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Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit schrägverzahnten Stirnrädern und mit zumindest einem Druckkamm.
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In Getrieben werden schrägverzahnte Stirnräder insbesondere deshalb verwendet, weil sie gegenüber geradverzahnten Stirnrädern eine verbesserte Tragfähigkeit und Laufruhe, sowie eine geringere Geräuschentwicklung aufweisen. Allerdings entstehen durch die Schrägverzahnung im Betrieb erhebliche Axialkräfte, die aufgefangen werden müssen. Die Axialkräfte können beispielsweise durch eine entsprechend ausgelegte und groß dimensionierte Lagerung der betroffenen Getriebewellen im Getriebegehäuse aufgefangen werden. Dies erfordert jedoch einen erhöhten Aufwand an den axialkräfteaufnehmenden Lagerstellen.
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Eine andere Möglichkeit die Axialkräfte aufzufangen besteht in der Verwendung von Druckkämmen. Druckkämme sind üblicherweise als ringförmige Scheiben ausgebildet, die an den axialen Enden eines ersten Zahnrades eines schrägverzahnten Stirnradpaars befestigt sind. Axialkräfte, die aus der Schrägverzahnung des Stirnradpaars resultieren, werden über die Druckkämme gegenüber dem zweiten Zahnrad des Stirnradpaars abgestützt. Dazu weist jeder Druckkamm eine Kontaktfläche auf, die in Berührungskontakt mit einer axialen Seitenfläche des zweiten Zahnrads tritt. Ausführungen von Getrieben mit einem derartigen schrägverzahnten Stirnradpaar mit Druckkämmen sind beispielsweise aus der
DE 10329870 A1 und der
DE 102012205368 A1 bekannt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Getriebe mit schrägverzahnten Stirnrädern und mit zumindest einem Druckkamm weiter zu verbessern.
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Die Lösung dieser Aufgaben wird durch ein Getriebe gemäß Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den jeweiligen abhängigen Ansprüchen hervor.
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Vorgeschlagen wird ein Getriebe mit einem schrägverzahnten ersten Zahnrad und mit einem schrägverzahnten zweiten Zahnrad, die miteinander im Eingriff stehen, wobei an dem ersten Zahnrad zumindest ein Druckkamm angeordnet ist, über den Axialkräfte, die durch den Verzahnungseingriff mit dem zweiten Zahnrad entstehen, an dem zweiten Zahnrad abgestützt werden. Dabei ist der Druckkamm gleichzeitig als Geberelement ausgebildet, um mit einem Aufnehmer eines Drehzahlsensors zusammenzuwirken. Der Druckkamm ist als Geberelement demnach geeignet, dem Aufnehmer des Drehzahlsensors Signale zur Winkelgeschwindigkeit und damit zur Drehzahl einer dem Druckkamm und dem ersten Zahnrad zugeordneten Getriebewelle zu geben.
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Der Druckkamm erhält durch die vorgeschlagene Lösung neben seiner Grundfunktion zur Aufnahme der Axialkräfte eine weitere Funktion als Geberelement bzw. Impulsgeber des Drehzahlsensors. Dadurch kann die Anzahl der Bauteile des Getriebes und der Bauraumbedarf vorteilhaft verringert werden.
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Der als Geberelement ausgebildete Druckkamm ist seitlich an dem ersten Zahnrad befestigt. Der Druckkamm ist vorzugsweise als separates Element hergestellt und starr an dem ersten Zahnrad und/oder an der das erste Zahnrad tragenden Getriebewelle befestigt. Er kann beispielsweise durch Schweißen, Schrumpfen, Kleben oder durch eine andere kraft-, stoff- oder formschlüssige Art an dem ersten Zahnrad befestigt sein.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der als Geberelement ausgebildete Druckkamm eine Verzahnung aufweist, die sich als Signalgeber für einen zugeordneten Aufnehmer eines Drehzahlsensors eignet. Der Druckkamm kann dazu im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet sein und die Verzahnung kann vorteilhaft an dem äußeren Umfang des scheibenförmigen Druckkammes angeordnet sein. Auf diese Weise ist der Druckkamm als Geberelement einfach zugänglich für den zugeordneten Aufnehmer des Drehzahlsensors. Der äußere Umfang des Druckkammes kann insbesondere im Bereich der als Geberelement dienenden Verzahnung vergrößert ausgebildet sein, um so noch besser zugänglich zu sein für einen von außen in das Getriebe hineinragenden Drehzahlsensor bzw. dessen Aufnehmer, und um eine höhere Auflösung des Drehzahlsignals durch eine höhere Anzahl an Zähnen zu ermöglichen.
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Neben der Ausbildung des Geberelementes in Form der Verzahnung sind auch andere Ausführungsformen denkbar, beispielsweise einzelne Erhöhungen bzw. Zähne oder Ausnehmungen am äußeren Umfang des Druckkammes.
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Ferner können auch grundsätzlich andere Arten von Signalgeber eingesetzt werden, beispielsweise magnetische Elemente oder magnetische Bereiche am Druckkamm, die eine magnetische Abtastung durch einen Aufnehmer ermöglichen.
