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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf innere Keilnuten an einer Getriebewelle. Genauer bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf innere Getriebeeingangswellen-Keilnuten, die eine umgekehrte Fase besitzen.
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HINTERGRUND
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Die Angaben in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung dar und brauchen nicht Stand der Technik zu bilden.
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Ein typisches Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe enthält Zahnradelemente und Mehrscheibenkupplungen, die wahlweise eingerückt werden können, um eines von mehreren Vorwärtsdrehzahlverhältnissen zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle herzustellen. Die verschiedenen drehbaren Wellen in dem Getriebe können durch zusammenwirkende Keilnuten an den zu koppelnden Komponenten drehbar gekoppelt werden. Diese Komponententeile werden oftmals durch Schieben einer der Komponenten über oder in die andere Komponente zusammengefügt, so dass die Keilnuten auf jeder Komponente mit den Keilnuten auf der anderen Komponente in Eingriff gelangen. Es können herkömmliche Fasen auf einer oder auf beiden Komponenten verwendet werden, um die koaxiale Ausrichtung der Komponenten zu fördern.
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Obwohl die Fasen eine koaxiale Ausrichtung der Komponenten fördern, sind die Keilnuten der Komponenten unter einer Bedingung, die als ”Zahnanstoßen” bekannt ist, oftmals in Drehrichtung fehlausgerichtet. Unter der Zahnanstoßbedingung sind die Keilnuten einer Komponente nicht in den Nuten der anderen Komponente angeordnet, vielmehr sind die Keilnuten jeder Komponente in Drehrichtung wenigstens teilweise so ausgerichtet, dass sie sich der axialen Translation der Komponenten widersetzen. Wenn eine Zahnanstoßbedingung vorliegt, hat ferner die Kontaktgrenzfläche zwischen den Komponenten einen Reibwiderstand gegen die Drehung zur Folge. Ein solcher Reibwiderstand muss überwunden werden, um die Komponenten in eine Ausrichtung in Drehrichtung zu drehen. Bestehende Lösungen sind oftmals teuer oder komplex.
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Daher besteht auf dem Gebiet ein Bedarf an einer Keilnut, die eine koaxiale Ausrichtung von Komponenten fördert, verbesserte Zahnanstoß-Eigenschaften besitzt und kostengünstig ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Wellenanordnung, die eine erste Welle und eine zweite Welle enthält. Die erste Welle besitzt mehrere erste Keilnuten, die jeweils einen Endabschnitt und eine an dem Endabschnitt angeordnete Fase besitzen. Die zweite Welle ist zu der ersten Welle koaxial und besitzt mehrere zweite Keilnuten. Die mehreren zweiten Keilnuten besitzen jeweils einen Basisabschnitt und einen Endabschnitt. Der Endabschnitt definiert eine umgekehrte Fase, die eine Basis und eine Spitze hat. Die Spitze der umgekehrten Fase steht von der Basis der umgekehrten Fase radial weg von der zweiten Welle und axial weg von dem Basisabschnitt der mehreren zweiten Keilnuten vor. Die Basis der umgekehrten Fase unterschneidet die Spitze der umgekehrten Fase. Die mehreren ersten Keilnuten sind mit den mehreren zweiten Keilnuten in Eingriff, um die erste Welle und die zweite Welle für eine gemeinsame Drehung zu koppeln.
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In einem weiteren Aspekt ist die erste Welle für eine Drehung mit einer Maschine eines Fahrzeugs gekoppelt.
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In einem nochmals weiteren Aspekt ist die erste Welle eine Schwingungsdämpfernabe eines Schwingungsdämpfers des Fahrzeugs.
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In einem nochmals weiteren Aspekt ist die zweite Welle eine Getriebeeingangswelle.
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In einem nochmals weiteren Aspekt ist die erste Welle eine innere Welle und sind die mehreren ersten Keilnuten mehrere äußere Keilnuten.
