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Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum radialen Verspannen zweier ineinander angeordneter Getriebeelemente, die miteinander mittels einer Verzahnung zur Übertragung von Drehmomenten verbunden sind.
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Die Erfindung betrifft weiter eine Getriebeanordnung mit zwei ineinander angeordneten Getriebeelementen, die miteinander mittels einer Verzahnung zur Übertragung von Drehmomenten verbunden sind.
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Die Erfindung betrifft weiter ein Fahrzeug.
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Bei Kraftfahrzeugen ist es erforderlich, das vom Antriebsmotor erzeugte Drehmoment an die Antriebsräder mittels eines Antriebsstrangs zu übertragen. An dem Antriebsmotor sind abtriebsseitig in bekannter Weise Komponenten wie Kupplung, Getriebe und dergleichen angebunden. Die Übertragung von Drehmomenten zwischen rotierenden Bauteilen kann mittels einer gegenseitigen Verzahnung der beiden Bauteile ermöglicht werden. Dabei weist das innere Bauteil am Außenumfang und das äußere Bauteil am Innenumfang entsprechende, ineinandergreifende Verzahnungen auf.
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Nachteilig an diesen Verzahnungen ist jedoch, dass sie aufgrund des für die Montage nötigen Umfangspiels in manchen Betriebszuständen, beispielsweise bei Lastwechselreaktionen des Antriebsmotors, zur Geräuschentwicklung neigen, was den Fahrkomfort beeinträchtigt und den Verschleiß erhöht.
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Zur Lösung dieses Problems ist aus der
EP 2 855 956 B1 eine Drehmomentübertragungsvorrichtung bekannt geworden mit einer Welle, welche an ihrem Außenumfang eine Wellenverzahnung aufweist, einer Nabe, welche an einem Innenumfang eine Nabenverzahnung aufweist, wobei die Nabe derart auf der Welle angeordnet ist, dass die Wellenverzahnung und die Nabenverzahnung ineinandergreifen, um Drehmoment zu übertragen, zumindest einem Federelement, welches die Nabe vollständig durchdringt und sich an der Welle und der Nabe abstützt und eine Federkraft auf die Nabe und die Welle ausübt, wobei zumindest eine Komponente der Federkraft derart gerichtet ist, dass über den gesamten Umfang von Welle und Nabe benachbarte Flanken der Wellenverzahnung und der Nabenverzahnung aneinandergedrückt werden, wobei das Federelement zwei Schenkel aufweist, welche an unterschiedlichen Positionen zwischen der Welle und der Nabe angeordnet sind.
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Nachteilig dabei ist wiederum, dass das Federelement zwischen den beiden rotierenden Elementen angeordnet ist, was zum einen die Herstellung der Drehmomentübertragungsvorrichtung erschwert und gleichzeitig die Lebensdauer des Federelements herabsetzt. Ebenso ist die Demontage schwierig und aufwendig.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Spannvorrichtung, eine Getriebeanordnung und ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, welche einfach und kostengünstig herstellbar sind, wobei die Spannvorrichtung besonders einfach montierbar und demontierbar sein, eine ausreichende Verspannkraft bereitstellen und eine lange Lebensdauer aufweisen soll.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Spannvorrichtung, eine alternative Getriebeanordnung und ein alternatives Fahrzeug zur Verfügung zu stellen.
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In einer Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben mit einer Spannvorrichtung zum radialen Verspannen zweier ineinander angeordneter Getriebeelemente, die miteinander mittels einer Verzahnung zur Übertragung von Drehmomenten verbunden sind, wobei die Spannvorrichtung zumindest ein im Wesentlichen ringförmiges Element umfasst, wobei das ringförmige Element eine umlaufende Fläche aufweist, die zumindest abschnittsweise an dem inneren der beiden Getriebeelemente anliegt, und ein Spannelement, welches sich einerseits an dem ringförmigen Element, andererseits an dem äußeren der beiden Getriebeelemente abstützt.
