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Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebseinrichtung, die eine Ausgangswelle mit einem dieser zugeordneten Zahnrad mit gerader Außenverzahnung aufweist, und mit einem Doppelkupplungsgetriebe, das eine Eingangswelle mit einem dieser zugeordneten Zahnrad mit gerader Außenverzahnung aufweist, sowie mit einer Hülse mit einer geraden Innenverzahnung zur Drehmomentübertragung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Doppelkupplungsgetriebe, wobei sich die Zahnräder von Eingangswelle und Ausgangswelle in die Hülse erstrecken und mit dieser kämmen.
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Ein derartiger Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug ist aus der
DE 10 2009 022 441 A1 bekannt. Bei diesem wird es als bevorzugt angesehen, wenn die der Eingangswelle und der Ausgangswelle zugewandten Stirnseiten der Zähne der Innenverzahnung der Hülse rampen- oder keilartig ausgebildet sind. Dabei sind die rampen- oder keilartig ausgebildeten Stirnseiten der Zähne der Innenverzahnung besonders bevorzugt in Umfangsrichtung geneigt, um ein einfaches Einfädeln der Innenverzahnung der Hülse in die Außenverzahnung von Ausgangswelle und Eingangswelle zu ermöglichen, wenn die Ausgangswelle bzw. die Eingangswelle in die Hülse eingesteckt wird. Es wird vorgeschlagen, in entsprechender Weise auch die den Stirnseiten der Hülse zugewandten Stirnseiten der Zähne der Außenverzahnung von Ausgangswelle und Eingangswelle rampen- oder keilartig auszubilden und in Umfangsrichtung zu neigen, um das Einfädeln noch weiter zu vereinfachen.
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Doppelkupplungsgetriebe werden, wie Schaltgetriebe, üblicherweise aus Komfort- und Akustikgründen mit Zweimassenschwungrädern ausgerüstet. In extrem sportlichen Fahrzeugen ist die Verwendung von Einmassenschwungrädern zur Steigerung der Motordynamik mit gleichzeitigen Abstrichen bei der Akustik, insbesondere unter dem Aspekt der Rasselneigung, in Verbindung mit Schaltgetrieben oder automatisierten Schaltgetrieben bekannt.
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Bei Antriebssträngen der eingangs genannten Art ist grundsätzlich das Problem zu verzeichnen, dass ein Toleranzversatz von Antriebseinrichtung, insbesondere Verbrennungsmotor, und Doppelkupplungsgetriebe auszugleichen ist. Auch sind Winkelfehler sowohl statisch, somit unter dem Aspekt von Toleranzen, als auch dynamisch, zum Beispiel durch Taumeln der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, auszugleichen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Antriebsstrang der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass mit diesem ein Radialversatz von Ausgangswelle und Eingangswelle bzw. den Zahnrädern dieser Wellen betriebssicher beherrscht werden kann.
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Gelöst wird die Aufgabe durch einen Antriebsstrang, der gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs ausgebildet ist.
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Wesentlich ist bei diesem Antriebsstrang, dass die Flanken der Zähne der Außenverzahnung der Zahnräder von Ausgangswelle und Eingangswelle ballig ausgebildet sind, derart, dass sich die Dicke des jeweiligen Zahns zu den einander abgewandten Stirnseiten dieses Zahns verjüngt.
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Aufgrund dieser balligen Ausbildung der Flanken der Zähne der Außenverzahnung der Zahnräder von Ausgangswelle und Eingangswelle kann damit über eine Schiefstellung der Hülse ein Versatz zwischen der Ausgangswelle und der Eingangswelle bzw. den Zahnrädern von Eingangswelle und Ausgangswelle ausgeglichen werden. Es erfolgt somit sowohl ein Radialausgleich als auch ein Winkelausgleich.
