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Die Erfindung betrifft ein Zahnrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Getriebe nach Anspruch 10.
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Aus der
US 5 852 951 A1 ist bereits ein Zahnrad mit einem Verzahnungsabschnitt, der eine Umfangsverzahnung zur kämmenden Verbindung mit einer korrespondierenden Verzahnung aufweist, mit einem Wellenanbindungsabschnitt, der zur Anbindung an eine Welle vorgesehen ist, mit einem radial zwischen dem Verzahnungsabschnitt und dem Wellenanbindungsabschnitt angeordneten Verbindungsabschnitt, der eine parallel zu einer Rotationsachse orientierte Oberfläche aufweist, mit mehreren in dem Verbindungsabschnitt umfangsmäßig beabstandet zueinander angeordneten Ausnehmungen, und mit einem Verschlusselement, das die Ausnehmungen verschließt, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Leichtbau-Getriebe mit einem hohen Wirkungsgrad bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Zahnrad entsprechend dem Anspruch 1 und ein Getriebe entsprechend dem Anspruch 10 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einem Zahnrad mit einem Verzahnungsabschnitt, der eine Umfangsverzahnung zur kämmenden Verbindung mit einer korrespondierenden Verzahnung aufweist, mit einem Wellenanbindungsabschnitt, der zur Anbindung an eine Welle vorgesehen ist, mit einem radial zwischen dem Verzahnungsabschnitt und dem Wellenanbindungsabschnitt angeordneten Verbindungsabschnitt, der eine parallel zu einer Rotationsachse orientierte Oberfläche aufweist, mit zumindest zwei zur Gewichtsreduzierung in dem Verbindungsabschnitt umfangsmäßig beabstandet zueinander angeordneten Ausnehmungen, und mit zumindest einem Verschlusselement, das wenigstens eine der Ausnehmungen zumindest teilweise verschließt.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Verschlusselement axial zumindest im Wesentlichen bündig mit der Oberfläche des Verbindungsabschnitts abschließt. Dadurch können die zur Gewichtsreduzierung eingebrachten Ausnehmungen besonders material-, gewichts- und kostensparend verschlossen werden, wodurch bei einer Anordnung des Zahnrads in einem Betriebsmittelsumpf durch die Ausnehmungen resultierenden Planschmomente besonders material-, gewichts- und kostensparend reduziert oder verhindert werden können. Es kann ein stabiles Zahnrad bereitgestellt werden, dessen Gewicht durch die Ausnehmungen reduziert ist, ohne dadurch die Planschmomente zu erhöhen. Dadurch kann besonders einfach ein stabiles Leichtbau-Zahnrad, das geringe Planschverluste verursacht, bereitgestellt werden, wodurch durch Verwendung des Zahnrads in einem Getriebe ein Leichtbau-Getriebe mit einem hohen Wirkungsgrad bereitgestellt werden kann. Unter einem „Abschnitt” soll dabei insbesondere ein radialer Abschnitt des Zahnrads verstanden werden, d. h. ein Abschnitt, dessen radiale Erstreckung durch einen inneren Radius und einen äußeren Radius mit Bezug zu der Rotationsachse des Zahnrads und dessen axiale Erstreckung durch eine axiale Breite des Zahnrads definiert ist. Unter einer „parallel zu einer Rotationsachse orientierten Oberfläche” soll insbesondere eine Oberfläche verstanden werden, dessen mittlere Flächennormale zumindest im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse des Zahnrads angeordnet ist. Unter einer „mittleren Flächennormale” soll insbesondere eine Flächennormale verstanden werden, die sich aus einer Mittelung sämtlicher Flächennormalen ergibt. Unter „im Wesentlichen parallel” soll insbesondere eine Abweichung von einer parallelen Anordnung verstanden werden, die maximal 20 Grad, vorteilhaft maximal 10 Grad und besonders vorteilhaft maximal 5 Grad beträgt. Ferner soll unter „im Wesentlichen parallel” insbesondere verstanden werden, dass zumindest 50%, vorteilhaft zumindest 70% und besonders vorteilhaft zumindest 90% sämtlicher Flächennormalen parallel zur Rotationsachse angeordnet sind. Unter „axial bündig” soll insbesondere verstanden werden, dass eine parallel zur Rotationsachse orientierte Oberfläche des Verschlusselements mit der parallel zur Rotationsachse orientierten Oberfläche des Verbindungsabschnitts in einer Ebene liegen. Unter „im Wesentlichen bündig” soll insbesondere verstanden werden, dass die Oberfläche des Verschlusselements maximal 5 Millimeter, vorteilhaft maximal 2 Millimeter und besonders vorteilhaft maximal 1 Millimeter axial von der Oberfläche des Verbindungsabschnitts absteht. Die Begriffe „radial” und „axial” sind insbesondere auf die Rotationsachse des Zahnrads bezogen, sodass der Ausdruck „axial” eine Richtung bezeichnet, die auf der Rotationsachse oder parallel zu dieser verläuft. Ferner bezeichnet der Ausdruck „radial” eine Richtung, die senkrecht zur Rotationsachse verläuft. