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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung von innenliegenden Wellen in einer Hohlwelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Um einen Kraftfluss in einem Getriebe herzustellen, werden verschiedene Wellen über Zahnräder und Kupplungen so miteinander verbunden, dass unterschiedliche Übersetzungen erreicht werden. Es ist dabei hinlänglich bekannt, dass auch Getriebe mit Hohlwellen und innenliegenden Wellen Verwendung finden, insbesondere bei Doppelkupplungsgetrieben. Eine Verbindung der verschiedenen Wellen wird dabei durch den Einsatz einer Kupplung bewerkstelligt. Dies ist zum Beispiel aus der Schrift
DE 10 2004 022 413 A1 der Anmelderin bekannt. Dabei wird zur Herstellung eines Direktgangs eine Koppelvorrichtung dazu verwendet, eine Eingangswelle direkt mit der Getriebeabtriebswelle zu verbinden. Die Eingangswelle ist dabei als innenliegende Welle ausgeführt, die in einer hohlen Eingangswelle verläuft.
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Bei neuen Getriebeschemata kann es zweckmäßig sein, zwei innenliegende Wellen in einer Hohlwelle miteinander zu verbinden bzw. mindestens eine dieser innenliegenden Wellen mit der Hohlwelle zu verbinden. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verbindung zweier innenliegender Wellen in einer Hohlwelle oder mindestens einer innenliegenden Welle mit der Hohlwelle vorzuschlagen, so dass eine Verbindung auch bei unterschiedlichen Drehzahlen der Hohlwelle und der innenliegenden Wellen möglich ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
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Es wird eine Vorrichtung zur Verbindung von innenliegenden Wellen in einer Hohlwelle miteinander oder mit der Hohlwelle vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung einen Ring aufweist, der trotz Relativbewegung der innenliegenden Wellen zur Hohlwelle durch unterschiedliche Drehzahlen ein axiales Verschieben einer Kupplung in Form einer Schiebemuffe ermöglicht. Als Ring wird dabei die Baugruppe bzw. ein Bauteil bezeichnet, welches von außen durch die Hohlwelle in den Innenraum der Hohlwelle greift und dort eine Schiebemuffe betätigen kann. Die Schiebemuffe ist drehbar ausgeführt, so dass die Schiebemuffe mit der Hohlwelle oder mit den innenliegenden Wellen drehen kann. Deshalb ist radial außen an der Schiebemuffe eine umlaufende Nut angebracht, durch die der Ring über dessen Finger mit der Schiebemuffe in Eingriff gebracht werden kann. Die Schiebemuffe ist dadurch relativ zum Ring verdrehbar ausgeführt. Radial außen greift die Schaltgabel, bzw. die Gleitsteine einer Schaltgabel, in eine Nut im Ring, so dass dieser gegenüber der Schaltgabel ebenfalls verdrehbar ausgeführt ist. Die Verbindung der innenliegenden Wellen findet durch eine axiale Verschiebung der Schaltgabel und des Rings zusammen mit der Schiebemuffe statt.
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Der Ring an sich besteht aus einem Außenring, der die Nut für Gleitsteine bzw. für eine Schaltgabel aufweist, radial außen an der Hohlwelle angebracht wird und von außen betätigt werden kann. Dieser greift in einen Innenring, welcher ebenfalls außen an der Hohlwelle angebracht ist. Der Innenring besitzt mindestens einen Finger, welcher die zwischen der Innenseite der Hohlwelle und der innenliegenden Wellen angebrachte Schiebemuffe, z.B. in Form einer Klauenkupplung, betätigen kann. Der Außenring und der Innenring mit mindestens einem Finger können auch als ein Bauteil ausgeführt sein.
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Die Finger des Ringes greifen durch die Hohlwelle, in dem in dieser mindestens ein axial zur Wellenachse verlaufendes Langloch angebracht ist. Die Langlöcher können entweder als Schlitz bis zu einem Wellenende ausgeführt sein, oder lediglich in einem Teil der Welle in dem Bereich, in dem die beiden innenliegenden Wellen aneinander grenzen, angebracht sein. Sind die Langlöcher als Schlitz bis zum Wellenende ausgeführt, kann der Ring einteilig ausgeführt werden und durch den Schlitz montiert werden. Sind die Langlöcher lediglich im Bereich der Enden der innenliegenden Wellen angebracht, kann der Ring mehrteilig ausgeführt werden, so dass er zur Montage von außen angebracht werden kann. Dabei kann der Innenring mit mindestens einem Finger aus mehreren Teilen, insbesondere aus zwei Teilen, bestehen. So können z.B. zwei Teile von außen aufgesteckt werden und ein Außenring mit einer Nut für eine Schaltgabel übergeschoben werden. Der Verbund der Bauteile kann unter anderem formschlüssig zum Beispiel mittels eines Sprengrings gesichert werden. Je nach Einsatz und Anwendung wäre aber auch eine stoff- oder kraftschlüssige Verbindung möglich, zum Beispiel mittels eines Fügeverfahrens, wie Kleben oder Pressen.
