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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Welle, insbesondere eine Getriebewelle, die in einem Fahrzeuggetriebe zur Drehmomentübertragung eingesetzt wird. Eine derartige Welle weist im Allgemeinen einen in Richtung einer Wellenachse langgestreckten Wellenschaft sowie wenigstens ein an dem Wellenschaft vorgesehenes und mit diesem um die Wellenachse drehbares Zahnrad auf.
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Zur Kühlung und Schmierung der Zähne von an derartigen Wellen vorgesehenen Zahnrädern werden im Allgemeinen Tauchschmierungen oder Einspritzschmierungen eingesetzt. Aufgrund der bei Getrieben im Allgemeinen vorhandenen beengten Bauraumverhältnisse kann mit diesen Schmierkonzepten jedoch nicht immer gewährleistet werden, dass die lastführenden Flanken der Zahnräder ausreichend mit Schmiermittel, beispielsweise Öl, versorgt werden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Welle, insbesondere Getriebewelle, vorzusehen, bei welcher mit baulich einfachen Maßnahmen eine zuverlässige Schmierung erreicht wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Welle, insbesondere Getriebewelle, umfassend einen in Richtung einer Wellenachse langgestreckten Wellenschaft sowie wenigstens ein Zahnrad mit einem die Wellenachse ringartig umgebenden Verzahnungsgrund und einer Mehrzahl von vom Verzahnungsgrund nach radial außen hervorstehenden, in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Zähnen.
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Die erfindungsgemäße Welle zeichnet sich dadurch aus, dass in Zuordnung zu wenigstens einem Zahnrad wenigstens eine den Verzahnungsgrund im axialen Erstreckungsbereich der Zähne durchsetzende Schmiermitteldurchtrittsöffnung vorgesehen ist.
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Durch das Vorsehen einer oder mehrerer Schmiermitteldurchtrittsöffnungen im axialen Erstreckungsbereich der Zähne eines Zahnrads wird gewährleistet, dass Schmiermittel zuverlässig dorthin gefördert wird, wo dieses seine Schmierwirkung besonders effizient entfalten kann und soll, nämlich in den Bereich der zur Drehmomentübertragung in Kämmeingriff mit den Zähnen anderer Zahnräder stehenden Zähne.
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Um zu gewährleisten, dass im Drehmomentübertragungsbetrieb die über den Umfang verteilten Zähne eines Zahnrades im Wesentlichen gleichmäßig geschmiert werden, wird weiter vorgeschlagen, dass bei wenigstens einem Zahnrad eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Schmiermitteldurchtrittsöffnungen vorgesehen ist.
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Insbesondere dann, wenn die Verzahnung eines Zahnrades auf einem über den Außenumfang des Wellenschafts deutlich hervorstehenden radialen Niveau angeordneten ist, ist es vorteilhaft, wenn der Verzahnungsgrund über einen Steg mit dem Wellenschaft verbunden ist, und wenn wenigstens eine, vorzugsweise jede Schmiermitteldurchtrittsöffnung im Verzahnungsgrund axial neben dem Steg vorgesehen ist.
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Um bei dieser Anordnung Schmiermittel zuverlässig in Richtung zu der bzw. den den Verzahnungsgrund durchsetzenden Schmiermitteldurchtrittsöffnungen leiten zu können, wird vorgeschlagen, dass in Zuordnung zu wenigstens einer, vorzugsweise jeder den Verzahnungsgrund durchsetzenden Schmiermitteldurchtrittsöffnung eine den Wellenschaft durchsetzende Schmiermitteldurchtrittsöffnung vorgesehen ist.
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Dabei kann für einen möglichst verlustfreien Schmiermitteltransport vorgesehen sein, dass bei wenigstens einem, vorzugsweise jedem Paar von den Verzahnungsgrund und den Wellenschaft durchsetzenden Schmiermitteldurchtrittsöffnungen die beiden Schmiermitteldurchtrittsöffnungen einander fortsetzend angeordnet sind.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Transport von Schmiermittel zu axial neben dem Steg angeordneten Schmiermitteldurchtrittsöffnungen dadurch erfolgen, dass bei wenigstens einem Zahnrad an einer radialen Innenseite des Verzahnungsgrundes wenigstens eine in Umfangsrichtung vorzugsweise im Wesentlichen unterbrechungsfrei umlaufende Schmiermittelverteilungsnut vorgesehen ist, und dass wenigstens eine, vorzugsweise jede Schmiermitteldurchtrittsöffnung zu einer Schmiermittelverteilungsnut offen ist.