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgelegt, ausgestattet und/oder angeordnet verstanden werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass das Verschlusselement eine axiale Erstreckung aufweist, die kleiner ist als eine axiale Erstreckung des Verzahnungsabschnitts, wodurch eine Größe und damit ein Gewicht des Verschlusselements gering gehalten werden kann. Vorzugsweise fehlt dem Verschlusselement ein axiales Herausragen aus dem Verzahnungsabschnitt und ein bündiges Abschließen mit einer parallel zur Rotationsachse orientierten Oberfläche des Verzahnungsabschnitts.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Verschlusselement radial zwischen dem Verzahnungsabschnitt und dem Wellenanbindungsabschnitt angeordnet ist, wodurch die Größe und damit das Gewicht des Verschlusselements weiter reduziert werden kann. Vorzugsweise wird das Verschlusselement lediglich zum Verschließen der zur Gewichtsreduzierung vorgesehenen Ausnehmung genutzt. Dem Verschlusselement fehlt vorteilhaft eine zur Übertragung eines Drehmoments zwischen dem Verzahnungsabschnitt und dem Wellenanbindungsabschnitts vorgesehene Drehmomentübertragungsfunktion und eine zur Stabilisierung des Verbindungsabschnitts vorgesehene Stabilisierungsfunktion.
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Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Verschlusselement als eine Schaumfüllung oder als eine Kunststofffüllung ausgebildet ist, die die Ausnehmung zum Verschließen zumindest im Wesentlichen bündig ausfüllt, wodurch ein in ihrem Gewicht besonders leichtes Material für das Verschlusselement verwendet werden kann.
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Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Zahnrad einen an der Ausnehmung angeordneten Grat aufweist, der das Verschlusselement zumindest teilweise fixiert, wodurch das als Schaumfüllung oder Kunststofffüllung ausgebildete Verschlusselement besonders einfach verliersicher angeordnet werden kann.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Verschlusselement als ein Deckel ausgebildet ist, der die Ausnehmung zum Verschließen zumindest im Wesentlichen bündig abdeckt, wodurch ein Verschließen der Ausnehmung vereinfacht werden kann.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass zumindest eine der Ausnehmungen als ein axialer Durchtritt ausgebildet ist und das Verschlusselement ein erstes Deckelteil und ein zweites Deckelteil aufweist, die die als axialer Durchtritt ausgebildete Ausnehmung zum Verschließen beidseitig zumindest im Wesentlichen bündig abdecken. Dadurch kann die als Durchtritt ausgebildete Ausnehmung vorteilhaft axial beidseitig verschlossen werden.
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Zur zuverlässigen Abdeckung ist es insbesondere vorteilhaft, wenn das erste Deckelteil und das zweite Deckelteil innerhalb der als axialer Durchtritt ausgebildeten Ausnehmung miteinander verrastet sind, wodurch das als Deckel ausgebildete Verschlusselement verliersicher angeordnet werden kann. Grundsätzlich kann das als Deckel ausgebildete Verschlusselement zur Verliersicherung mit dem Verbindungsabschnitt verschweißt sein. Bei einer Ausgestaltung der Deckel aus Kunststoff können Deckel untereinander per Ultraschall verschweißt werden.
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Weiter ist es vorteilhaft, wenn sämtliche zur Gewichtsreduzierung in dem Verbindungsabschnitt angeordnete Ausnehmungen jeweils einzeln mittels eines Verschlusselements oder gemeinsam mittels eines einzigen Verschlusselements zumindest im Wesentlichen bündig verschlossen sind, wodurch ein Zahnrad bereitgestellt werden kann, das besonders geringe Planschverluste verursacht.
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Weiter wird ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem erfindungsgemäßen Zahnrad, vorgeschlagen, wodurch ein Leichtbau-Getriebe mit einem hohen Wirkungsgrad bereitgestellt werden kann.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Getriebe, das Zahnräder umfasst, die jeweils mehrere zur Gewichtsreduzierung vorgesehene Ausnehmungen und mehrere Verschlusselemente, die die Ausnehmungen verschließen, aufweist,
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2 schematisch eines der Zahnräder des Getriebes,
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3 schematisch ein alternativ ausgebildetes Zahnrad und
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4 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Zahnrads in einem Schnitt dargestellt.