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Die Kupplung kann z.B. als einfache Klauenkupplung mit zwei Schaltstellungen oder als Klauenkupplung mit drei Schaltstellungen ausgeführt sein. Bei der Variante als einfache Klauenkupplung dient die Kupplung zur Verbindung der zwei innenliegenden Wellen. Das bedeutet, dass eine erste Schaltstellung die innenliegenden Wellen nicht verbindet und eine zweite Schaltstellung die innenliegenden Wellen verbindet. Bei der Variante Klauenkupplung mit drei Schaltstellungen wird entweder die erste innenliegende Welle oder die zweite innenliegende Welle mit der Hohlwelle verbunden. Es kann zusätzlich eine dritte Schaltstellung, eine Neutralstellung, angefahren werden, bei der keine der innenliegenden Wellen mit der Hohlwelle verbunden ist. Es wäre auch möglich die Klauenkupplung mit drei Schaltstellungen so auszuführen, dass in einer ersten Schaltstellung eine der innenliegenden Wellen mit der Hohlwelle verbunden ist, in einer zweiten Schaltstellung beide innenliegenden Wellen mit der Hohlwelle verbunden sind und in der Neutralstellung keine der innenliegenden Wellen mit der Hohlwelle verbunden ist. Weitere Ausführungsmöglichkeiten der Kupplung sind denkbar.
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Zur Verbindung der verschiedenen Bauteile ist die Kupplung bzw. die Schiebemuffe mit mindestens einer Innenverzahnung, radial innen am Bauteil, versehen, die in Außenverzahnungen der beiden innenliegenden Wellen eingreifen kann und diese damit mit der Kupplung verbinden kann. Außerdem kann die Kupplung mit mindestens einer Außenverzahnung, radial außen am Bauteil, versehen sein, um damit in eine Innenverzahnung der Hohlwelle einzugreifen und eine Verbindung der Kupplung mit der Hohlwelle herzustellen. Über diese Verbindungsmöglichkeiten lassen sich die bereits beschriebenen unterschiedlichen Schaltstellungen einstellen.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung sind Ausführungsbeispiele in den folgenden Figuren beigefügt.
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1: Erfindungsgemäßer Aufbau einer Vorrichtung zur Verbindung zweier innenliegender Wellen in einer Hohlwelle
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2: Erfindungsgemäßer Aufbau einer mehrteilig ausgeführten drehbaren Durchführung
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3: Schaltschema einer einfachen Klaue gemäß 1
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4: Ersatzschaltbild gemäß 3
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5: Schaltschema einer Dreistellungsklaue
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6: Ersatzschaltbild gemäß 5
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1 zeigt einen erfindungsmäßigen Aufbau einer Vorrichtung zur Verbindung zweier innenliegender Wellen (2, 4) in einer Hohlwelle (6). Dazu sind in der Hohlwelle (6) zwei Langlöcher (8) vorgesehen, durch die der Ring (10) mit zwei Fingern (12) durch die Hohlwelle (6) eine in der Hohlwelle angebrachte Schiebemuffe (14) betätigen kann. Der Ring (10) ist mehrteilig ausgeführt. Er besteht aus einem Außenring (16), mit einer für den Eingriff einer Schaltgabel vorgesehenen Nut (18), einem Innenring (20) mit zwei Fingern (12) und einem Sicherungsring (22).
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In der abgebildeten Situation befindet sich der Ring (10) in seinem linken Anschlag in den Langlöchern (8). Der Ring (10) ist damit soweit wie möglich nach links in Richtung der ersten innenliegenden Welle (2) verschoben. Damit findet keine Verbindung der beiden innenliegenden Wellen (2, 4) statt. Um die beiden innenliegenden Wellen (2, 4) zu verbinden, muss der Ring (10) axial in Richtung der zweiten innenliegenden Welle (4) verschoben werden. Dadurch verschiebt der Ring (10) ebenfalls die Schiebemuffe (14) in Richtung der zweiten innenliegenden Welle (4) und verbindet über eine entsprechende Verzahnung radial innen an der Schiebemuffe (24) und radial außen an den innenliegenden Wellen (26) die beiden innenliegenden Wellen (2, 4) miteinander. Die Schiebemuffe (14), hier als Klauenkupplung ausgeführt, kann sich dabei der Drehzahl der innenliegenden Wellen (2, 4) frei anpassen, da sie lediglich axial durch die Finger (12) des Rings (10) geführt wird, welche ansonsten in der Nut der Schiebemuffe (28) verlaufen. Das bedeutet, dass die Schiebemuffe (14) gegenüber dem Ring (10) verdrehbar ausgeführt ist und sich je nach Schaltsituation mit der Drehzahl eines verbundenen Bauteils, wie den innenliegenden Wellen (2, 4) oder der Hohlwelle (6), oder in unverbundenem Zustand mit einer davon abweichenden Drehzahl bewegen kann.