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Der genannte Drehzahlsensor erfasst demnach über seinen Aufnehmer Signale des im Betrieb rotierenden Geberelementes, beispielsweise von der Verzahnung des Druckkammes. Der Drehzahlsensor ist vorzugsweise an einem Getriebegehäuse des Getriebes befestigt.
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Der gehäusefest angeordnete Drehzahlsensor kann von außen durch eine Gehäusewand des Getriebegehäuses hindurchgeführt sein, sodass der Aufnehmer im Innenraum des Getriebegehäuses nahe dem Geberelement angeordnet werden kann. Die Befestigung des Drehzahlsensors an dem Getriebegehäuse kann so ausgeführt sein, dass der Meßabstand zwischen dem Geberelement und dem Aufnehmer des Drehzahlsensors verstellbar ist, um den optimalen Meßabstand zwischen dem Geberelement und dem Aufnehmer für verschiedene Drehzahlsensoren oder für verschiedene Zahnradanordnungen in dem einen Getriebegehäuse einstellen zu können. Verschiedene Drehzahlsensoren bzw. Funktionsprinzipien des Drehzahlsensors werden in verschiedenen Anwendungen bevorzugt eingesetzt. Die unterschiedlichen Funktionsprinzipien können unterschiedliche optimale Meßabstände zwischen dem jeweiligen Geberelement und dem Aufnehmer aufweisen. Als Drehzahlsensoren im Innenraum von Getrieben eigenen sich insbesondere bekannte Sensortypen, die berührungslos und verschleißfrei arbeiten und darüber hinaus unempfindlich gegen Vibrationen, Staub und Feuchtigkeit sind. Dies sind beispielsweise induktive Sensoren.
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Der gehäusefeste Teil des Drehzahlsensors kann Meßumformer und/oder eine integrierte Auswertung umfassen, die die von dem Aufnehmer erfassten Signale, beispielsweise in Form von Impulsen, in eine Drehzahl bzw. in ein Drehzahlsignal umwandelt. Dieses Drehzahlsignal kann zur Anzeige an einem Display und/oder zur weiteren Verarbeitung in einer Steuereinrichtung genutzt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Drehzahlsensor zumindest teilweise stabförmig ausgebildet, wobei an einem Ende des Drehzahlsensors der Aufnehmer und in einem davon beabstandeten Bereich des Drehzahlsensors eine Schnittstelle zur Signalübertragung angeordnet ist. Die Schnittstelle kann beispielsweise ein Kabel- oder Steckeranschluß sein, der eine Kabelverbindung zu der Steuereinrichtung ermöglicht. Der Drehzahlsensor kann so ausgebildet und angeordnet sein, dass der Aufnehmer im Innenraum des Getriebegehäuses und die Schnittstelle außerhalb des Getriebegehäuses positioniert sind. Auf diese Weise sind der Drehzahlsensor und dessen Schnittstelle beispielsweise für Kontroll- und Wartungsarbeiten leicht zugänglich. Auch eine kabellose Übertragung des Drehzahlsignals ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich.
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Insbesondere bei Getrieben die in zwei Drehrichtungen betrieben werden, beispielsweise Vor- und Rückwärtsbetrieb, kann vorteilhaft ein weiterer Druckkamm an der dem genannten Druckkamm abgewandten Seite des ersten Zahnrades angeordnet sein, um so Axialkräfte in beiden einander entgegengesetzten Axialrichtungen aufnehmen zu können. Wird die Drehrichtung eines schrägverzahnten Stirnradpaares umgekehrt, so kehrt sich auch die Richtung der Axialkraft um. Der weitere Druckkamm wird demnach auf der dem als Geberelement ausgebildeten Druckkamm gegenüberliegenden Seite des ersten Zahnrades angeordnet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigen
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1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Getriebes,
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2 eine weitere Schnittdarstellung des Getriebes aus 1 mit einem Ausschnitt des Getriebegehäuses und
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3 eine Schnittdarstellung des Getriebes aus 1 in der Seitenansicht.
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Das Getriebe in der 1 umfasst ein schrägverzahntes erstes Zahnrad 1 und ein schrägverzahntes zweites Zahnrad 2, die miteinander im Eingriff sind. Das erste Zahnrad 1 ist in dieser Ausführung einteilig mit der Getriebewelle 10 ausgeführt, die im Betrieb um die Rotationsachse 11 rotierbar gelagert ist. Zur Lagerung der Getriebewelle 10 in einem Getriebegehäuse sind zwei Zylinderrollenlager 14 und 15 auf der Getriebewelle 10 angeordnet.
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Ein Druckkamm 3 ist seitlich an dem ersten Zahnrad 1 angeordnet. Über den Druckkamm 3 werden Axialkräfte abgestützt, die durch den Verzahnungseingriff mit dem zweiten Zahnrad 2 entstehen. Mit anderen Worten nimmt der Druckkamm Axialkräfte auf, die im Betrieb durch die Schrägverzahnung der miteinander kämmenden Stirnzahnräder 1 und 2 verursacht werden. Die Axialkräfte sind mit Hilfe eines Pfeils 16 symbolisch dargestellt.