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In einem nochmals weiteren Aspekt ist die zweite Welle eine Hülsenwelle, die eine Mittelbohrung definiert, wobei die mehreren zweiten Keilnuten innere Keilnuten sind, die sich von der Hülsenwelle in die Mittelbohrung erstrecken.
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In einem nochmals weiteren Aspekt ist die Basis der umgekehrten Fase im Querschnitt halbkreisförmig.
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In einem nochmals weiteren Aspekt haben die mehreren zweiten Keilnuten eine Querschnittsform, die im Wesentlichen ein gleichschenkliges Trapezoid ist, das einen Basisabschnitt bei der zweiten Welle und einen Spitzenabschnitt, der von der zweiten Welle radial weggerichtet ist, besitzt.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsbereiche gehen aus der hier gegebenen Beschreibung hervor. Selbstverständlich haben die Beschreibung und die bestimmten Beispiele nur den Zweck der Veranschaulichung, wobei sie den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung nicht begrenzen sollen.
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ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise beschränken. Die Komponenten in den Figuren sind nicht notwendig maßstabsgerecht, stattdessen wird der Schwerpunkt auf die Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung gelegt. Darüber hinaus bezeichnen gleiche Bezugszeichen in allen verschiedenen Ansichten entsprechende Teile. In den Zeichnungen sind:
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1 eine Querschnittsansicht einer Getriebewellenanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
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2a eine Querschnittsansicht eines Abschnitts der Getriebewellenanordnung von 1;
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2b eine Querschnittsansicht eines Abschnitts der Getriebewellenanordnung von 1;
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3 eine perspektivische Ansicht einer Getriebeeingangswelle gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
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4 eine Seitenschnittansicht einer Getriebeeingangswelle gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
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5 eine Seitenschnittansicht eines Abschnitts einer Getriebeeingangswelle gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung; und
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6 einen Ablaufplan, der ein Verfahren des Zusammenfügens eines Fahrzeugantriebsstrangs gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die vorliegenden Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen nicht beschränken.
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In 1 ist eine Getriebewellenanordnung, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert, gezeigt und mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. In dem gegebenen Beispiel ist die Getriebewellenanordnung 10 zwischen einer Maschine 12 und einem Getriebe 14 eines Fahrzeugs angeordnet. Die Getriebewellenanordnung 10 enthält eine innere Welle oder erste Welle 20 und eine äußere Welle oder Hülsenwelle 22. Beispielsweise ist die erste Welle 20 eine Schwingungsdämpfernabe eines Schwingungsdämpfers, der drehfest mit einer Kurbelwelle der Maschine 12 verbunden ist. Die Hülsenwelle 22 ist eine Eingangswelle des Getriebes 14.