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Die Zahnräder von Ausgangswelle und Eingangswelle sind vorzugsweise so gestaltet, dass, bezogen auf die jeweilige Flanke des jeweiligen Zahns, die konvexe Balligkeit im Bereich der halben Breite dieses Zahns maximal ist. Insbesondere ist die Balligkeit der beiden Flanken des jeweiligen Zahns identisch. Von Vorteil ist es ferner, wenn die Balligkeit der jeweiligen Flanke des jeweiligen Zahns symmetrisch bezüglich der halben Breite dieses Zahns ist.
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Der Antriebsstrang weist ein Schwungrad, insbesondere ein Einmassenschwungrad auf. Unabhängig von der erfindungsgemäßen Lösung ist die Verwendung eines Einmassenschwungrades bei einem Antriebsstrang, der eine Antriebseinrichtung, insbesondere einen Verbrennungsmotor und ein Doppelkupplungsgetriebe aufweist, nicht bekannt.
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Die Zuordnung des Zahnrades zur Ausgangswelle erfolgt insbesondere dadurch, dass das Einmassenschwungrad die Außenverzahnung aufweist, oder dass das der Ausgangswelle zugeordnete Zahnrad mit dem Einmassenschwungrad verbunden ist.
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Wie ausgeführt, handelt es sich bei der Antriebseinrichtung insbesondere um einen Verbrennungsmotor. Der Begriff der Antriebseinrichtung ist allerdings umfassend zu verstehen. So kann die Antriebseinrichtung nicht nur eine Motoreinheit, sondern auch das beschriebene Schwungrad umfassen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs ist die Hülse mittels eines Deckels an der Antriebseinrichtung, insbesondere an dem Schwungrad bzw. Einmassenschwungrad gehalten. Hierdurch lassen sich die Antriebseinrichtung und das Doppelkupplungsgetriebe besser montieren. Weitere Aufgabe des Deckels ist eine Abdichtfunktion, da die ballige Außenverzahnung hoch belastet ist und demnach eine besonders gute Schmierung von Vorteil ist. Unter diesem Aspekt wird vorgeschlagen, dass der Deckel mit dem Schwungrad verschraubt ist und die Hülse sowie das der Eingangswelle zugewandte Zahnrad im Bereich deren/dessen dem Schwungrad abgewandten Seite hintergreift. Insbesondere umschließt der Deckel die Hülse am äußeren Umfang und der Deckel umschließt die Hülse sowie die radial äußere Stirnkante des der Eingangswelle zugewandten Zahnrades, ferner dichtet der Deckel zum Schwungrad und zu diesem Zahnrad im Bereich der genannten Stirnkante ab. Der vom Deckel umschlossene Raum sollte als abgedichteter Raum für Schmiermittel zwischen Deckel und Schwungrad ausgebildet sein. Dieser Raum wird, beispielsweise bei der Erstmontage des Kraftfahrzeugs, mit einer dauerhaften Fettfüllung versehen und schmiert damit insbesondere den Bereich von Hülse und mit dieser zusammenwirkenden Zahnrädern.
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Der Antriebsstrang weist somit aufseiten der Antriebseinrichtung und aufseiten des Doppelkupplungsgetriebes, insbesondere motor- und getriebeseitig, jeweils einen Zahnkranz auf, der mit der Außenverzahnung versehen ist. Diese Außenverzahnung ist ballig ausgeführt und kann damit über eine Schrägstellung der Hülse einen Versatz zwischen Ausgangswelle und Eingangswelle, insbesondere Kurbelwelle und Eingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes ausgleichen. Bei rotierender Ausgangswelle/rotierender Eingangswelle wird die Innenverzahnung der Hülse fortwährend axial bezüglich der Außenverzahnung der Wellen geringfügig verlagert. Die dauerhafte Fettfüllung gewährleistet eine ausreichende Schmierung zwischen der Innenverzahnung der Hülse und der Außenverzahnung der Zahnräder, die der Ausgangswelle und der Eingangswelle zugeordnet sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels, ohne auf dieses beschränkt zu sein. Es zeigt:
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1 einen Längsmittelschnitt durch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges im Bereich eines einem Doppelkupplungsgetriebe zugewandten Endes einer Ausgangswelle eines Verbrennungsmotors und einer Doppelkupplung des Doppelkupplungsgetriebes,
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2 in einem Längsmittelschnitt gemäß 1 diejenigen Bauteile der Anordnung nach 1, die den Zahnrädern und der Hülse des Antriebsstrangs zugeordnet sind,
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3 in einem Längsmittelschnitt, im Wesentlichen die Anordnung gemäß 2, wobei zusätzlich der abgeschlossene Raum im Bereich des Deckels für Fettfüllung veranschaulicht ist,
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4 in einer räumlichen Ansicht, eine Explosionsdarstellung der im erfindungsrelevanten Bereich des Antriebsstrangs miteinander wirkenden Bauteile,
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5 eine Darstellung eines Zahnes des Zahnrades mit Außenverzahnung, in einer Draufsicht gesehen, zur Verdeutlichung der Breitenballigkeit des Zahnes,
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6 in einer räumlichen Ansicht, im Wesentlichen eine Anordnung von Ausgangswelle und Eingangswelle mit Zahnrädern sowie mit der Hülse, zur Veranschaulichung des Radialversatzes der Wellen.