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Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltungsvariante kann zur Zufuhr von Schmiermittel in den Bereich der Zähne vorgesehen sein, dass bei wenigstens einem Zahnrad wenigstens eine, vorzugsweise jede Schmiermitteldurchtrittsöffnung den Steg durchsetzt.
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Aus Stabilitätsgründen ist es vorteilhaft, wenn bei wenigstens einem Zahnrad der Steg axial zentral bezüglich des Verzahnungsgrundes angeordnet ist.
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Soll die Verzahnung auf einem nicht wesentlich über den Außenumfang des Wellenschaftes hervorstehenden radialen Niveau angeordnet sein, kann bei wenigstens einem Zahnrad der Verzahnungsgrund ohne Steg mit dem Wellenschaft verbunden sein oder/und durch den Wellenschaft bereitgestellt sein.
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Um Schmiermittel in den Bereich von zur Verzahnung offenen Schmiermitteldurchtrittsöffnungen fördern zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass der Wellenschaft eine diesen in Richtung der Wellenachse vorzugsweise im Wesentlichen vollständig durchsetzende Schmiermittelverteilungsöffnung aufweist, und dass bei wenigstens einem Zahnrad wenigstens eine, vorzugsweise jede den Verzahnungsgrund oder/und den Wellenschaft durchsetzende Schmiermitteldurchtrittsöffnung zu der Schmiermittelverteilungsöffnung offen ist. Die Welle ist somit als Hohlwelle aufgebaut und stellt mit der Schmiermittelverteilungsöffnung einen Kanal bereit, über welchen durch die Welle hindurch Schmiermittel transportiert werden kann. Hierzu kann ferner eine Schmiermittel in die Schmiermittelverteilungsöffnung einspeisende Schmiermittelquelle, beispielsweise Schmiermittelpumpe, vorgesehen sein.
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Ein sehr stabiler, gleichwohl einfach zu realisierender Aufbau kann dadurch erreicht werden, dass wenigstens ein Zahnrad mit dem Wellenschaft integral ausgebildet ist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Getriebe, insbesondere Fahrzeuggetriebe, umfassend wenigstens eine erfindungsgemäß aufgebaute Welle.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
- 1 einen drei Wellen umfassenden Bereich eines Fahrzeuggetriebes;
- 2 das Detail II in 1 vergrößert;
- 3 das Detail III in 1 vergrößert;
- 4 das Detail IV in 1 vergrößert;
- 5 eine der 2 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltung.
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In 1 ist ein Teil eines allgemein mit 10 bezeichneten Getriebes, insbesondere eines Fahrzeuggetriebes, dargestellt. Dieser Teil umfasst drei jeweils in Richtung einer Wellenachse A langgestreckte Wellen 12, 14, 16, von welchen die beiden Wellen 12, 14 als Zwischenwellen zwischen nicht dargestellten Getriebeeingangswellen und der eine Getriebeausgangswelle bereitstellenden Welle 16 wirken. An den Wellen 12, 14 sind über Synchronisiereinrichtungen 18, 20, 22, 24 Zahnräder 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40 mit diesen drehfest koppelbar getragen. Durch Ankopplung von jeweils einem dieser Zahnräder 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40 an die zugeordnete Welle 12 bzw. 14 kann eine der insgesamt acht Gangstufen dieses als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildeten Getriebes 10 eingelegt werden.
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An jeder der Wellen 12, 14, 16 ist ferner ein mit einem jeweiligen Wellenschaft 42, 44, 46 vorzugsweise integral, also damit als ein Materialstück ausgebildetes Zahnrad 48, 50, 52 vorgesehen. Das Zahnrad 48 der Welle 12 steht permanent in Eingriff mit dem Zahnrad 50 der Welle 16. Auch das Zahnrad 52 der Welle 14 steht permanent in Eingriff mit dem Zahnrad 50 der Welle 16.
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Nachfolgend werden mit Bezug auf die 2-5 anhand der verschiedenen Wellen 12, 14, 16 verschiedene Konzepte zur Schmierung der Zähne dieser Zahnräder 48, 50, 52 erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass jedes dieser mit Bezug auf eine der Wellen 12, 14, 16 beschriebenen Konzepte auch bei jeder anderen dieser Wellen angewandt werden kann bzw. das mehrere dieser Konzepte auch an einer Welle bzw. an ein und demselben Zahnrad realisiert sein können.