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Der Aufbau einer entsprechenden erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verbinden zweier innenliegender Wellen (2, 4) wird nochmals anschaulich in 2 aufgezeigt. Hier werden die einzelnen Bauteile zum besseren Verständnis als Explosionszeichnung separat vor dem Zusammenbau gezeigt. Die Schiebemuffe (14) wird zwischen der Innenseite der Hohlwelle (6) und der Außenseite der innenliegenden Wellen (2, 4) angebracht, so dass sich die Nut der Schiebemuffe (28) unterhalb der Langlöcher (8) in der Hohlwelle (6) befindet. In diese Nut der Schiebemuffe (28) werden nun die Finger des Rings (12) durch die Langlöcher (8) der Hohlwelle (6) eingefügt. Da der Innenring mit Fingern (20) zweiteilig ausgeführt ist, kann man die beiden Teile (30, 32) einfach von außen auf die Hohlwelle (6) aufstecken. Der Außenring (16) mit der Nut für die Schaltgabel (18) kann anschießend einfach übergeschoben werden. Mittels eines Sicherungsrings (22) kann der Verbund formschlüssig gesichert werden. Ein Fügeverfahren wie z.B. Kleben oder Pressen der Teile Außenring (16) und Innenring mit Fingern (20) wäre ebenfalls denkbar.
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Zur aufgezeigten Vorrichtung sind unterschiedliche Kupplungen (14) denkbar. In 3 zum Beispiel wird ein Schaltschema für eine einfache Kupplung (14) in Form einer Klaue mit zwei Schaltstellungen gezeigt. Die Kupplung (14) befindet sich in einer ersten Schaltstellung, in der keine Verbindung der beiden innenliegenden Wellen (2, 4) stattfindet. Bei Aktivierung der Kupplung (14) und Verschiebung des Rings (10) in Aktivierungsrichtung (34), d.h. in Richtung der ersten innenliegenden Welle (2), können die beiden innenliegenden Wellen (2, 4) verbunden werden. Das entsprechende Ersatzschaltbild wird in 4 gezeigt.
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Es könnte ebenfalls eine Dreistellungsklaue als Kupplung (14) eingesetzt werden. Dies ist in 5 abgebildet. Die Dreistellungskupplung bietet die Möglichkeit der Verbindung der ersten innenliegenden Welle (2) mit der Hohlwelle (6), der Verbindung der zweiten innenliegenden Welle (4) mit der Hohlwelle (6) und der Schaffung eine Neutralstellung, in der keine der beiden innenliegenden Wellen (2, 4) mit der Hohlwelle (6) verbunden ist. Die Abbildung zeigt die Kupplung (14) in ihrer Neutralstellung. Wird die Kupplung (14) nun in Richtung der ersten Verschieberichtung (36) verschoben, wird die erste innenliegende Welle (2) mit der Hohlwelle (6) verbunden. Wird die Schiebemuffe (14) in Richtung der zweiten Verschieberichtung (38) verschoben, wird die zweite innenliegende Welle (4) mit der Hohlwelle (6) verbunden. Ein entsprechendes Ersatzschaltbild wird in 6 gezeigt.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- erste innenliegende Welle
- 4
- zweite innenliegende Welle
- 6
- Hohlwelle
- 8
- Langloch
- 10
- Ring
- 12
- Finger des Rings
- 14
- Schiebemuffe / Kupplung
- 16
- Außenring
- 18
- Nut für Schaltgabel
- 20
- Innenring mit Fingern
- 22
- Sicherungsring
- 24
- Verzahnung der Schiebemuffe
- 26
- Verzahnung der innenliegenden Wellen
- 28
- Nut der Schiebemuffe
- 30
- erster Teil des Rings mit Fingern
- 32
- zweiter Teil des Rings mit Fingern
- 34
- Aktivierungsrichtung
- 36
- erste Verschieberichtung
- 38
- zweite Verschieberichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004022413 A1 [0002]