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1 zeigt eine als Verbrennungsmotor ausgebildete Antriebseinrichtung 1, ausschließlich im Bereich einer als Kurbelwelle ausgebildeten Ausgangswelle 2 der Antriebseinrichtung 1, die einem Doppelkupplungsgetriebe 3 zugewandt ist. Dieses ist im Wesentlichen für den Bereich veranschaulicht, der der Antriebseinrichtung 1 zugewandt ist. Somit ist im Wesentlichen nur die Doppelkupplung 4 des Doppelkupplungsgetriebes 3 gezeigt. Mit der Bezugsziffer 5 ist die eine Kupplung und mit der Bezugsziffer 6 die andere Kupplung der Doppelkupplung 4 bezeichnet. Eine Eingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes 3 ist mit der Bezugsziffer 7 bezeichnet. Von dieser erfolgt der Momentenfluss im Doppelkupplungsgetriebe 3 auf die eine oder andere Kupplung 5 bzw. 6 und von dieser auf zwei Getriebewellen 8 und 9, von denen die Getriebewelle 9 als Hohlwelle ausgebildet ist.
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Stirnseitig liegt an der Ausgangswelle 2 ein Einmassenschwungrad 10 an, das am äußeren Umfang mit einem Anlasserzahnkranz 11 und einem Sensorzahnkranz 12 versehen ist. Auf der der Ausgangswelle 2 abgewandten Seite des Einmassenschwungrades 10 liegt an diesem ein Zahnrad 13 in Art eines Zahnkranzes an. Dieses Zahnrad 13 ist mit einer geraden Außenverzahnung 14 versehen. Das Zahnrad 13 und das Einmassenschwungrad 10 sind mit einer Vielzahl von Bohrungen 15 bzw. 16 versehen. Schrauben 17 durchsetzen diese Bohrungen. Sie sind in Gewindebohrungen 18 der Ausgangswelle eingeschraubt, womit das Zahnrad 13 und das Einmassenschwungrad 10 fest mit der Ausgangswelle 2 verbunden sind. Zum Ausrichten des Einmassenschwungrades 10 bezüglich der Ausgleichwelle vor dem Zusammenschrauben ist ein Spannstift 19 vorgesehen, der in Bohrungen 20 und 21 von Zahnrad 13 und Einmassenschwungrad 10 eingesetzt wird.
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Mit der Eingangswelle 7 des Doppelkupplungsgetriebes 3 ist ein Zahnrad 22 in Art eines Zahnkranzes verbunden. Dieses Zahnrad 22 weist eine Innenverzahnung 23 auf, die mit einer Außenverzahnung 24 im Bereich des freien Endes der Eingangswelle 7 zusammenwirkt. Das Zahnrad 22 ist axial festgelegt in der Eingangswelle 7 gelagert. Das Zahnrad 22 weist eine gerade Außenverzahnung 25 auf. Die Zahnräder 13 und 22 sind, bezogen auf deren Bereich der Außenverzahnung 14 bzw. 25 identisch ausgebildet, haben somit identische Zähne 26, identische Zähnezahl und identischen Zahnradaußendurchmesser.
