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Die Erfindung betrifft ein Getriebeelement für ein Getriebe eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Derartige Getriebeelemente für Getriebe von Kraftwagen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Das Getriebeelement umfasst ein erstes Zahnrad sowie ein zweites Zahnrad, welches zumindest drehfest mit dem ersten Zahnrad verbunden ist. Beispielsweise ist dabei eines der Zahnräder auf einem Bund des anderen Zahnrads angeordnet, wobei die Zahnräder über den Bund zumindest drehfest miteinander verbunden sind. Infolge der drehfesten Verbindung können beispielsweise Drehmomente zwischen den Zahnrädern übertragen werden.
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Zur Realisierung der drehfesten Verbindung zwischen den Zahnrädern ist es beispielsweise möglich, die Zahnräder miteinander zu verschweißen. Dies kann beispielsweise durch Laserschweißen erfolgen. Durch das Laserschweißen kann eine besonders feste Verbindung der Zahnräder erfolgen. Jedoch ist das Laserschweißen nur sehr zeit- und kostenaufwendig durchführbar, da eine zeit- und kostenaufwendige Oberflächenbehandlung zumindest eines der Zahnräder erforderlich ist. Im Rahmen einer solchen Oberflächenbehandlung wird beispielsweise eine Oberfläche des zumindest einen Zahnrads, insbesondere geschliffen, wobei die Zahnräder über die bearbeitete Oberfläche verbunden sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Getriebeelement der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Zahnräder auf besonders einfache und kostengünstige Weise miteinander verbunden werden können kann bei gleichzeitiger Realisierung einer besonders festen Verbindung zwischen den Zahnrädern.
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Diese Aufgabe wird durch ein Getriebeelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Getriebeelement der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Zahnräder auf besonders einfache und kostengünstige Weise miteinander verbunden werden können bei gleichzeitiger Realisierung einer besonders festen Verbindung der Zahnräder, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das eine als Innenverzahnung ausgebildete erste Verzahnung aufweisende erste Zahnrad mit dem eine als Außenverzahnung ausgebildete zweite Verzahnung aufweisenden zweiten Zahnrad über die Verzahnungen drehfest verbunden ist. Dabei ist eine der Verzahnungen als gerade und parallel zur axialen Richtung der Zahnräder verlaufende Verzahnung ausgebildet und die andere Verzahnung weist einen helixförmigen Verlauf auf. Unter dem helixförmigen Verlauf der anderen Verzahnung ist zu verstehen, dass sich die andere Verzahnung helixförmig beziehungsweise nach Art einer Helix, welche auch als Schraube oder Schraubenlinie oder zylindrische Spirale bezeichnet wird, um eine zumindest im Wesentlichen zylindrische, außenumfangsseitige Mantelfläche des zweiten Zahnrads erstreckt. Dabei muss sich die andere Verzahnung nicht vollständig, das heißt um 360 Grad oder mehr um die außenumfangsseitige Mantelfläche erstrecken, sondern die andere Verzahnung beziehungsweise ihr Verlauf kann ein Teil einer solchen, sich zumindest einmal vollständig um die außenumfangsseitige Mantelfläche erstreckende Schraubenlinie sein.
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Mittels der Verzahnungen können die Zahnräder auf besonders einfache, zeit- und kostengünstige Weise zumindest drehfest verbunden werden, indem das erste Zahnrad beispielsweise auf das zweite Zahnrad in dessen axialer Richtung gesteckt wird, wobei die Verzahnungen ineinander gesteckt werden. Vorzugsweise ist durch die Verzahnungen eine Steckverzahnung gebildet.
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Da die eine Verzahnung als gerade und parallel zur axialen Richtung der Zahnräder verlaufende Verzahnung und somit als Geradverzahnung ausgebildet ist, während die andere Verzahnung einen helixförmigen Verlauf aufweist und somit beispielsweise als Schraubenverzahnung ausgebildet ist, können ein übermäßiges Spiel zwischen den Zahnrädern und somit übermäßige Relativdrehungen zwischen den Zahnrädern vermieden werden, sodass ein übermäßiges Flankenspiel und daraus resultierende, unerwünschte Flankenwechsel sowie daraus resultierende Geräusche vermieden werden können. Dies bedeutet, dass ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten des Getriebeelements auf einfache Weise realisiert werden kann.