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In 2 ist zu erkennen, dass das Zahnrad 48 der Welle 12 einen um die Wellenachse A ringartig umlaufenden Verzahnungsgrund 54 aufweist, der über einen in Richtung der Wellenachse A zentral bezüglich des Verzahnungsgrundes 54 angeordneten Steg 56 mit dem Wellenschaft 42 verbunden bzw. damit integral ausgebildet ist. Am Außenumfang des Verzahnungsgrundes 54 sind die in Richtung der Wellenachse A axial ausgedehnten und vom Verzahnungsgrund 54 nach radial außen sich erstreckenden Zähne 58 des Zahnrads 48 vorgesehen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Zähne 58 sich nicht notwendigerweise exakt in axialer Richtung erstrecken müssen, sondern auch eine Umfangserstreckungsrichtungskomponente aufweisen können bzw. gekrümmt ausgebildet sein können.
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Im Verzahnungsgrund 54 sind in Umfangsrichtung um die Wellenachse A vorzugsweise mit regelmäßigem Abstand verteilt Schmiermitteldurchtrittsöffnungen 60 vorgesehen. Die Schmiermitteldurchtrittsöffnungen 60 durchsetzen den Verzahnungsgrund 54 in radialer Richtung vollständig und sind radial außen zu dem Bereich der Zähne 58 offen und sind radial innen zu einer Innenumfangsfläche 62 des Verzahnungsgrundes 54 offen.
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Vorzugsweise in Zuordnung zu jeder den Verzahnungsgrund 54 durchsetzenden Schmiermitteldurchtrittsöffnung 60 ist im Wellenschaft 42 eine diesen durchsetzende Schmiermitteldurchtrittsöffnung 64 vorgesehen. Die Schmiermitteldurchtrittsöffnungen 64 im Wellenschaft 42 sind bezüglich der diesen jeweils zugeordneten Schmiermitteldurchtrittsöffnungen 60 im Verzahnungsgrund 54 im gleichen axialen Bereich und im gleichen Umfangsbereich angeordnet, so dass jeweils Paare von sich im Wesentlichen in radialer Richtung fortsetzenden Schmiermitteldurchtrittsöffnungen 60, 64 gebildet sind. Die Schmiermitteldurchtrittsöffnungen 64 sind nach radial außen an einer Außenumfangsfläche 66 des Wellenschafts 42 offen und sind nach radial innen an einer Innenumfangsfläche 68 zu einer den Wellenschaft 42 in Richtung der Wellenachse A im Wesentlichen vollständig durchsetzenden Schmiermittelverteilungsöffnung 70 offen.
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In die Schmiermittelverteilungsöffnung 70 beispielsweise durch eine Schmiermittelpumpe eingeleitetes Schmiermittel, beispielsweise Öl, tritt durch die Schmiermitteldurchtrittsöffnungen 64 im Wellenschaft 42 hindurch und wird auch durch Fliehkraft unterstützt nach radial außen geschleudert, wo es auf die Innenumfangsfläche 62 des Verzahnungsgrundes 54 trifft bzw. in die Schmiermitteldurchtrittsöffnungen 60 im Verzahnungsgrund 54 gelangt. Auf diese Art und Weise ist dafür gesorgt, dass über die Schmiermittelverteilungsöffnung 70 herangefördertes Schmiermittel zuverlässig in den Bereich der Zähne 58 des Zahnrads 48 gelangt, wodurch für eine zuverlässige Schmierung in demjenigen Bereich gesorgt wird, in welchem ein Drehmoment über in Eingriff stehende Zähne zu übertragen ist.
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Die 3 zeigt anhand des Zahnrads 50 der Welle 16 ein abgewandeltes Schmierkonzept. Auch das Zahnrad 50 weist einen über einen Steg 72 mit dem Wellenschaft 44 der Welle 16 verbundenen Verzahnungsgrund 74 und an dessen Außenumfang Zähne 76 auf. Im Verzahnungsgrund 74 sind axial neben dem Steg 72 in Umfangsrichtung verteilt Schmiermitteldurchtrittsöffnungen 78 vorgesehen. Die Schmiermitteldurchtrittsöffnungen 78 sind nach radial außen zu den Zähnen 76 offen und sind nach radial innen zu einer an der Innenumfangsfläche 80 des Verzahnungsgrundes 74 vorgesehenen Schmiermittelverteilungsnut 82 offen. Die Schmiermittelverteilungsnut 82 erstreckt sich vorzugsweise über den gesamten Umfang des Verzahnungsgrundes 74 unterbrechungsfrei und fördert in diese eintretendes Schmiermittel zu den Schmiermitteldurchtrittsöffnungen 78.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass auch bei dieser Ausgestaltungsform den in 2 dargestellten Schmiermitteldurchtrittsöffnungen 64 entsprechende Schmiermitteldurchtrittsöffnungen im Wellenschaft 44 vorgesehen sein könnten.