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In einer weiteren Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben mit einer Getriebeanordnung mit zwei ineinander angeordneten Getriebeelementen, die miteinander mittels einer Verzahnung zur Übertragung von Drehmomenten verbunden sind, und mit einer Spannvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-9, wobei die Spannvorrichtung an einem axialen Ende eines der beiden Getriebeelemente, insbesondere an dem äußeren der beiden Getriebeelemente festgelegt ist.
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In einer weiteren Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben mit einem Fahrzeug mit einer Getriebeanordnung gemäß einem der Ansprüche 10-11.
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Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass neben einer deutlichen Geräuschreduzierung durch die Vorspannung eine geringe Montagekraft und eine besonders einfache Montage und Demontage ermöglicht wird. Ein weiterer damit erzielter Vorteil ist, dass eine hohe Lebensdauer ermöglicht wird bei gleichzeitig ausreichender Geräuschreduzierung bei Lastwechseln und insbesondere im Leerlauf durch eine ausreichend hohe radiale Verspannung.
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Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werde dadurch offenbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das ringförmige Element eine abgeschrägte Fläche in Richtung auf die Umfangsfläche des inneren Getriebeelements auf. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit eine einfache Montage beim Einbringen des inneren Getriebeelements in das äußere Getriebeelement und gleichzeitig ein zuverlässiges Anliegen und damit Verspannen der beiden Getriebeelemente ermöglicht wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das ringförmige Element nachgiebig ausgebildet. Vorteil hierbei ist zum einen eine einfache Anordnung, zum anderen kann auf besonders einfache Weise eine zusätzliche mechanische Spannung durch Eindrücken des nachgiebigen ringförmigen Elements bereitgestellt werden. Durch die Nachgiebigkeit kann die Anordnung des ringförmigen Elements an der Montageposition im Bereich der Festlegeposition dieser auch mit höheren Toleranzen gefertigt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das ringförmige Element und/oder das Spannelement in Umfangsrichtung eine wechselnde Entfernung mit minimalen Entfernungen und maximalen Entfernungen zum Mittelpunkt des jeweiligen Elements auf, insbesondere wobei die Entfernung periodisch schwankt. Vorteil hiervon ist, dass mit geringerem Materialeinsatz ein radiales Verspannen der beiden Getriebeelemente ermöglicht wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Anzahl der minimalen Entfernungen und der maximalen Entfernungen gleich, wobei die Anzahl der maximalen Entfernungen zwischen 4 und 16, insbesondere zwischen 3 und 10 beträgt. Vorteil hiervon ist eine ausreichende Biegsamkeit und damit eine Bereitstellung einer entsprechenden radialen Verspannung bei gleichzeitig einfacher Herstellung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind ringförmiges Element und Spannelement als ein Element ausgebildet. Vorteil hiervon ist eine einfache Handhabung bei der Montage, da diese einstückig als ein einziges Element ausgebildet sind.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung greift das ringförmige Element mittels zumindest eines Vorsprungs in die Verzahnung ein, wobei der zumindest eine Vorsprung in Umfangsrichtung breiter ausgebildet ist als ein Zahn der Verzahnung. Vorteil hiervon ist eine besonders zuverlässige Verminderung von Leerlaufgeräuschen, da sich die Verzahnungen der beiden Getriebeelemente über die Vorsprünge gegeneinander abstützen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das ringförmige Element einen zweiteiligen Aufbau auf mit einem Kern und einer Umhüllung, insbesondere wobei Umhüllung und Kern aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind.