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Die 1 und 2 zeigen schematisch einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, der einen Antriebsmotor 28a, eine Kupplung 29a, ein zur Bereitstellung mehrerer Getriebegänge vorgesehenes Getriebe 27a, zwei Antriebsräder 30a und ein Achsgetriebe 31a auf. Der Antriebsmotor 28a ist als eine Brennkraftmaschine ausgebildet. Die Kupplung 29a ist als eine kraftschlüssige Anfahrkupplung ausgebildet. Das Getriebe 27a ist als ein Handschaltgetriebe, das manuell oder automatisiert schaltbar ist, ausgebildet. Grundsätzlich kann das Getriebe 27a auch als ein Doppelkupplungsgetriebe, als ein Automatikgetriebe oder als ein Stufenlosgetriebe ausgebildet sein. Weiter ist es grundsätzlich denkbar, insbesondere bei einem als Automatikgetriebe ausgebildeten Getriebe 27a, die Kupplung 29a durch einen Drehmomentwandler zu ersetzen. Ferner ist es grundsätzlich denkbar, dass der Kraftfahrzeugantriebsstrang ein Verteilergetriebe aufweist.
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Das Getriebe 27a weist mehrere Zahnräder auf, wobei aufgrund einer analogen Ausbildung der Zahnräder des Getriebes 27a in der 2 lediglich eines davon dargestellt ist und im Folgenden näher beschrieben wird. Das in der 2 dargestellte und im Folgenden näher beschriebene Zahnrad 10a kann in dem als Handschaltgetriebe, in dem als Doppelkupplungsgetriebe, in dem als Automatikgetriebe und in dem als Stufenlosgetriebe ausgebildeten Getriebe 27a verwendet werden. Weiter ist es denkbar, dass das Zahnrad 10a in dem Achsgetriebe 31a und/oder in dem Verteilergetriebe verwendet wird. Das Zahnrad 10a ist als ein Stirnzahnrad ausgebildet. Es ist als ein Getriebezahnrad ausgebildet. Das Zahnrad 10a besteht aus einem Metall.
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Das Zahnrad 10a ist in drei radial nacheinander angeordnete Abschnitte unterteilt. Das Zahnrad 10a umfasst einen Wellenanbindungsabschnitt 13a mit dem das Zahnrad 10a an eine nicht näher dargestellte Welle des Getriebes 27a drehmomentübertragend angebunden oder anbindbar ist, einen Verzahnungsabschnitt 11a mit dem das Zahnrad 10a mit einem nicht näher dargestellten korrespondierenden Zahnrad des Getriebes 27a kämmend verbunden oder verbindbar ist, und einen radial zwischen dem Wellenanbindungsabschnitt 13a und dem Verzahnungsabschnitt 11a angeordneten Verbindungsabschnitt 14a, der den Wellenanbindungsabschnitt 13a und den Verzahnungsabschnitt 11a drehmomentübertragend miteinander verbindet. Der Wellenanbindungsabschnitt 13a, der Verzahnungsabschnitt 11a und der Verbindungsabschnitt 14a sind jeweils kreisringförmig ausgebildet. Der Wellenanbindungsabschnitt 13a ist radial innen, der Verbindungsabschnitt 14a radial mittig und der Verzahnungsabschnitt 11a radial außen angeordnet. Der Wellenanbindungsabschnitt 13a, der Verbindungsabschnitt 14a und der Verzahnungsabschnitts 11a sind einstückig miteinander ausgebildet. Sie sind aus einem Stück geformt, wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss und/oder aus einem einzelnen Rohling. Das Zahnrad 10a weist eine Rotationsachse auf, die durch die Anbindung an die Welle einer Rotationsachse der Welle entspricht. Das Zahnrad 10a rotiert in zumindest einem Betriebszustand um die Rotationsachse.
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Der Wellenanbindungsabschnitt 13a weist eine parallel zur Rotationsachse orientierte Oberfläche 32a, eine senkrecht zur Rotationsachse orientierte und der Rotationsachse zugewandte Oberfläche 33a und eine senkrecht zur Rotationsachse orientierte und der Rotationsachse abgewandte Oberfläche 34a auf. Die Oberfläche 32a ist als eine Kreisringfläche, die Oberfläche 33a ist als eine innere Zylindermantelfläche und die Oberfläche 34a als eine äußere Zylindermantelfläche ausgebildet. Die senkrecht zur Rotationsachse orientierte und der Rotationsachse zugewandte Oberfläche 33a des Wellenanbindungsabschnitts 13a kontaktiert zur Anbindung die Welle des Getriebes 27a. Die senkrecht zur Rotationsachse orientierte und der Rotationsachse abgewandte Oberfläche 34a des Wellenanbindungsabschnitts 13a grenzt an den Verbindungsabschnitt 14a. Die parallel zur Rotationsachse orientierte Oberfläche 32a, die senkrecht zur Rotationsachse orientierte und der Rotationsachse zugewandte Oberfläche 33a und die senkrecht zur Rotationsachse orientierte und der Rotationsachse abgewandte Oberfläche 34a sind durch einen Hohlzylinder ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 14a ist fest auf der senkrecht zur Rotationsachse orientierten und der Rotationsachse abgewandten Oberfläche 34a und damit auf dem Hohlzylinder angeordnet. Der Wellenanbindungsabschnitt 13a bildet eine Nabe aus. Grundsätzlich kann die senkrecht zur Rotationsachse orientierte und der Rotationsachse zugewandte Oberfläche 33a des Wellenanbindungsabschnitts 13a auch eine Verzahnung aufweisen, die zur Anbindung mit einer korrespondierenden Verzahnung der Welle kämmt. Weiter ist es grundsätzlich denkbar, dass der Wellenanbindungsabschnitt 13a lediglich die der Rotationsachse zugewandte Oberfläche 33a aufweist.