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Zur Kraftübertragung zwischen den Zahnrädern 13 und 22 ist eine Hülse 27 vorgesehen, die im Bereich der beiden abgewandten Stirnseiten mit identischen, geraden Innenverzahnungen 28 versehen ist. Bei montierter Antriebseinrichtung 1, wie es für die 1 und 2 veranschaulicht ist, kämmen die Zähne 26 des Zahnrades 13 mit Zähnen 29 der zugewandten Innenverzahnung 28 der Hülse 27 und Zähne 26 des Zahnrades 22 mit Zähnen 29 der zugewandten Innenverzahnung 28 der Hülse 27. Zwischen den Innenverzahnungen 28 der Hülse 27 ist ein zahnfreier Mittelbereich 30 gebildet.
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Die vorgeschriebenen Einzelheiten der Antriebseinrichtung 1 sind insbesondere der Explosionsdarstellung gemäß 4 anschaulich zu entnehmen.
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In dieser Figur ist zusätzlich eine Dichtung 31, ein Topf 32 sowie eine Dichtung 33 veranschaulicht. Diese dient dem Abdichten des Bereiches, der von den beiden Zahnrädern 13 und 22 sowie der Hülse 27 eingenommen wird. Dies ist insbesondere der 2 anschaulich zu entnehmen. Dabei ist gezeigt, dass die Hülse 27 mittels des topfförmigen Deckels 32 am Einmassenschwungrad 10 gehalten ist. Hierbei ist ein Flanschabschnitt 34 mit Löchern 35 versehen. Schrauben 36 durchsetzen diese Löcher 35 und fluchtende Löcher 37 in der Dichtung 31 und sind in Gewindebohrungen 38 des Einmassenschwungrades 10 eingeschraubt. Der Deckel 32 weist einen sich an den Flanschabschnitt 34 anschließenden axialen Ringabschnitt 39 auf, der radial außerhalb der Hülse 27 angeordnet ist und an den sich ein radialer Ringabschnitt 40 anschließt, der radial innen eine als Dichtring ausgebildete Dichtung 33 aufnimmt. Diese Dichtung 33 liegt auf der dem Doppelkupplungsgetriebe 3 zugewandten Seite des Zahnrades 22 an diesem an. Eine Mittenbohrung 41 des Einmassenschwungrades 10 ist mittels eines Deckels 42 verschlossen. Somit ergibt sich, wie insbesondere der Darstellung der 3 zu entnehmen ist, ein vom Deckel 32 und vom Deckel 42 umschlossener, abgeschlossener Raum 43 für eine Fettfüllung.
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5 veranschaulicht die besondere Ausbildung des jeweiligen Zahnes 26 der Außenverzahnung 14 bzw. 25 von Zahnrad 13 und Zahnrad 22. Gezeigt ist in der veranschaulichten Draufsicht des Zahnes 26, dass die Flanken 44 des jeweiligen Zahnes 26 ballig ausgebildet sind, derart, dass sich die Zahndicke d zu den einander abgewandten Stirnseiten 45 dieses Zahns 26 verjüngt. Mit b ist die Zahnbreite veranschaulicht. Zusätzlich ist die Zugseite Zug und die Schubseite Schub dieses Zahnes 26 veranschaulicht. Die jeweilige Flanke 44 des jeweiligen Zahns 26 ist so gestaltet, dass die konvexe Balligkeit im Bereich der halben Breite b dieses Zahns 26 maximal ist. Die Balligkeit der beiden Flanken 44 des jeweiligen Zahns 26 ist identisch. Die Balligkeit der jeweiligen Flanke 44 des jeweiligen Zahns 26 ist symmetrisch bezüglich der halben Breite b dieses Zahns 26.