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Damit kann das ringförmige Element auf flexible Weise an unterschiedliche Bedingungen angepasst werden. Zudem kann beispielsweise die Umhüllung als Schutz des Kerns dienen, was die Lebensdauer des ringförmigen Elements erhöht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Kern aus festerem Material hergestellt als die Umhüllung. Vorteil hiervon ist, dass beispielsweise die Feder- oder Spannwirkung mittels des Kerns bereitgestellt werden kann und die Umhüllung dann beispielsweise zur reibschlüssigen Festlegung dienen kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein Element der Spannvorrichtung in einer U-förmigen Aussparung und/oder einem U- oder L-förmigen Vorsprung angeordnet. Vorteil hiervon ist eine zuverlässige Festlegung eines Elements der Spannvorrichtung an einem mit der Aussparung oder dem Vorsprung versehenen Getriebeelement.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der dazugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
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Figurenliste
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- 1 ein Zwei-Massen-Schwungrad mit einer Spannvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 einen Ausschnitt des Zwei-Massen-Schwungrads gemäß 1;
- 3 einen Ausschnitt einer Spannvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4 Schnittdarstellungen einer Spannvorrichtung in einem Getriebeelement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 5 eine Spannvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Blick in axialer Richtung und senkrecht zur axialen Richtung.
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1 zeigt ein Zwei-Massen-Schwungrad mit einer Spannvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 2 einen Ausschnitt des Zwei-Massen-Schwungrads gemäß 1 und 3 einen Ausschnitt einer Spannvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Im Detail zeigt 1 zeigt eine Schrägansicht eines Zweimassenschwungrades 1, welches einen Durchgang 100 entlang der Rotationsachse (nicht eingezeichnet) aufweist, in dem eine Innenverzahnung mit Zähnen 2a und Vertiefungen 2b angeordnet ist. Ausgehend hiervon ist an der in 1 gezeigten axialen Außenseite ein L-förmiger und verrundeter, in Umfangsrichtung umlaufender Vorsprung 6 angeordnet, in dem eine Spanneinrichtung in Form eines Spannelements 3 angeordnet ist. Das Spannelement 3 ist ringförmig ausgebildet und wellenförmig mit Wellentälern 5 und Wellenbergen 4. Mit den Wellenbergen 4 stützt sich das Spannelement 3 im Vorsprung 6 radial nach außen ab, mit den Wellentälern 5 liegt das Spannelement 3 an einer hier nicht gezeigten Welle mit Außenverzahnung an, die zu der Innenverzahnung 2a, 2b des Durchgangs 100 korrespondiert. Die Wellentäler 5 sind dabei so ausgebildet, dass diese breiter in Umfangsrichtung ausgebildet sind, als die jeweiligen Zähne 2a der Innenverzahnung. Nach dem Ineingriffbringen der Verzahnung der Welle mit der Innenverzahnung 2a, 2b des Zweimassenschwungrads 1 liegt die Verzahnung der Welle dadurch zumindest teilweise an dem Spannelement 3 an, sodass das Spannelement 3 die Welle und das Zweimassenschwungrad 1 letztlich miteinander verspannt, was in 3 näher dargestellt ist.
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In 2 ist der innere Aufbau des Spannelements 3 gezeigt. Das Spannelement 3 weist hier einen inneren Kern 11 auf, der aus Metall, insbesondere Stahl oder umspritztem Stahl hergestellt sein kann, und eine den im Wesentlichen flach ausgebildeten Kern 11 vollständig umgebende Umhüllung 10, welche aus Kunststoff hergestellt sein kann.
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3 zeigt nun die Anordnung des Spannelements 3 im Bereich der Verzahnung 2a, 2b des Zweimassenschwungrads 1. Hierbei ist das Spannelement 3 in seinem Wellental 5 im Wesentlichen so ausgebildet, dass dieses einer Kontur eines Zahns 2a des Zweimassenschwungrads folgt, allerdings ragt diese Kontur 5a, 5b jeweils links und rechts in den Freiraum 2b zwischen zwei Zähnen 2a hinein. Mit anderen Worten beschränkt das Spannelement 3 die Vertiefung beziehungsweise den Freiraum 2b zwischen zwei Zähnen 2a mindestens in Umfangsrichtung, insbesondere kann dieses auch in radialer Richtung den Freiraum 2b beschränken. Greift nun eine Welle mit Außenverzahnung in die gezeigte Innenverzahnung 2a, 2b des Zweimassenschwungrads 1 ein, wird die Außenverzahnung gegenüber der Innenverzahnung 2a, 2b durch das Spannelement 3 mittels der Kontur 5a, 5b verspannt.