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Darüber hinaus ist es möglich, die beschriebene Verbindung der Zahnräder über die Verzahnungen zu nutzen, um eine Schweißverbindung, insbesondere Laserschweißverbindung, zwischen den Zahnrädern zu ersetzen beziehungsweise zu vermeiden, wobei die Zahnräder über die Verzahnungen wesentlich zeit- und kostengünstiger als durch Schweißen, insbesondere Laserschweißen, miteinander verbunden werden können. Im Vergleich zum Laserschweißen sind nämlich keine zeit- und kostenaufwendigen Oberflächenbehandlungen der Zahnräder erforderlich.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die eine Verzahnung die Innenverzahnung und die andere Verzahnung die Außenverzahnung ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Verzahnungen zumindest in jeweiligen Längenbereichen der Zahnräder angeordnet sind, wobei die Zahnräder in den Längenbereichen mittels eines Presssitzes miteinander verbunden sind.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zumindest eines der Zahnräder, insbesondere das erste Zahnrad, ein Gangrad für das Getriebe eines Antriebsstrangs eines Kraftwagens ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das erste Zahnrad auf einem Bund des zweiten Zahnrads angeordnet ist.
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Zur Erfindung gehört auch ein Getriebe für einen Kraftwagen, mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Getriebeelement. Das Getriebe ist beispielsweise als Schaltgetriebe ausgebildet. Alternativ ist es denkbar, dass das Getriebe als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische und perspektivische Längsschnittansicht eines Getriebeelements, mit einem ersten Zahnrads, und mit einem drehfest mit dem ersten Zahnrad verbundenen, zweiten Zahnrad, wobei die Zahnräder über jeweilige Verzahnungen zumindest drehfest miteinander verbunden sind, und wobei eine der Verzahnungen als gerade und parallel zur axialen Richtung der Zahnräder verlaufende Verzahnung ausgebildet ist und die andere Verzahnung einen helixförmigen Verlauf aufweist;
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2 eine schematische Perspektivansicht des ersten Zahnrads;
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3 eine schematische Perspektivansicht des zweiten Zahnrads; und
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4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Getriebeelements.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Längsschnittansicht Getriebeelement für ein Getriebe eines Kraftwagens, insbesondere Personenkraftwagens. Das Getriebeelement umfasst ein erstes Zahnrad 12 und ein zweites Zahnrad 36, welches einen Bund 12 aufweist. Der Bund 12 ist ein wellenartiger oder wellenförmiger Abschnitt oder Teilbereich des zweiten Zahnrads 36, wobei das erste Zahnrad 16 auf dem Bund 12 angeordnet und somit über den Bund 12 drehfest mit dem zweiten Zahnrad 36 verbunden ist. Durch die Zahnräder 10 und 36 ist das Getriebeelement gebildet, welches in dem Getriebe für einen Antriebsstrang des Kraftwagens zum Einsatz kommt. Über das Getriebe ist der Kraftwagen von einem Motor wie beispielsweise einem Elektromotor oder einer Verbrennungskraftmaschine antreibbar. Aus 1 ist erkennbar, dass zumindest ein Längenbereich 14 des zweiten Zahnrads 36, insbesondere des Bunds 12, in einer korrespondierenden und als Durchgangsöffnung ausgebildeten Aufnahme 16 des ersten Zahnrads 10 aufgenommen ist, sodass das erste Zahnrad 10 über seine Aufnahme 16 auf dem Längenbereich 14 beziehungsweise dem Bund 12 angeordnet ist. Aus 2 ist besonders gut erkennbar, dass durch die als Durchgangsöffnung ausgebildete Aufnahme 16 des ersten Zahnrads 10 eine Nabe des ersten Zahnrads 10 gebildet ist. Das zweite Zahnrad 36 weist eine als Durchgangsöffnung ausgebildete Aufnahme 18 auf. Beispielsweise ist zumindest ein Längenbereich einer Welle, insbesondere des Getriebes, in der Aufnahme 18 anordenbar, sodass das zweite Zahnrad 36 und über dieses das erste Zahnrad 12 auf der Welle anordenbar sind. Dabei ist es möglich, dass die koaxial zueinander und koaxial zur Welle angeordneten und zumindest drehfest miteinander verbundenen Zahnräder 10 und 36 relativ zur Welle drehbar sind, sodass die Zahnräder 10 und 36 beispielsweise Losräder sind. Im fertig hergestellten Zustand des Getriebes ist es beispielsweise möglich, dass wenigstens ein Verbindungselement wie beispielsweise eine Schaltmuffe vorgesehen ist, welche auf der Welle angeordnet und in axialer Richtung der Welle relativ zu dieser und relativ zu dem Zahnrädern 10 und 36 verschiebbar ist. Die axiale Richtung der Welle fällt dabei mit der axialen Richtung der Zahnräder 10 und 36 zusammen. Mittels der Schaltmuffe ist es beispielsweise möglich, die Zahnräder 10 und 36 drehfest mit der Welle zu verbinden.