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Die 4 zeigt im Zusammenhang mit der Welle 14 ein weiteres Schmierkonzept. Zu erkennen ist in 4, dass ein Verzahnungsgrund 84 des Zahnrads 52 nicht über einen Steg an den Wellenschaft 46 angebunden ist, sondern direkt am Wellenschaft 46 vorgesehen ist bzw. durch den Wellenschaft 46 selbst bereitgestellt ist. Eine Mehrzahl von vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Wellenschafts 46 verteilt angeordneten Schmiermitteldurchtrittsöffnungen 86 durchsetzt den Wellenschaft 46 und ist radial außen im Bereich von Zähnen 88 des Zahnrads 52 offen. Radial innen sind die Schmiermitteldurchtrittsöffnungen 86 zu einer im Wellenschaft 46 ausgebildeten Schmiermittelverteilungsöffnung 90 offen.
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Bei dem in 5 dargestellten Schmierkonzept, das beispielsweise bei der Welle 12 realisiert sein kann, sind die den Verzahnungsgrund 54 durchsetzenden Schmiermitteldurchtrittsöffnungen 60 axial in dem Bereich vorgesehen, in welchem der Steg 56 den Verzahnungsgrund 54 mit dem Wellenschaft 42 verbindet. Die Schmiermitteldurchtrittsöffnungen 60 durchsetzen somit den Verzahnungsgrund 54, den Steg 56 und den Wellenschaft 42 und stellen somit eine Verbindung zwischen der Schmiermittelverteilungsöffnung 70 und dem Bereich her, in welchem die Zähne 58 radial außen am Verzahnungsgrund 54 vorgesehen sind.
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Durch die erfindungsgemäß erfolgende Zufuhr von Schmiermittel direkt in den Bereich von Zähnen der an Wellen vorgesehenen Zahnräder ist einerseits eine permanente Zufuhr von Schmiermittel, also beispielsweise Öl, zu den stark belasteten Bereichen der Zahnräder gewährleistet. Andererseits wird durch die ständige Umwälzung von Schmiermittel für eine Kühlung dieser im Drehmomentübertragungsbetrieb stark belasteten Bereiche der Zahnräder durch das Schmiermittel gesorgt, wobei gleichzeitig auch das Schmiermittel Wärme an andere Bereiche eines Getriebes abgeben kann und somit vor Überhitzung geschützt ist.
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Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass die vorangehend beschriebene Konzepte zur Schmierung von an Wellen vorzugsweise integral vorgesehenen Zahnrädern nicht nur bei Fahrzeuggetrieben zum Einsatz kommen können, sondern auch bei jedwedem Drehmomentübertragungssystem, bei welchem an Wellen oder Wellenabschnitten vorgesehene Zahnräder im Bereich ihrer Verzahnungen mit einem fließfähigen Schmiermittel, wie zum Beispiel Öl, zu schmieren sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Getriebe
- 12
- Welle
- 14
- Welle
- 16
- Welle
- 18
- Synchronisiereinrichtung
- 20
- Synchronisiereinrichtung
- 22
- Synchronisiereinrichtung
- 24
- Synchronisiereinrichtung
- 26
- Zahnrad
- 28
- Zahnrad
- 30
- Zahnrad
- 32
- Zahnrad
- 34
- Zahnrad
- 36
- Zahnrad
- 38
- Zahnrad
- 40
- Zahnrad
- 42
- Wellenschaft
- 44
- Wellenschaft
- 46
- Wellenschaft
- 48
- Zahnrad
- 50
- Zahnrad
- 52
- Zahnrad
- 54
- Verzahnungsgrund
- 56
- Steg
- 58
- Zähne
- 60
- Schmiermitteldurchtrittsöffnung
- 62
- Innenumfangsfläche
- 64
- Schmiermitteldurchtrittsöffnung
- 66
- Außenumfangsfläche
- 68
- Innenumfangsfläche
- 70
- Schmiermittelverteilungsöffnung
- 72
- Steg
- 74
- Verzahnungsgrund
- 76
- Zähne
- 78
- Schmiermitteldurchtrittsöffnung
- 80
- Innenumfangsfläche
- 82
- Schmiermittelverteilungsnut
- 84
- Verzahnungsgrund
- 86
- Schmiermitteldurchtrittsöffnung
- 88
- Zähne
- 90
- Schmiermittelverteilungsöffnung