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6 zeigt, dass aufgrund dieser balligen Ausbildung der Zähne 26 der Außenverzahnung 14 bzw. 25 von Zahnrad 13 bzw. Zahnrad 22 die Hülse 27 mit der geraden Innenverzahnung 28 auf den ballig ausgeführten Außenverzahnungen 14 und 25 flexibel verschiebbar ist. Weiterhin kann die Rotationsachse der Hülse 27 einen Winkel einnehmen, der ungleich der Rotationsachsen der Zahnräder 13 und 22 ist. Über die Hülse 27 und die beiden Zahnräder 13 und 22 kann somit der in dieser Figur veranschaulichte Radialversatz r zwischen der Rotationsachse des Zahnrades 13 und der Rotationsachse des Zahnrades 22 ausgeglichen werden. Die ballige Ausbildung der Zähne 26 erlaubt ein geringfügiges Kippen der Hülse 27 zu den Rotationsachsen der Zahnräder 13 und 22, wobei die Zähne 29 der Hülse 27 aufgrund der balligen Ausbildung der Zähne 26 diese nur über eine, bezogen auf die gesamte Zahnbreite b geringere Breite des Zahnes 26 kontaktieren. Dies ist anschaulich der Darstellung der 6 zu entnehmen. Axial ist die Hülse 27 zwischen dem Einmassenschwungrad 10 und dem Deckel 32 gehalten. Die Kräfte F gemäß 6 verdeutlichen Axialkräfte, die kurbelwellenseitig gegen einen Flanschbereich des Einmassenschwungrads 10 und getriebeseitig gegen den Deckel 32 wirken.
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Der erfindungsgemäße Antriebsstrang ist insbesondere für den Einsatz bei extrem sportlichen Fahrzeugen vorgesehen. Es findet das Einmassenschwungrad 10 Verwendung, mit dem die Motordynamik bei gleichzeitigen Abstrichen bei der Akustik (Rasselneigung) gesteigert werden kann. Auf kleinstem axialem Bauraum ist zwischen Ausgangswelle 2 bzw. Kurbelwelle und Doppelkupplung 4 das Einmassenschwungrad 10 mit geringer Massenträgheit bei gleichzeitigem Radialausgleich integriert. Dieser Radialausgleich ermöglicht den Toleranzversatz von Motor und Getriebe auszugleichen. Ferner lassen sich Winkelfehler sowohl statisch aufgrund von Toleranzen, als auch dynamisch, zum Beispiel durch Taumeln der Kurbelwelle, ausgleichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebseinrichtung/Verbrennungsmotor
- 2
- Ausgangswelle/Kurbelwelle
- 3
- Doppelkupplungsgetriebe
- 4
- Doppelkupplung
- 5
- Kupplung
- 6
- Kupplung
- 7
- Eingangswelle
- 8
- Getriebewelle
- 9
- Getriebewelle
- 10
- Einmassenschwungrad
- 11
- Anlasserzahnkranz
- 12
- Sensorzahnkranz
- 13
- Zahnrad
- 14
- Außenverzahnung
- 15
- Bohrung
- 16
- Bohrung
- 17
- Schraube
- 18
- Gewindebohrung
- 19
- Spannstift
- 20
- Bohrung
- 21
- Bohrung
- 22
- Zahnrad
- 23
- Innenverzahnung
- 24
- Außenverzahnung
- 25
- Außenverzahnung
- 26
- Zahn
- 27
- Hülse
- 28
- Innenverzahnung
- 29
- Zahn
- 30
- Mittelbereich
- 31
- Dichtung
- 32
- Deckel
- 33
- Dichtung
- 34
- Flanschabschnitt
- 35
- Loch
- 36
- Schraube
- 37
- Loch
- 38
- Gewindebohrung
- 39
- Ringabschnitt
- 40
- Ringabschnitt
- 41
- Mittenbohrung
- 42
- Deckel
- 43
- Raum
- 44
- Flanke
- 45
- Stirnseite
- b
- Zahnbreite
- d
- Zahndicke
- r
- Radialversatz
- F
- Kraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009022441 A1 [0002]
