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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Zahnradhalterungsanordnungen, im Spezielleren Zahnradhalterungsanordnungen, welche Hohlräder von Planetenradsätzen in Position halten.
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HINTERGRUND
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Automatikgetriebe in Fahrzeugen umfassen oft Planetenradsätze, um ein oder mehrere Vorwärtsgang- und Rückwärtsgang-Übersetzungsverhältnisse zwischen einem Motor und zumindest einer Antriebsachse zu übertragen. Diese Planetenradsätze sind häufig in Zahnradgehäusen angeordnet, welche eine axiale Bewegung eines oder mehrerer Zahnradelemente innerhalb des Planetenradsatzes beschränken, wie dies der Art nach im Wesentlichen aus den Druckschriften
DE 697 07 633 T2 ,
US 2004 / 0 045 389 A1 oder
DE 10 2005 060 395 A1 bekannt ist. Die Hohlräder können beispielsweise durch ein Gehäuse beschränkt sein, das Halterungsmerkmale, wie etwa eine eingestochene Sprengringnut, eine geschnittene Sprengringnut, Zapfenmerkmale oder gewalzte Nasen umfasst. Diese Halterungsmerkmale sind bei einem Betrieb des Automatikgetriebes mit hohen Drehzahlen hohen Belastungskonzentrationen ausgesetzt. Es besteht folglich ein Bedarf an einer neuen und verbesserten Zahnradhalterungsanordnung, die höheren Drehzahlen standhalten kann.
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Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zu Grunde, diesem Bedarf gerecht zu werden.
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KURZFASSUNG
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Diese Aufgabe wird mit einer Zahnradhalterungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 10 gelöst.
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In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Zahnradhalterungsanordnung zum Halten eines Zahnrads, das eine Mehrzahl von Zahnrad-Außenverzahnungskeilen aufweist, ein Zahnradgehäuse und einen Haltering. Das Zahnradgehäuse weist ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Mehrzahl von Innenverzahnungskeilen auf, von denen ein jeder einen Rampenabschnitt umfasst, wobei das zweite Ende des Zahnradgehäuses eine ringförmige, durchgehende, gewalzte Lippe umfasst und wobei die durchgehende, gewalzte Lippe und die Rampenabschnitte der Mehrzahl von Innenverzahnungskeilen eine Nut definieren. Die Mehrzahl von Innenverzahnungskeilen steht mit den Außenverzahnungskeilen des Zahnrads in Eingriff, um ein Drehmoment zwischen dem Zahnrad und dem Zahnradgehäuse zu übertragen. Der Haltering ist innerhalb der Nut angeordnet. Der Haltering hält das Zahnrad axial fest und die gewalzte Lippe hält den Haltering axial fest.
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In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Zahnradgehäuse einen ersten Abschnitt, der benachbart zu dem ersten Ende angeordnet ist und einen ersten Durchmesser aufweist, einen zweiten Abschnitt, der einen zweiten Durchmesser aufweist, und einen dritten Abschnitt, der benachbart zu dem zweiten Ende angeordnet ist und einen dritten Durchmesser aufweist. Die Mehrzahl von Innenverzahnungskeilen ist an dem dritten Abschnitt angebracht.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Zahnradhalterungsanordnung weiterhin eine Wand, welche den zweiten Abschnitt und den dritten Abschnitt verbindet und dem Haltering gegenüberliegt, wobei die Wand eine Mehrzahl von Vorsprüngen umfasst und wobei die Mehrzahl von Vorsprüngen das Zahnrad axial in Position hält.