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Der Verbindungsabschnitt 14a weist eine parallel zur Rotationsachse orientierte Oberfläche 15a, eine erste Zwischenoberfläche 35a und eine zweite Zwischenoberfläche 36a auf. Die Oberfläche 15a ist als eine Kreisringfläche ausgebildet. Die parallel zur Rotationsachse orientierte Oberfläche 15a des Verbindungsabschnitts 14a und die parallel zur Rotationsachse orientierte Oberfläche 32a des Wellenanbindungsabschnitts 13a sind axial versetzt zueinander angeordnet. Die erste Zwischenoberfläche 35a ist radial zwischen der parallel zur Rotationsachse orientierten Oberfläche 15a und dem Wellenanbindungsabschnitt 13a angeordnet. Die zweite Zwischenoberfläche 36a ist radial zwischen der parallel zur Rotationsachse orientierten Oberfläche 15a und dem Verzahnungsabschnitt 11a angeordnet. Die parallel zur Rotationsachse orientierte Oberfläche 15a ist radial zwischen den Zwischenoberflächen 35a, 36a angeordnet. Die Zwischenoberflächen 35a, 36a sind jeweils gewölbt ausgebildet. Sie sind jeweils konkav. Die Zwischenoberfläche 35a bildet einen fließenden Übergang zwischen dem Wellenanbindungsabschnitt 13a und dem Verbindungsabschnitt 14a und die Zwischenoberfläche 36a bildet einen fließenden Übergang zwischen dem Verbindungsabschnitt 14a und dem Verzahnungsabschnitt 11a. Der Verbindungsabschnitt 14a ist als ein Zahnradsteg ausgebildet, der den Verzahnungsabschnitt 11a und den Wellenanbindungsabschnitt 13a starr miteinander verbindet.
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Der Verzahnungsabschnitt 11a weist eine parallel zur Rotationsachse orientierte Oberfläche 37a und eine senkrecht zur Rotationsachse orientierte und der Rotationsachse abgewandte Umfangsverzahnung 12a auf. Die Oberfläche 37a ist als eine Kreisringfläche ausgebildet. Die Umfangsverzahnung 12a ist in der 2 lediglich schematisch durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Die Umfangsverzahnung 12a ist kämmend mit einer korrespondierenden Verzahnung des korrespondierenden Zahnrads verbunden. Die Umfangsverzahnung 12a greift zur kämmenden Verbindung mit dem korrespondierenden Zahnrad in die Verzahnung des korrespondierenden Zahnrads ein. Die Umfangsverzahnung 12a ist als eine Außenverzahnung ausgebildet. Die parallel zur Rotationsachse orientierte Oberfläche 37a und die senkrecht zur Rotationsachse orientierte und der Rotationsachse abgewandte Umfangsverzahnung 12a sind durch einen Ring, auf dem die Außenverzahnung eingebracht ist, ausgebildet.
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Der Wellenanbindungsabschnitt 13a, der Verbindungsabschnitt 14a und der Verzahnungsabschnitt 11a weisen im Vergleich zueinander unterschiedliche axiale Erstreckungen auf. Die axiale Erstreckung des Wellenanbindungsabschnitts 13a ist im Vergleich zu dem Verzahnungsabschnitt 11a und dem Verbindungsabschnitt 14a am größten und die axiale Erstreckung des Verbindungsabschnitts 14a im Vergleich zu dem Wellenanbindungsabschnitt 13a und dem Verzahnungsabschnitt 11a am kleinsten ausgebildet. Die axiale Erstreckung des Verbindungsabschnitts 14a ist somit kleiner als die axiale Erstreckung des Verzahnungsabschnitts 11a und kleiner als die axiale Erstreckung des Wellenanbindungsabschnitts 13a. Der Verbindungsabschnitt 14a ist axial innerhalb des Verzahnungsabschnitts 11a und axial innerhalb des Wellenanbindungsabschnitts 13a angeordnet, d. h. beide Stirnseiten des Verbindungsabschnitts 14a sind axial zwischen beiden Stirnseiten des Verzahnungsabschnitts 11a und axial zwischen beiden Stirnseiten des Wellenanbindungsabschnitts 13a angeordnet.
