kann das Hülsenbauteil mittels einfacher konstruktiver angepasster Maßnahmen auf der Getriebewelle oder in eine Aufnahme der Hohlwelle bzw. des Gehäuses gepresst werden. Das Hülsenbauteil wird richtungsorientiert so auf- oder eingepresst, dass die Geberstruktur in einer Endlage des hülsenförmigen Bauteils mit einer Einbaulage bzw. der Wirkrichtung des Sensors übereinstimmt.
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Gemäß einer weiteren konstruktiven Ausgestaltung ist vorgesehen, dass im Bereich von dem Presssitz eine für das Hülsenbauteil bestimmte Ausnehmung der Getriebewelle, der Hohlwelle oder des Gehäuses eine Tiefe aufweist, die einer Wandstärke des Hülsenbauteils entspricht. Damit ist einerseits eine definierte Lageposition des Hülsenbauteils gewährleistet, andererseits bewirkt diese Lösung eine vorteilhafte bauraumoptimierte Lösung, da sich der erforderliche Bauraum in radialer Höhe verringert.
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Im Einbauzustand ist ein Zwischenraum in einem Ringspalt, der radial von einem Wandabschnitt des Hülsenbauteils und der Getriebewelle, der Hohlwelle oder einem Gehäuse begrenzt ist, mittels axial beabstandeter, elastischer Dichtungen abgedichtet. Als Dichtung eignen sich vorzugsweise dazu O-Ringe bzw. Rundgummidichtungen, die jeweils formschlüssig in eine Ringnut des ersten den Zwischenraum begrenzenden Bauteils eingepasst und kraftschlüssig, dichtend an einer Kontaktzone des zugehörigen weiteren Bauteils des Ringspaltes abgestützt sind. Vorzugsweise sind zumindest die Kontaktzonen, an denen die Dichtungen geführt und abgestützt sind, als partielle Dichtflächen ausgebildet.
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Die Erfindung schließt ergänzend zu einem wirksam abgedichteten Hülsenbauteil außerdem Maßnahmen ein, um eine optimale Verteilung und/oder Führung von Druck- oder Schmieröl zwischen dem Hülsenbauteil und dessen Umgebungskonstruktion zu gewährleisten. Dazu bietet sich an, dass die Öffnungen des Hülsenbauteils mit konstruktiv unterschiedlich ausgeführten Vertiefungen, Kanälen oder Stichkanälen in Bauteilen korrespondieren, die dem Hülsenbauteil zugeordnet sind. Die Vertiefungen oder Kanäle verlaufen beispielsweise gleichgerichtet mit der Längsachse des Hülsenbauteils bzw. der Getriebewelle oder beliebig geneigt zur Längsachse. Alternativ dazu kann eine Vertiefung auch als eine Ringnut ausgeführt sein.
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Das erfindungsgemäß als ein Umformteil ausgeführte Hülsenbauteil besteht bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff. Dabei werden die hülsenförmigen Bauteile mit weitestgehend gleichmäßiger Wandstärke vorzugsweise aus Stahlblech mittels eines spanlosen Tiefziehverfahrens gezogen. Die Wandstärke, d. h. die Dicke des Hülsenbauteils liegt bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,4 und 2,7 mm.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
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1 in einer dreidimensionalen Darstellung ein erfindungsgemäß gestaltetes Hülsenbauteil;
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2 eine Vorrichtung, in der das Hülsenbauteil mit radial ausgerichteter Geberstruktur in ein Gehäuse eingepresst ist;
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3 eine Vorrichtung, in der das Hülsenbauteil auf eine Hohlwelle gepresst ist; und
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4 eine Vorrichtung, in der das Hülsenbauteil mit axial ausgerichteter Geberstruktur in ein Gehäuse eingepresst ist.