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung definiert der dritte Abschnitt des Zahnradgehäuses eine Mehrzahl von Fluiddurchbrechungen.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Zahnradhalterungsanordnung weiterhin eine Mehrzahl von Innenverzahnungskeilen, die an dem dritten Abschnitt des Zahnradgehäuses angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Außenverzahnungskeilen, die an dem Zahnrad angeordnet sind und mit der Mehrzahl von Innenverzahnungskeilen an dem dritten Abschnitt des Zahnradgehäuses in Eingriff stehen.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Mehrzahl von Innenverzahnungskeilen aus dem dritten Abschnitt des Zahnradgehäuses geformt.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung bildet die durchgehende, gewalzte Lippe einen Winkel in Bezug auf den dritten Abschnitt des Zahnradgehäuses, wobei der Winkel ungefähr 60 Grad beträgt.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Haltering benachbart zu einer radialen Außenfläche des Halterings zwei abgeschrägte Ecken, wobei sich eine erste der beiden abgeschrägten Ecken an einem Winkel des Rampenabschnitts der Mehrzahl von Innenverzahnungskeilen abstützt und im Wesentlichen mit diesem zusammenpasst, und wobei sich die zweite der beiden abgeschrägten Ecken an einem Winkel der durchgehenden, gewalzten Lippe abstützt und im Wesentlichen mit diesem zusammenpasst.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umschreibt der erste Abschnitt eine mit einem Sonnenrad eines Planetenradsatzes und einem Abschnitt eines Trägers des Planetenradsatzes verbundene Welle, während der zweite Abschnitt den Träger und die Welle umschreibt und der dritte Abschnitt den Planetenradsatz umschreibt.
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Weitere Anwendbarkeitsbereiche werden aus der hier dargebotenen Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zu Veranschaulichungszwecken bestimmt sind
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Figurenliste
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- 1 ist eine Seitenquerschnittsansicht einer Zahnradhalterungsanordnung mit einem Abschnitt eines beispielhaften Planetenradsatzes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine Seitenquerschnittsansicht der Zahnradhalterungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 3 ist eine Perspektivansicht eines Zahnradgehäuses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In den Zeichnungen, auf welche nun Bezug genommen wird und in denen sich gleiche Bezugszahlen auf gleiche Bauteile beziehen, ist in 1 eine Seitenansicht einer Zahnradhalterungsanordnung 10 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung in einer Betriebsumgebung veranschaulicht. In dem angeführten Beispiel ist die Zahnradhalterungsanordnung 10 in einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs um einen Planetenradsatz12 herum angeordnet. Die Zahnradhalterungsanordnung 10 kann jedoch auch in anderen Ausstattungsumgebungen um andere Drehbauteile herum angeordnet sein. Der Planetenradsatz 12 umfasst ein Sonnenrad 14 in Eingriff mit einer Mehrzahl von Planetenrädern 16, die auf Planetenradbolzen 18 angeordnet sind. Die Planetenradbolzen werden ihrerseits von einem Trägerelement 19 getragen. Ein erster Ring eines Lagers 17 ist mit dem Trägerelement 19 verbunden, um die Reibung während der Rotation zu verringern. Die Planetenräder 16 stehen außerdem mit der Innenseite eines Hohlrads 20 in Eingriff. Das Hohlrad 20 weist Außenverzahnungskeile 22 auf, die axial entlang einer Außenfläche des Hohlrads 20 verlaufen.