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Das beispielsweise als Stirnrad ausgebildete erste Zahnrad 10 ist zumindest drehfest mit dem beispielsweise als Stirnrad ausgebildeten zweiten Zahnrad 36 verbunden, sodass beispielsweise Drehmomente zwischen den Zahnrädern 10 und 36 übertragen werden können. Dabei sind die Zahnräder 10 und 36 beispielsweise um eine gemeinsame Drehachse gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig drehbar.
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Um nun die Zahnräder 10 und 36 auf besonders einfache, zeit- und kostengünstige Weise drehfest zu verbinden, weist das erste Zahnrad 10 eine als Innenverzahnung 20 ausgebildete erste Verzahnung auf, wobei das zweite Zahnrad 36, insbesondere der Bund 12 – wie besonders gut aus 3 erkennbar ist – eine als Außenverzahnung 22 ausgebildete zweite Verzahnung aufweist. Die zweite Verzahnung (Außenverzahnung 22) ist dabei zumindest in dem Längenbereich 14 des Bunds 12 angeordnet. Die Innenverzahnung 20 ist zumindest in einem Längenbereich 24 des ersten Zahnrads 10 angeordnet.
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4 zeigt ausschnittsweise eine Schnittansicht des Getriebeelements in den Längenbereichen 14 und 24, wobei in 4 zwei in Umfangsrichtung des ersten Zahnrads 10 aufeinanderfolgende Zähne 26 und 27 der Innenverzahnung 20 erkennbar sind. Ferner ist in 4 ein Zahn 28 der Außenverzahnung 22 erkennbar, wobei der Zahn 28 in einer durch die Zähne 26 und 27 in Umfangsrichtung des ersten Zahnrads 10 begrenzten Zahnlücke 30 der Innenverzahnung 20 angeordnet ist.
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Besonders gut aus 4 ist erkennbar, dass vorliegend die Innenverzahnung 20 als gerade und parallel zur axialen Richtung der Zahnräder 10 und 36 verlaufende Verzahnung, das heißt als Geradverzahnung ausgebildet ist, wobei die Außenverzahnung 22 einen helixförmigen Verlauf aufweist und somit als Schraubenverzahnung ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass sich die jeweiligen Zähne 26 und 27 der Innenverzahnung 20 zumindest im Wesentlichen gerade und parallel zur axialen Richtung der Zahnräder 10 und 36 erstrecken, während sich der Zahn 28 beziehungsweise jeweilige Zähne der Außenverzahnung 22 entlang einer Schraubenlinie erstrecken, welche sich um eine zumindest im Wesentlichen zylindrische, außenumfangsseitige Mantelfläche des Bunds 12 erstreckt, wobei die Schraubenlinie beispielsweise eine gedachte Linie beziehungsweise eine gedachte Kurve ist. Insbesondere ist unter der Schraubenlinie eine Kurve, insbesondere gedachte Kurve, zu verstehen, die sich mit zumindest im Wesentlichen konstanter Steigung um die zumindest im Wesentlichen zylindrische, außenumfangsseitige Mantelfläche erstreckt.