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Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes hohlzylindrisches Hülsenbauteil 1 in einer dreidimensionalen Darstellung, das spanlos durch ein Tiefziehverfahren hergestellt ist. Das Hülsenbauteil 1 umfasst einen ersten Mantelabschnitt 2 und einen zweiten Mantelabschnitt 3, die unmittelbar zusammengefügt sind. Dabei übertrifft ein Außendurchmesser von dem Mantelabschnitt 2 den Außendurchmesser vom Mantelabschnitt 3. Die Mantelabschnitte 2, 3 sind so bemessen, dass diese im Einbauzustand des Hülsenbauteils 1 mit einem Bauteil der Umgebungskonstruktion einen radial belasteten Presssitz bilden. In beiden Mantelabschnitten 2, 3 sind umfangsverteilt gerundete Öffnungen 4 bzw. Durchbrechungen mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt eingebracht, die eine Ölströmung bei eingebautem Hülsenbauteil 1 sicherstellen. Endseitig des Mantelabschnitts 2 schließt das Hülsenbauteil 1 einen radial nach außen gerichteten Kragen 5 ein, der eine Geberstruktur 6, auch Encoder genannt, bildet. Die Geberstruktur 6 umfasst einen als Verzahnung ausgeführten Zählkranz 7 mit einer regelmäßigen Teilung. Der Kragen 5 definiert im Zusammenspiel mit einer entsprechenden Komplementärgeometrie die Einbaulage des Hülsenbauteils 1. Eine stirnseitige Verrundung 8 an dem Mantelabschnitt 3 vereinfacht das Einpressen des Hülsenbauteils 1.
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Die 2 zeigt eine Vorrichtung mit dem Hülsenbauteil 1 in einem Gehäuse 9 eines nicht weiter abgebildeten Doppelkupplungsgetriebes. Dabei ist das Hülsenbauteil 1 mit dem Mantelabschnitt in eine Aufnahme 10 des Gehäuses 9 über einen Presssitz 11 lagefixiert, wobei der eine Ringschulter bildende Kragen 5 des Hülsenbauteils 1 stirnseitig an dem Gehäuse 9 abgestützt ist. Das Hülsenbauteil 1 ist dabei radial beabstandet zu einer als Hohlwelle 12 ausgebildeten äußeren Getriebeeingangswelle, in einem Ringspalt 13 positioniert. Dadurch bildet sich ein Zwischenraum 14, der über drei axial versetzte Dichtungen 15 in zwei gleichdimensionierte Zwischenräume 14 aufgeteilt ist, die radial von dem Hülsenbauteil 1 und der Hohlwelle 12 begrenzt sind. Die als Dichtringe, insbesondere als Runddichtringe ausgeführten Dichtungen 15 sind in Ringnuten 20 des Hülsenbauteils 1 eingesetzt und kraftschlüssig auf einer Mantelfläche 17 der Hohlwelle 12 abgestützt und geführt. Jeder Zwischenraum 14 ist über zumindest eine Öffnung 4 des Hülsenbauteils 1 mit Kanälen 19 des Gehäuses 9 verbunden. Bei einer sich im Betriebszustand einstellenden Druckölsteuerung bzw. Druckölströmung kann somit ein Ölstrom über die Kanäle 19 und die Öffnungen 4 die abgedichteten Zwischenräume 14 beaufschlagen und von dort beispielsweise über nicht abgebildete Kanäle, Bohrungen oder Verbindungen weitere Zonen des Getriebes beaufschlagen. Die eine Hohlwelle 12 bildende äußere Getriebeeingangswelle ist über ein in einem Ringraum 16 eingesetztes Pilotlager 21 auf einer inneren, um eine Rotationsachse 23 drehbaren Getriebeeingangswelle 22 gelagert. Zur Drehzahlerfassung ist die Geberstruktur 6 von dem Kragen 5 bzw. der Ringschulter des rotierenden Hülsenbauteils 1 einem Sensor 24 zugeordnet, der in einem axialen Abstand 18 an einer Schulter 25 der drehstarren oder mit einer Differenzdrehzahl umlaufenden Hohlwelle 12 fixiert ist. Alternativ dazu bietet es sich an, die Geberstruktur an der Schulter 25 einer rotierenden Hohlwelle 12 anzuordnen, die mit einem Sensor an dem stehenden Gehäuse 9 zusammenwirkt.