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In den 2A und 2B, wobei weiterhin auf 1 Bezug genommen wird, ist ein Abschnitt der Getriebewellenanordnung 10 im Aufriss gezeigt. Die erste Welle 20 enthält einen Endabschnitt 30. Der Endabschnitt 30 weist äußere Keilnuten 32 und eine Stirnoberfläche 34 auf. Die äußeren Keilnuten 32 sind in der ersten Welle 20 als abwechselnde Vorsprünge 31 und Nuten 33 ausgebildet, um die erste Welle 20 mit der Hülsenwelle 22 zu koppeln, wie später beschrieben wird. Jede der äußeren Keilnuten 32 besitzt eine erste Fase 36 und eine zweite Fase 38, wie am besten in den 5A und 5B ersichtlich ist. Die erste Fase 36 ist im Wesentlichen eben und erstreckt sich von der Stirnoberfläche 34 zu einem äußeren Radius der Vorsprünge 31 und axial in den Endabschnitt 30 der ersten Welle 20. Die zweite Fase 38 ist im Wesentlichen eben und erstreckt sich von der ersten Fase 26 zu dem äußeren Radius der Vorsprünge 31 und axial in den Endabschnitt 30 der ersten Welle 20. Die erste Fase 36 ist unter einem Winkel in Bezug auf die Stirnoberfläche 34 angeordnet, der kleiner ist als ein Winkel der zweiten Fase 38. In dem gegebenen Beispiel endet jede Nut 33 und beginnt jeder Vorsprung 31 an einem inneren radialen Abschnitt der zweiten Fase 38. Es sollte anerkannt werden, dass die Fasen an der ersten Welle 20 in einer anderen Anzahl und unter anderen Winkeln vorgesehen sein können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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In den 3–5, wobei weiterhin auf die 1, 2A und 2B Bezug genommen wird, ist die Hülsenwelle 22 in einer perspektivischen Ansicht bzw. in Querschnittsansichten gezeigt. Die Hülsenwelle 22 enthält einen Endabschnitt 40, der eine Mittelbohrung 42 besitzt. Mehrere innere Keilnuten 44 sind an dem Endabschnitt 40 ausgebildet und erstrecken sich in die Mittelbohrung 42. Die inneren Keilnuten 44 besitzen eine Form, die einem gleichschenkligen Trapezoid ähnlich ist, wobei sich eine Basis am Endabschnitt 40 befindet und eine Spitze radial in die Mittelbohrung 42 vorsteht. Die inneren Keilnuten 44 haben eine Form, die zu der Form der äußeren Keilnuten 32 der ersten Welle 20 komplementär ist. Außerdem sind die inneren Keilnuten 44 in Umfangsrichtung beabstandet, um mit den äußeren Keilnuten 32 in Eingriff zu gelangen und die Hülsenwelle 22 mit der ersten Welle 20 rotatorisch zu koppeln.
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Jede der inneren Keilnuten 44 enthält an einem Endabschnitt der Keilnut 44 eine umgekehrte Fase 46. Die umgekehrte Fase 46 besitzt einen Spitzenabschnitt 50 und einen unterschnittenen Basisabschnitt 52. Der Spitzenabschnitt 50 steht von der Keilnut 44 zu der ersten Welle 20 in einer axialen Richtung weg. Der Basisabschnitt 52 erstreckt sich von dem Spitzenabschnitt 50 radial auswärts und axial weg von der ersten Welle 20. Daher hat der Spitzenabschnitt 50 eine Breite und eine Querschnittsfläche, die geringer ist als eine Breite bzw. eine Querschnittsfläche der Basis 52. In dem gegebenen Beispiel ist der Basisabschnitt 52 eine im Querschnitt halbkreisförmige Nut, die an Oberflächen, die zu der im Querschnitt halbkreisförmigen Nut tangential sind, in den Endabschnitt 40 und den Spitzenabschnitt 50 übergeht.
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Nun wird mit Bezug auf 6 und weiterhin mit Bezug auf die 1–5 ein Verfahren zum Zusammenfügen eines Antriebsstrangs im Format eines Ablaufplans, der mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet ist, erläutert. Das Verfahren zum Zusammenfügen eines Antriebsstrangs ist eine Blindmontage, bei der die Bedienungsperson die Drehausrichtung von Keilnuten an Wellen, die zu koppeln sind, nur in geringem Ausmaß sehen kann. Im Schritt 102 wird eine innere Welle oder erste Welle, die äußere Keilnuten mit Fasen besitzt, bereitgestellt. Im Schritt 104 wird eine äußere Welle oder Hülsenwelle mit einer Mittelbohrung bereitgestellt.
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Im Schritt 106 wird in die Mittelbohrung der Hülsenwelle eine umgekehrte Fase geschnitten. Beispielsweise ist die umgekehrte Fase die oben beschriebenen umgekehrte Fase 46. Im Schritt 108 werden mehrere innere Keilnuten in die Mittelbohrung der Hülsenwelle geschnitten, so dass jede innere Keilnut an einem Endabschnitt die umgekehrte Fase aufweist.