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Zur Ausbildung des Zahnrads 10a und damit des Getriebes 27a in Leichtbauweise weist das Zahnrad 10a mehrere zur Gewichtsreduzierung vorgesehene Ausnehmungen auf, die umfangsmäßig beabstandet zueinander in den Verbindungsabschnitt 14a eingebracht sind. Die Ausnehmungen sind in die parallel zur Rotationsachse orientierte Oberfläche 15a des Verbindungsabschnitts 14a eingebracht. In diesem Ausführungsbeispiel sind zehn Ausnehmungen in den Verbindungsabschnitt 14a eingebracht. Die Ausnehmungen sind jeweils kreisförmig ausgebildet. Dabei sind in der 2 lediglich die zwei Ausnehmungen 16a, 17a mit einem Bezugszeichen versehen. Die Ausnehmungen 16a, 17a sind lediglich zur Gewichtsreduzierung in den Verbindungsabschnitt 14a eingebracht. Die Ausnehmungen 16a, 17a sind umfangsmäßig jeweils von einem Material des Verbindungsabschnitts 14a begrenzt. Sie sind radial zwischen den Zwischenoberflächen 35a, 36a eingebracht. Die Ausnehmungen 16a, 17a sind jeweils als ein axialer Durchtritt ausgebildet. Sie sind als Bohrungen ausgebildet. Ein oberflächenmäßiger Anteil der Ausnehmungen 16a, 17a ist kleiner als ein oberflächenmäßiger Anteil des Materials des Verbindungsabschnitts 14a. Grundsätzlich können die Ausnehmungen 16a, 17a auch durch einen Urformprozess, einen Umformprozess, einen Stanz- oder Feinschneidprozess oder durch einen anderen mechanischen Zerspannprozess eingebracht sein. Weiter ist es grundsätzlich denkbar, dass die Ausnehmungen 16a, 17a lediglich als Eintritte ausgebildet sind, d. h., dass den Ausnehmungen 16a, 17a ein axialer Durchtritt durch den Verbindungsabschnitt 14a fehlt.
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Um erhöhte Planschverluste, die aufgrund der Ausnehmungen 16a, 17a resultieren, zu vermeiden, sind sämtliche Ausnehmungen 16a, 17a verschlossen. Dazu weist das Zahnrad 10a Verschlusselemente auf, die die Ausnehmungen 16a, 17a beidseitig axial bündig mit der parallel zur Rotationsachse orientierten Oberfläche 15a des Verbindungsabschnitts 14a abschließen. In der 2 sind dabei lediglich die zwei Verschlusselemente 18a, 19a, die die zwei mit einem Bezugszeichen versehenen Ausnehmungen 16a, 17a verschließen, mit einem Bezugszeichen versehen. In diesem Ausführungsbeispiel verschließt jeweils ein Verschlusselement 18a, 19a jeweils eine Ausnehmung 16a, 17a. Sämtliche zur Gewichtsreduzierung in dem Verbindungsabschnitt 14a angeordnete Ausnehmungen 16a, 17a sind jeweils einzeln mittels eines Verschlusselements 18a, 19a verschlossen. Eine Anzahl der Verschlusselemente 18a, 19a entspricht damit einer Anzahl der Ausnehmungen 16a, 17a. Die Verschlusselemente 18a, 19a sind analog zueinander ausgebildet, weswegen lediglich das die Ausnehmung 16a verschließende Verschlusselement 18a näher beschrieben wird.
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Das Verschlusselement 18a weist eine axiale Erstreckung auf, die kleiner ist als die axiale Erstreckung des Verzahnungsabschnitts 11a und kleiner ist als die axiale Erstreckung des Wellenanbindungsabschnitts 13a. Das Verschlusselement 18a ist axial innerhalb des Verzahnungsabschnitts 11a und axial innerhalb des Wellenanbindungsabschnitts 13a angeordnet. Es ist axial zwischen den beiden Stirnseiten des Verzahnungsabschnitts 11a und axial zwischen den beiden Stirnseiten des Wellenanbindungsabschnitts 13a angeordnet. Das Verschlusselement 18a ist gänzlich innerhalb der Ausnehmung 16a angeordnet und schließt beidseitig axial bündig mit der Oberfläche 15a des Verbindungsabschnitts 14a ab. Dem Verschlusselement 18a fehlt ein axiales Herausragen aus der Ausnehmung 16a. Das Verschlusselement 18a ist radial zwischen dem Verzahnungsabschnitt 11a und dem Wellenanbindungsabschnitt 13a angeordnet. Es ist radial zwischen den zwei Zwischenoberflächen 35a, 36a angeordnet. Das Verschlusselement 18a verschließt lediglich die Ausnehmung 16a. Das Verschlusselement 18a erfüllt lediglich eine Verschlussfunktion. Eine Drehmomentübertragungsfunktion und eine Stabilisierungsfunktion des Verbindungsabschnitts 14a erfüllt allein das Material des Verbindungsabschnitts 14a.