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Die 3 und die 4 veranschaulichen alternative Ausführungsformen bzw. von 2 abweichende Vorrichtungen mit erfindungsgemäßen Hülsenbauteilen, wobei ähnliche oder übereinstimmende Bauteile gleiche Bezugszeichen aufweisen. Die folgenden Beschreibungen beschränken sich weitestgehend auf unterschiedliche Ausgestaltungen.
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In der 3 ist das Hülsenbauteil 26 über den Presssitz 31 auf der Hohlwelle 12 gehalten, wobei der die Geberstruktur 6 einschließende Kragen 5 mittelbar an der Schulter 25 der Hohlwelle 12 abgestützt ist. Zur Signalunterbrechung ist zwischen dem Kragen 5 und der Schulter 25 eine Kunststoffscheibe 27 vorgesehen. Der Sensor 24 ist an dem Gehäuse 9 in einem axialen Abstand zur Geberstruktur 6 lagefixiert. Mit Drucköl beaufschlagbare, von Dichtungen 40 begrenzte und abgedichtete Zwischenräume 28 stellen sich zwischen dem Hülsenbauteil 26 und dem Gehäuse 9 ein. Die Mantelfläche 17 der Hohlwelle 12 schließt umfangsverteilte, längenbegrenzte, als lokale Nuten ausgeführte Vertiefungen 29 ein, die sich jeweils axial über den Bereich der Öffnungen 4 des Hülsenbauteils 26 erstrecken. Die Vertiefungen 29 bewirken eine Strömungsverbindung zwischen den Öffnungen 4 im Hülsenbauteil 26 und Stichkanälen 30 in der Hohlwelle 12. Eine Druckölströmung kann somit von den Kanälen 19 ausgehend über die Öffnungen 4, die Zwischenräume 28, die Vertiefungen 29 und die Stichkanäle 30 einen u.a. für das Pilotlager 21 bestimmten Ringraum 16 beaufschlagen.
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Die 4 zeigt eine Vorrichtung, in der das Hülsenbauteil 32 in eine Ausnehmung 33 des Gehäuses 9 eingepresst ist, wobei eine Tiefe S2 der Ausnehmung 33 weitestgehend einer Bauteildicke S1 des Hülsenbauteils 32 entspricht. Die Zwischenräume 14 werden gemäß 4 radial von dem Hülsenbauteil 32 und von einer Getriebewelle 39 begrenzt. Als Geberstruktur 34 weist das Hülsenbauteil 32 einen zylindrischen, beispielsweise als Zählkranz ausgebildeten Bord 35 aus, der sich an eine Auskragung 36 anschließt. Die Geberstruktur 34 steht dabei in einer Wirkverbindung zu einem radial beabstandeten, ortsfest an einem separaten Bauteil 37 positionierten Sensor 38.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hülsenbauteil
- 2
- Mantelabschnitt
- 3
- Mantelabschnitt
- 4
- Öffnung
- 5
- Kragen
- 6
- Geberstruktur
- 7
- Zählkranz
- 8
- Verrundung
- 9
- Gehäuse
- 10
- Aufnahme
- 11
- Presssitz
- 12
- Hohlwelle
- 13
- Ringspalt
- 14
- Zwischenraum
- 15
- Dichtung
- 16
- Ringraum
- 17
- Mantelfläche
- 18
- Abstand
- 19
- Kanal
- 20
- Ringnut
- 21
- Pilotlager
- 22
- Getriebeeingangswelle
- 23
- Rotationsachse
- 24
- Sensor
- 25
- Schulter
- 26
- Hülsenbauteil
- 27
- Kunststoffscheibe
- 28
- Zwischenraum
- 29
- Vertiefung
- 30
- Stichkanal
- 31
- Presssitz
- 32
- Hülsenbauteil
- 33
- Ausnehmung
- 34
- Geberstruktur
- 35
- Bord
- 36
- Auskragung
- 37
- Bauteil
- 38
- Sensor
- 39
- Getriebewelle
- 40
- Dichtung
- S1
- Tiefe (Ausnehmung 33)
- S2
- Bauteildicke (Hülsenbauteil 32)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19524698 A1 [0002]
- US 5113984 A [0002]
- DE 102009052759 A1 [0008]
- DE 102011006293 A1 [0009]
- DE 102013008495 A1 [0010]