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In 2 und 3, auf welche nun, nebst fortgesetzter Bezugnahme auf 1, Bezug genommen wird, umfasst die Zahnradhalterungsanordnung 10 ein Gehäuse 30 und einen Haltering 31. Das Gehäuse 30 ist im Wesentlichen von ringförmiger Gestalt und weist eine Achse 33 auf. Der Planetenradsatz 12 ist konzentrisch mit dem Gehäuse 30 und ist zumindest teilweise in diesem angeordnet, wie weiter unten eingehender beschrieben ist. Das Gehäuse 30 weist einen ersten axialen Abschnitt 32 mit einem ersten Durchmesser, einen zweiten axialen Abschnitt 34 mit einem zweiten Durchmesser und einen dritten axialen Abschnitt 36 mit einem dritten Durchmesser auf. Der erste axiale Abschnitt weist ein erstes Ende 39 auf und der dritte axiale Abschnitt weist ein zweites Ende oder einen zweiten Endabschnitt 37 auf. Der zweite Durchmesser des zweiten axialen Abschnitts 34 ist größer als der erste Durchmesser der ersten axialen Abschnitts 32, und der dritte Durchmesser des dritten axialen Abschnitts 36 ist größer als der zweite Durchmesser des zweiten axialen Abschnitts 34. Der erste, der zweite und der dritte Durchmesser sind vorzugsweise jeweils im Wesentlichen konstant. Die axialen Abschnitte 32, 34 und 36 sind durch eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden Wänden verbunden. So verbindet etwa eine erste Wand 38 den ersten Abschnitt 32 mit dem zweiten Abschnitt 34 und verbindet eine zweite Wand 40 den zweiten Abschnitt 34 mit dem dritten Abschnitt 38. Eine erste Fläche 42 ist an der ersten Wand 38 angeordnet, dem Endabschnitt 37 zugewandt, und mit einem zweiten Ring des Lagers 17 verbunden. Eine Mehrzahl von Vorsprüngen 44 ist an der zweiten Wand 40 dem dritten Abschnitt 36 zugewandt angeordnet, um das Hohlrad 20 in einer ersten Richtung A axial in Position zu halten. In dem angeführten Beispiel definiert der dritte axiale Abschnitt 36 eine Mehrzahl von Fluiddurchbrechungen 35, um Hydraulikfluid, das zwischen das Hohlrad 20 und den dritten axiaten Abschnitt 36 gelangen kann, abzuleiten.
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Eine Mehrzahl von Innenverzahnungskeilen 46 ist an der radialen Innenseite des dritten axialen Abschnitts 36 angeordnet. Die Innenverzahnungskeile 46 erstrecken sich in axialer Richtung entlang der inneren Länge des dritten axialen Abschnitts 36. Jeder Innenverzahnungskeil 46 umfasst einen Rampenabschnitt 48, der benachbart zu dem Endabschnitt 37 angeordnet ist. In dem angeführten Beispiel verlaufen die Rampenabschnitte 48 in einem konstanten Winkel in Bezug auf die Achse 33, um eine ebene Fläche zu schaffen, die Rampenabschnitte 48 können jedoch auch andere Winkel oder variierende Winkel in Bezug auf die Achse 33 aufweisen. Die Innenverzahnungskeile 46 stehen mit den Außenverzahnungskeilen 22 des Hohlrads 20 in Eingriff, um das Hohlrad 20 mit dem Gehäuse 30 drehbar zu koppeln. In dem angeführten Beispiel sind die Innenverzahnungskeile 46 aus dem dritten axialen Abschnitt 36 heraus gebildet.
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Ein durchgehend gewalzter Lippenabschnitt 50 ist an dem Endabschnitt 37 des Gehäuses 30 angeordnet. Der Lippenabschnitt 50 erstreckt sich radial einwärts von dem dritten axialen Abschnitt 36 und verläuft im Wesentlichen um den gesamten Umfang des Endabschnitts 37 des Gehäuses 30. Vorzugsweise wird er Lippenabschnitt 50 durch Walzen des Endabschnitts 37 gebildet, nachdem der Haltering 31 in dem Gehäuse angebracht worden ist. In dem angeführten Beispiel verläuft der Lippenabschnitt 50 in einem Winkel von ungefähr 60 Grad in Bezug auf den dritten axialen Abschnitt 36. Der Lippenabschnitt 50 kann jedoch auch in anderen Winkeln verlaufen.
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Eine Ringnut 52 ist durch einen Spalt zwischen dem Lippenabschnitt 50 und den Rampenabschnitten 48 des Gehäuses 30 definiert. Die Ringnut 52 erstreckt sich entlang dem gesamten Innenumfang des dritten axialen Abschnitts 36. Eine Lippenfläche 51 ist an einer den Rampenabschnitten 48 zugewandten Seite des Lippenabschnitts 52 angeordnet. Die Größe der Nut 52 hängt von den Winkeln und Längen der Rampenabschnitte 48 und der Lippenabschnitte 50 ab.