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Das Verschlusselement 18a ist umfangsmäßig von dem die Ausnehmung 16a begrenzenden Material des Verbindungsabschnitts 14a umgeben. Es kontaktiert das die Ausnehmung 16a begrenzende Material mit seiner Mantelfläche. Das Verschlusselement 18a weist eine parallel zur Rotationsachse orientierte Oberfläche 38a auf, die in einer Ebene mit der parallel zur Rotationsachse orientierten Oberfläche 15a des Verbindungsabschnitts 14a liegt. Die parallel zur Rotationsachse orientierte Oberfläche 38a des Verschlusselements 18a entspricht zumindest ungefähr einer Öffnungsfläche der Ausnehmung 16a. Ein Durchmesser des Verschlusselements 18a und ein Durchmesser der Ausnehmung 16a sind zumindest ungefähr gleich groß. Ein Volumen des Verschlusselements 18a und ein Volumen der Ausnehmung 16a sind zumindest ungefähr gleich groß. Das Verschlusselement 18a schließt axial bündig mit der Oberfläche 15a des Verbindungsabschnitts 14a und axial bündig mit einer axial zur Oberfläche 15a entgegengesetzten Oberfläche des Verbindungsabschnitts 14a ab. Die axiale Erstreckung des Verschlusselements 18a entspricht zumindest ungefähr der axialen Erstreckung des Verbindungsabschnitts 14a. Die axiale Erstreckung des Verschlusselements 18a und eine axiale Erstreckung der Ausnehmung 16a sind zumindest ungefähr gleich groß. Ein oberflächenmäßiger Anteil der Verschlusselemente 18a, 19a ist kleiner als der oberflächenmäßige Anteil des Materials des Verbindungsabschnitts 14a.
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Das Verschlusselement 18a besteht aus einem Material, das leichter ist als das Material des Verbindungsabschnitts 14a. Das Material des Verschlusselements 18a weist eine Dichte auf, die kleiner ist als eine Dichte des Materials des Verbindungsabschnitts 14a. Ein Material, das zum Einbringen der Ausnehmung 16a entfernt oder eingespart wurde, wird durch ein leichteres Material ersetzt. Das Verschlusselement 18a ist als eine Schaumfüllung ausgebildet, die die Ausnehmung 16a zum Verschließen axial bündig mit der Oberfläche 15a des Verbindungsabschnitts 14a ausfüllt. Die Ausnehmung 16a wird zum Verschließen mit einem Schaum ausgefüllt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Verschlusselement 18a als eine Kunststoffschaumfüllung ausgebildet. Grundsätzlich kann das Verschlusselement 18a auch als eine Aluminiumschaumfüllung ausgebildet sein. Weiter ist es grundsätzlich denkbar, dass das Verschlusselement 18a als eine Kunststofffüllung ausgebildet ist, wobei auch eine Ausbildung als Aluminiumfüllung denkbar ist. Dabei wird die Ausnehmung 16a mit einem Kunststoff oder einem Aluminium ausgegossen.
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Um die Verschlusselemente 18a, 19a in der entsprechenden Ausnehmung 16a, 17a zu fixieren, weist das Zahnrad 10a an den Ausnehmungen 16a, 17a angeordnete Grate 21a, 22a auf. Zur Fixierung der Verschlusselemente 18a, 19a wird auf ein Entgraten des Zahnrads 10a an den Ausnehmungen 16a, 17a verzichtet.
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In den 3 und 4 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleichbezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Figuren und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere des Ausführungsbeispiels in den 1 und 2, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 und 2 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in 3 und durch den Buchstaben c in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in 4 ersetzt.
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In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Zahnrads 10b für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Das Zahnrad 10b umfasst einen Verzahnungsabschnitt 11b mit einer Umfangsverzahnung 12b, einen Wellenanbindungsabschnitt 13b, einen Verbindungsabschnitt 14b mit einer parallel zu einer Rotationsachse orientierten Oberfläche 15b, mehrere zur Gewichtsreduzierung vorgesehene Ausnehmungen 16b, 17b und mehrere Verschlusselemente 18b, 19b, die jeweils einzeln eine Ausnehmung 16b, 17b verschließen.