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Der Druckkamm 3 ist in axialer Richtung zwischen dem ersten Zahnrad 1 und dem Zylinderrollenlager 15 auf der Getriebewelle 10 angeordnet, sodass der Druckkamm 3 auf einer Seite an einer Seitenfläche des ersten Zahnrades 1 und auf der anderen Seite an einem Innenring des Zylinderrollenlagers 15 ansteht. Die Zylinderrollenlager 14 und 15 sind in dieser Anordnung verwendbar, weil aufgrund der Druckkämme 3 und 12 keine oder nur sehr geringe Axialkräfte über das Getriebegehäuse 7 abgestützt werden. Stattdessen werden die im Betrieb aus der Schrägverzahnung resultierenden Axialkräfte über die Druckkämme 3 bzw. 12 direkt an dem Zahnradpaar aufgefangen. Zylinderrollenlager sind gegenüber axialkraftaufnehmenden Wälzlagern wartungsfreundlicherer, da deren Lagerspiel beim Einbau bzw. bei der Wartung nicht eingestellt bzw. nachgestellt werden muss.
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Der Druckkamm 3 ist gleichzeitig als Geberelement ausgebildet, um mit einem Aufnehmer eines Drehzahlsensors zusammenzuwirken. Somit bildet der Druckkamm 3 das Geberelement des Drehzahlsensors zur Erfassung der Drehzahl des ersten Zahnrades 1 und der zugeordneten Getriebewelle 10. Dazu weist der Druckkamm 3 an seinem äußeren Umfang eine Verzahnung 6 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Verzahnung 6 an einem im Umfang erweiterten Abschnitt 13 des Druckkammes 3 angeordnet. Auf diese Weise ist die Verzahnung 6 als Geberelement von dem Aufnehmer des Drehzahlsensors einfach zugänglich. An dem größeren Umfang des erweiterten Abschnittes 13 kann eine Verzahnung mit mehr Zähnen vorgesehen werden, was zu einer höheren Auflösung des Drehzahlsignals führt. Der Drehzahlsensor 5 und der Aufnehmer 4 sind in den 2 und 3 gezeigt.
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Auf der dem Druckkamm 3 gegenüberliegenden Seite des ersten Zahnrades 1 ist ein weiterer Druckkamm 12 angeordnet. Die Richtung der durch die Schrägverzahnung verursachten Axialkraft 16 hängt davon ab, in welcher Drehrichtung das schrägverzahnte Stirnradpaar 1, 2 angetrieben wird. Bei einer Umkehr der Drehrichtung der beiden Zahnräder 1 und 2 kehrt sich auch die Richtung der Axialkraft 16 um. Daher ist es vorteilhaft bei Getrieben die in beiden Drehrichtungen angetrieben werden auf beiden Seiten des schrägverzahnten ersten Zahnrades 1 jeweils einen Druckkamm 3, 12 vorzusehen.
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In der Seitenansicht des Getriebes ist das Getriebegehäuse 7 ausschnittweise dargestellt. Der Drehzahlsensor 5 ist an dem Getriebegehäuse 7 befestigt. Ferner ist in der 2 erkennbar, dass ein Ende des Drehzahlsensors 5 stabförmig ausgebildet und von außen durch eine Gehäusewand 8 des Getriebegehäuses 7 hindurchgeführt ist. An dem im Innenraum des Getriebegehäuses 7 angeordneten Ende des Drehzahlsensors 5 ist der Aufnehmer 4 angeordnet. Dieses Ende des Drehzahlsensors 5 ist so auf die Verzahnung 6 des Druckkammes 3 gerichtet und so nahe an der Verzahnung 6 angeordnet, dass der Aufnehmer 4 das durch den rotierenden Druckkamm 3 und dessen Verzahnung 6 erzeugte Signal zuverlässig und sicher erfassen kann.
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An dem außerhalb des Getriebegehäuses 7 angeordneten Ende des Drehzahlsensors 5 ist eine Schnittstelle 9 in Form eines Kabelanschlusses zur Signalübertragung angeordnet.
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In der 3 ist die Anordnung des Aufnehmers 4 auf der Innenseite des Getriebegehäuses 7 gegenüber der Verzahnung 6 des Druckkammes 3 nochmals aus einer anderen Perspektive dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Zahnrad
- 2
- zweites Zahnrad
- 3
- Druckkamm
- 4
- Aufnehmer
- 5
- Drehzahlsensor
- 6
- Verzahnung
- 7
- Getriebegehäuse
- 8
- Gehäusewand
- 9
- Schnittstelle
- 10
- Getriebewelle
- 11
- Rotationsachse
- 12
- weiterer Druckkamm
- 13
- erweiterter Abschnitt
- 14
- Zylinderrollenlager
- 15
- Zylinderrollenlager
- 16
- Axialkraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10329870 A1 [0003]
- DE 102012205368 A1 [0003]