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Am Beispiel des Zahns 28 ist erkennbar, dass sich durch den helixförmigen Verlauf der Außenverzahnung 22 der Zahn 28 auf einer ersten Seite 32 in Umfangsrichtung des Bunds 12 beziehungsweise des ersten Zahnrads 10 am Zahn 26 abstützt, jedoch am gegenüberliegenden Zahn 27 nicht abstützt, sondern beabstandet von dem Zahn 27 ist. Auf einer in axialer Richtung der ersten Seite 32 gegenüberliegenden, zweiten Seite 34 jedoch stützt sich der Zahn 28 in Umfangsrichtung am Zahn 27 ab und ist vom Zahn 26 beabstandet. Hierdurch können übermäßige Relativdrehungen zwischen dem auf dem Bund 12 angeordneten ersten Zahnrad 10 und dem zweiten Zahnrad 36 vermieden werden, sodass sich ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten des Getriebeelements und somit des Getriebes insgesamt realisieren lässt.
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Ferner können die Zahnräder 10 und 36 auf besonders einfache Weise miteinander verbunden werden, indem das erste Zahnrad 10 in axialer Richtung des zweiten Zahnrads 36 beziehungsweise des Bunds 12 auf diesen beziehungsweise den Längenbereich 14 geschoben beziehungsweise gesteckt wird. Hierbei werden die jeweiligen Zähne der Innenverzahnung 20 in die jeweiligen Zahnlücken der Außenverzahnung 22 beziehungsweise umgekehrt eingesteckt.
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Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das erste Zahnrad 10 mit dem zweiten Zahnrad 36 in den Längenbereichen 14 und 24 mittels eines Presssitzes verbunden ist. Dadurch kann das erste Zahnrad 10 auf dem Bund 12 beispielsweise auch in axialer Richtung der Zahnräder 10 und 36 gesichert werden. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das erste Zahnrad 10 mit dem zweiten Zahnrad 36 mittels eines Presssitzes verbunden ist, wobei dieser Presssitz zumindest teilweise in den Längenbereichen 14 und 24 angeordnet ist.
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In 4 ist ein Winkel λ erkennbar, wobei der Winkel λ ein Maß ist, um welches der helixförmige beziehungsweise schraubenlinige Verlauf der Außenverzahnung 22 beziehungsweise des Zahns 28 von dem geraden Verlauf der Innenverzahnung 20 beziehungsweise der Zähne 26 und 27 abweicht. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Winkel λ in einem Bereich von einschließlich 10 bis einschließlich 14 Winkelminuten liegt. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die jeweiligen Zähne eine in axialer Richtung verlaufende Länge von circa 19 Millimeter aufweisen. Ferner weist die Außenverzahnung 22 beispielsweise einen Teilkreisdurchmesser von 65 Millimetern auf. Über die Verzahnungen können besonders hohe Drehmomente von über 1.000 Newtonmetern übertragen werden.
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Das erste Zahnrad 10 ist beispielsweise ein Gangrad eines ersten Ganges des Getriebes, wobei das Getriebe beispielsweise eine Mehrzahl von einlegbaren beziehungsweise schaltbaren Gängen aufweisen kann.
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Besonders gut aus 1 ist erkennbar, dass der Bund 12 einstückig mit dem zweiten Zahnrad 36 ausgebildet ist, wobei das zweite Zahnrad 36 eine dritte Verzahnung in Form einer Außenverzahnung 38 aufweist. Beispielsweise ist das zweite Zahnrad 36 ein Zwischenrad eines Rückwärtsganges des Getriebes, wobei dieses Zwischenrad als Losrad beziehungsweise Laufrad ausgebildet sein kann. Somit ist das Losrad auf der genannten Welle angeordnet und grundsätzlich zur Welle drehbar und kann – wenn der Rückwärtsgang eingelegt wird – mit der Welle drehfest verbunden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Zahnrad
- 12
- Bund
- 14
- Längenbereich
- 16
- Aufnahme
- 18
- Aufnahme
- 20
- Innenverzahnung
- 22
- Außenverzahnung
- 24
- Längenbereich
- 26
- Zahn
- 27
- Zahn
- 28
- Zahn
- 30
- Zahnlücke
- 32
- Seite
- 34
- Seite
- 36
- Zahnrad
- 38
- Außenverzahnung
- λ
- Winkel