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Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel schließen die Verschlusselemente 18b, 19b axial im Wesentlichen bündig mit der Oberfläche 15b des Verbindungsabschnitts 14b ab. Die Verschlusselemente 18b, 19b stehen ungefähr 3 mm von der Oberfläche 15b des Verbindungsabschnitts 14b ab, wobei prinzipiell Abstände zwischen ca. 1 mm und 5 mm möglich sind. Die Verschlusselemente 18b, 19b sind jeweils als ein Deckel ausgebildet, die die entsprechende Ausnehmung 16b, 17b zum Verschließen im Wesentlichen bündig zu den parallel zur Rotationsachse orientierten Oberflächen 15b des Verbindungsabschnitts 14b abdecken. Sie verdecken jeweils die entsprechende Ausnehmung 16b, 17b. Die Verschlusselemente 18b, 19b sind jeweils zweiteilig ausgebildet. Sie weisen jeweils ein erstes Deckelteil 23b, 24b und ein zweites, in der 3 nicht sichtbares Deckelteil auf, die zum Verschließen axial beidseitig die entsprechende Ausnehmung 16b, 17b im Wesentlichen bündig mit Oberflächen 15b abdecken. Die Verschlusselemente 18b, 19b sind analog zueinander ausgebildet, weswegen lediglich das die Ausnehmung 16b verschließende Verschlusselement 18b näher beschrieben wird.
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Das Verschlusselement 18b weist zum Verschließen der als Durchtritt ausgebildeten Ausnehmung 16b das erste Deckelteil 23b, das die Ausnehmung 16b axial im Wesentlichen bündig mit der zur Rotationsachse orientierten Oberfläche 15b des Verbindungsabschnitts 14a abdeckt, und das zweite, in der 3 nicht sichtbare Deckelteil auf, das die Ausnehmung 16b axial im Wesentlichen bündig mit einer zur Oberfläche 15b axial entgegengesetzten parallel zur Rotationsachse orientierten Oberfläche des Verbindungsabschnitts 14a abdeckt. Das Verschlusselement 18b weist eine parallel zur Rotationsachse orientierte Oberfläche 38b auf, die ungefähr 3 mm axial beabstandet zu der parallel zur Rotationsachse orientierten Oberfläche 15b des Verbindungsabschnitts 14b angeordnet ist. Die parallel zur Rotationsachse orientierte Oberfläche 38b des Verschlusselements 18b ist größer als eine Öffnungsfläche der Ausnehmung 16b. Sie ist als eine Kreisfläche ausgebildet.
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Die Deckelteile 23b des als Deckel ausgebildeten Verschlusselements 18b sind an jeweils einer Stirnseite des Verbindungsabschnitts 14b angeordnet. Zum Verschließen der Ausnehmung 16b sind die Deckelteile 23b von beiden Stirnseiten des Zahnrads 10b an die Ausnehmung 16b angebracht. Die Deckelteile 23b sind an eine Öffnungsform der Ausnehmung 16b angepasst. Sie sind jeweils kreisförmig ausgebildet. Die Ausnehmung 16b wird durch ein Material verdeckt, das leichter ist als ein Material, das zum Einbringen der Ausnehmung 16b entfernt oder eingespart wurde. Das Verschlusselement 18b besteht aus Kunststoff, kann aber grundsätzlich aus Aluminium oder einem Metall bestehen.
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Zur verliersicheren Anordnung ist das Verschlusselement 18b innerhalb der Ausnehmung 16b verrastet. Dazu sind das erste Deckelteil 23b und das zweite Deckelteil innerhalb der als axialer Durchtritt ausgebildeten Ausnehmung 16b miteinander verrastet. Die Deckelteile 23b weisen jeweils eine nicht dargestellte Rastierung auf, die korrespondierend zueinander ausgebildet sind. Die Rastierung des ersten Deckelteils 23b ist als ein weiblicher Stecker und die Rastierung des zweiten Deckelteils als ein männlicher Stecker ausgebildet. Die Rastierungen der Deckelteile 23b sind innerhalb der Ausnehmung 16b ineinander gesteckt. Zum Verschließen der Ausnehmung 16b sind die Deckelteile 23b von beiden Stirnseiten des Zahnrads 10b innerhalb der Ausnehmung 16b ineinander gesteckt. Grundsätzlich können die Deckelteile 23b zusätzlich oder alternativ an das Material des Verbindungsabschnitts 14b geschweißt, ultraschallgeschweißt, gelötet oder geklebt sein. Weiter ist es grundsätzlich denkbar, dass die ineinander greifenden Rastierungen miteinander verklebt sind.