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Im Schritt 110 wird die erste Welle in die Mittelbohrung der Hülsenwelle eingesetzt. Im Schritt 112 werden die innere Welle und die Hülsenwelle koaxial ausgerichtet. In dem gegebenen Beispiel laufen die Fasen der äußeren Keilnuten an der ersten Welle auf den umgekehrten Fasen der inneren Keilnuten an der Hülsenwelle. Daher drängt eine axiale translatorische Bewegung der inneren Welle und der Hülsenwelle aufeinander zu die innere Welle und die äußere Welle in eine axiale Ausrichtung.
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Im Schritt 113 wird bestimmt, ob eine Zahnanstoßbedingung vorliegt. Beispielsweise kann eine Bedienungsperson feststellen, dass eine Zahnanstoßbedingung vorhanden ist, wenn sich die innere Welle und die Hülsenwelle einer axialen Translation relativ zueinander widersetzen, bevor die Wellen vollständig zusammengefügt sind. Wenn im Schritt 113 festgestellt wird, dass eine Zahnanstoßbedingung vorliegt, geht das Verfahren weiter zum Schritt 114, wo die Wellen in Drehrichtung ausgerichtet werden. Beispielsweise kann die Bedienungsperson eine Welle drehen und die Drehung der anderen Welle unterbinden, um die Keilnuten in Drehrichtung auszurichten. Die umgekehrte Fase der inneren Keilnuten tritt mit der herkömmlichen Fase der äußeren Keilnuten längs einer im Wesentlichen geradlinig geformten Grenzfläche in Wechselwirkung. Eine solche Grenzfläche hat unter einer Zahnanstoßbedingung gegenüber der Drehung einen geringeren Widerstand als eine vollständige Grenzfläche zwischen einem Paar herkömmlicher Fasen zur Folge. Da außerdem die umgekehrte Fase mit der herkömmlichen Fase an einem Punkt in Kontakt gelangt, wo die umgekehrte Fase eine minimale Breite hat und an einem radial inneren Abschnitt der inneren Keilnuten vorhanden ist, haben die Nut der äußeren Keilnut und die Spitze der umgekehrten Fase eine größere Breitendifferenz als bei einem Paar herkömmlicher Fasen. Daher passt die umgekehrte Fase mit verringerter Breite in die Nut mit größerer Breite bei größeren Schwankungen gegenüber der perfekten rotatorischen Ausrichtung, als dies bei den herkömmlichen Fasen der Fall ist. Die Bedienungsperson spart daher aufgrund der umgekehrten Fase wertvolle Zeit und Aufwand für die rotatorische Ausrichtung der Wellen ein. Wenn im Schritt 113 festgestellt wird, dass keine Zahnanstoßbedingung vorliegt, geht das Verfahren weiter zum Schritt 116.
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Im Schritt 116 werden die Wellen axial translatorisch bewegt, um die inneren Keilnuten und die äußeren Keilnuten gleitend in vollständigen Eingriff zu bringen. Damit sind die Wellen drehfest gekoppelt und das Verfahren 100 endet.
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Die Keilnut mit umgekehrter Fase schafft mehrere Vorteile in Bezug auf die Montage von Wellen. Beispielsweise ist die umgekehrte Fase kostengünstig, weil die Unterschneidung in das Profil des Teils grob gedreht werden kann, bevor ein Former die Keilnut schneidet und bevor sie geräumt wird. Außerdem wird die Blindmontage von zwei Keilnutwellen oder -naben verbessert, so dass sich die Keilnuten bei geringerer erforderlicher physikalischer Bewegung oder Bedienungspersoneingabe als bei Entwürfen mit herkömmlicher Fase rotatorisch zusammenfügen. Ferner ist durch Umkehren der Fase ein größerer Keilnutbereich für den Eingriff mit den passenden Keilnuten verfügbar.
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Die Beschreibung der Erfindung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft, wobei Abwandlungen, die nicht vom Erfindungsgedanken abweichen, im Schutzbereich der Erfindung liegen sollen. Solche Abwandlungen werden nicht als Abweichung vom Erfindungsgedanken und vom Schutzbereich der Erfindung angesehen.