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4 zeigt Schnittdarstellungen einer Spannvorrichtung in einem Getriebeelement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 4 ist im Detail links ein Teil eines Getriebeelements 9 gezeigt. Auf der linken axialen Seite des Getriebeelements 9 ist der L-förmige Vorsprung 6 zu erkennen, in dem eine Spannvorrichtung 3 angeordnet ist, welche nun zwei separate Bauteile 7, 8 aufweist. Das erste Bauteil 7 ist ein O-Ring, beispielsweise hergestellt aus Gummi, Kunststoff oder dergleichen. Das zweite Bauteil 8 ist als Kunststoffring ausgebildet und weist eine Fläche 8a auf, die in Einführrichtung einer Außenverzahnung einer Welle geneigt ist, sodass beim Einführen der Welle der Kunststoffring 8 gegen den O-Ring 7 drückt und insgesamt die Welle gegenüber dem Zweimassenschwungrad 1 verspannt.
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Im Unterschied zu den 1-3 greift die Spannvorrichtung 7, 8 nicht in die Verzahnung ein, sondern stützt sich direkt an der Außenseite der Welle in einem Bereich ohne Verzahnung ab. Der Kunststoffring 8 ist hierbei an einer Stelle in Umfangsrichtung unterbrochen, einerseits zum Zweck der Montage, andererseits zur Krafteinleitung durch den O-Ring 7.
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5 zeigt eine Spannvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Blick in axialer Richtung und senkrecht zur axialen Richtung.
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In 5 ist im Detail nun im Wesentlichen eine Spannvorrichtung gemäß 4 gezeigt. Im Unterschied zur Spannvorrichtung gemäß 4 ist bei der Spannvorrichtung gemäß 5 nun anstelle des O-Ringes 7 ein in Umfangsrichtung wellenförmiger Ring 12 angeordnet, der im Wesentlichen die Verspannkraft bereitstellt. Sowohl der innere Kunststoffring 8 als auch der Ring 12 sind in Umfangsrichtung unterbrochen, einerseits beide zum Zwecke der Montage, andererseits ersterer wegen der Krafteinleitung vom Ring 12, letzterer zum Ausgleich von Toleranzen. Die Anzahl der Wellen im Ring 12 kann hierbei zwischen 4 und 16 betragen.
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Zusammenfassend basiert zumindest eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf folgendem Prinzip:
- - Die Spannvorrichtung, insbesondere in Form von einem Ring oder mehreren Ringen, erzeugt durch ihre Form eine radiale Vorspannung zwischen beispielsweise einer Nabe und einer Getriebewelle. Auf Grund dieser Vorspannung und einer davon abgeleiteten Haftreibung übertragen die Ringe kleine Drehmomente.
- - Bei Zug-Schub-Lastwechsel unter vollem Drehmoment rutschen die Ringe durch.
- - Schon bei einer Vormontage von dem oder den Ringen in einem Getriebeelement, insbesondere in Form einer Nabe, ist die Vorspannung teilweise erzeugt. Bei Endmontage von der Getriebewelle in der Nabe wird der Hauptanteil der Vorspannung erzeugt.
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Zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung weist zumindest eines der folgenden Merkmale und/oder stellt zumindest einen der folgenden Vorteile bereit:
- - Einfache, kostengünstige Montage.
- - Einfache, kostengünstige Herstellung.
- - Verminderung von Geräuschen bei Lastwechsel.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zweimassenschwungrad
- 2
- Innenverzahnung
- 2a
- Zähne der Innenverzahnung
- 2b
- Vertiefungen der Innenverzahnung
- 3
- Spannelement
- 4
- Wellenberge
- 5
- Wellentäler
- 5a, 5b
- Kontur
- 6
- Vorsprung
- 7
- O-Ring
- 8
- Kunststoffring
- 8a
- Fläche des Kunststoffrings
- 9
- Getriebeelement
- 10
- Umhüllung des Spannelements
- 11
- Kern des Spannelements
- 12
- wellenförmiger Ring
- 100
- Durchgang
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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