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In 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Zahnrads 10c für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Das Zahnrad 10c ist in der 4 in einem Längsschnitt entlang einer Rotationsachse dargestellt. Das Zahnrad 10c umfasst einen Verzahnungsabschnitt 11c mit einer Umfangsverzahnung 12c, einen Wellenanbindungsabschnitt 13c, einen Verbindungsabschnitt 14c mit einer parallel zu der Rotationsachse orientierten Oberfläche 15c und mehrere zur Gewichtsreduzierung vorgesehene Ausnehmungen 16c, 17c.
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Im Unterschied zu den beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen weist das Zahnrad 10c ein einziges Verschlusselement 20c auf, das sämtliche Ausnehmungen 16c, 17c gemeinsam verschließt. Sämtliche zur Gewichtsreduzierung vorgesehene Ausnehmungen 16c, 17c des Zahnrad 10c sind gemeinsam mittels dem Verschlusselement 20c beidseitig im Wesentlichen bündig verschlossen. Das Verschlusselement 20c ist als ein Deckel ausgebildet, der sämtliche Ausnehmungen 16c, 17c zum Verschließen im Wesentlichen bündig zu den parallel zur Rotationsachse orientierten Oberflächen 15c des Verbindungsabschnitts 14c abdeckt. Es verdeckt sämtliche Ausnehmungen 16c, 17c. Das Verschlusselement 20c ist zweiteilig ausgebildet. Das Verschlusselement 20c umfasst zum Verschließen der als Durchtritt ausgebildeten Ausnehmungen 16c, 17c ein erstes Deckelteil 25c, das die Ausnehmungen 16c, 17c axial im Wesentlichen bündig mit der zur Rotationsachse orientierten Oberfläche 15c des Verbindungsabschnitts 14c abdeckt, und ein zweites Deckelteil 26c, das die Ausnehmungen 16c, 17c axial im Wesentlichen bündig mit einer zur Oberfläche 15c axial entgegengesetzten parallel zur Rotationsachse orientierten Oberfläche des Verbindungsabschnitts 14c abdeckt. Zum Verschließen sämtlicher Ausnehmungen 16c sind die Deckelteile 25c, 26c von beiden Stirnseiten des Zahnrads 10c an die Ausnehmungen 16c, 17c angebracht. Das Verschlusselement 20c ist kreisringförmig ausgebildet. Damit sind beide Deckelteile 25c, 26c ebenfalls kreisringförmig ausgebildet. Das Verschlusselement 20c verläuft um die Rotationsachse des Zahnrads 10c herum. Es verläuft um den Wellenanbindungsabschnitt 13c herum. Das Verschlusselement 20c ist radial zwischen einer Zwischenoberfläche 35c des Verbindungsabschnitts 14c und einer Zwischenoberfläche 36c des Verbindungsabschnitts 14c angeordnet. Das Verschlusselement 18c weist eine parallel zur Rotationsachse orientierte Oberfläche 38c auf, die die parallel zur Rotationsachse orientierte Oberfläche 15c des Verbindungsabschnitts 14 und damit sämtliche Ausnehmungen 16c, 17c überdeckt. Das Verschlusselement 20c überdeckt beim Verschließen der Ausnehmungen 16c, 17c auch die umfangsmäßig zwischen zwei Ausnehmungen 16c, 17c angeordnete parallel zur Rotationsachse orientierte Oberfläche 15c des Verbindungsabschnitts 14c.
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Zur verliersicheren Anordnung sind das erste Deckelteil 25c und das zweite Deckelteil 26c jeweils innerhalb der als axialer Durchtritt ausgebildeten Ausnehmungen 16c, 17c miteinander verrastet. Dazu weisen die Deckelteile 25c, 26c jeweils eine Rastierung 39c, 40c auf, die korrespondierend zueinander ausgebildet sind. Die Rastierung 39c des ersten Deckelteils 25c ist als ein weiblicher Stecker und die Rastierung 40c des zweiten Deckelteils 26c als ein männlicher Stecker ausgebildet. Die Rastierungen 39c, 40c der Deckelteile 25c, 26c sind jeweils innerhalb einer Ausnehmung 16c, 17c ineinander gesteckt. Zum Verschließen sämtlicher Ausnehmungen 16c, 17c sind die Deckelteile 25c, 26c von beiden Stirnseiten des Zahnrads 10 innerhalb der Ausnehmungen 16c, 17c ineinander gesteckt. Grundsätzlich kann das Zahnrad 10c auch zumindest zwei Verschlusselemente aufweisen, die jeweils zumindest zwei Ausnehmungen verschließen.
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Das Verschlusselement kann grundsätzlich auch teilkreisringförmig ausgebildet sein. Alternativ kann auch ein Teil der Ausnehmungen offen bleiben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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