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Der Haltering 31 ist ein ringförmiges Element mit einem Durchmesser, der annähernd gleich dem Innendurchmesser des dritten axialen Abschnitts 36 des Gehäuses 30 oder geringfügig kleiner als dieser ist. Der Haltering 31 ist in der Nut 52 des Gehäuses 30 angeordnet. Der Haltering 31 weist vorzugsweise an einer radialen Außenseite des Halterings 31 abgeschrägte Ecken auf. Beispielsweise liegt eine erste Eingriffsfläche 54 den Rampenabschnitten 48 des Gehäuses 30 gegenüber und liegt eine zweite Eingriffsfläche 56 der Lippenfläche 51 des Gehäuses gegenüber. In dem angeführten Beispiel verläuft die erste Eingriffsfläche 54 in demselben Winkel wie die Rampenabschnitte 48 und die zweite Eingriffsfläche 56 in demselben Winkel wie die Lippenfläche 51. Die Eingriffsflächen 54, 56 können jedoch auch in anderen Winkeln verlaufen, ohne dass dadurch von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.
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Die Zahnradhalterungsanordnung 10 umgibt den Planetenradsatz 12 zumindest teilweise. Im Spezielleren umschreibt der erste axiale Abschnitt 32 des Gehäuses 30 eine mit dem Sonnenrad 14 verbundene Welle und einen Abschnitt des Trägerelements 19 des Planetenradsatzes 12. Der zweite axiale Abschnitt 34 umschreibt das Trägerelement 19 und die mit dem Sonnenrad 14 verbundene Welle. Der dritte axiale Abschnitt 36 umschreibt den Planetenradsatz 12. Die Verzahnungskeile 22 des Hohlrads 20 stehen mit den Verzahnungskeilen 46 des Gehäuses 30 in Eingriff. Das Hohlrad 20 ist axial zwischen dem Haltering 31 und den Vorsprüngen 44 angeordnet.
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In 1 - 3, auf welche nun gemeinsam Bezug genommen wird, kann der Planetenradsatz 12 während des Betriebs axialen Kräften ausgesetzt sein, die in der ersten Richtung A oder in einer zweiten Richtung B wirken, welche beide parallel zu der Achse 33 verlaufen. Wenn das Trägerelement 18 einer axialen Kraft in der ersten Richtung A unterworfen wird, tritt die erste Fläche 42 des Gehäuses mit dem Trägerelement 18 in Kontakt und beschränkt eine axiale Bewegung des Trägerelements 18 durch das Lager 17. Eine Axialkraft F auf das Hohlrad 20 wird entweder auf die Vorsprünge 44 oder auf den Haltering 31 übertragen, um eine axiale Bewegung des Hohlrads 20 zu begrenzen. In der zweiten Richtung B wird die Axialkraft F von den Außenverzahnungskeilen 22 auf den Haltering 31 übertragen. Die zweite Eingriffsfläche 56 des Halterings 31 überträgt die Axialkraft F auf die Lippenfläche 51 des Lippenabschnitts 50. Der Lippenabschnitt 50 überträgt die Axialkraft F auf den Rest des Gehäuses 30, um eine axiale Bewegung des Halterings 31 und des Hohlrads 20 zu begrenzen.
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Die vorliegende Erfindung schafft Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Im Spezifischen wird durch die vorliegende Erfindung die Belastung in dem Zahnradgehäuse reduziert, um einen Betrieb mit hohen Drehzahlen zu ermöglichen. So können beispielsweise die weiter oben beschriebenen Ausführungsformen mit 12.000 U/min und darüber betrieben werden. Zusätzlich kann durch das Dazwischenhalten des Halterings zwischen den Rampenabschnitt und den Lippenabschnitt eine axiale Distanz zwischen dem Haltering und dem Zahnrad geschaffen werden, um eine gewisse axiale Bewegung des Zahnrads zu ermöglichen.
