DE102018216062B3

DE102018216062B3 - Hohlrad eines Planetenradsatzes eines Automatgetriebes eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zur dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102018216062B3
Application number: DE102018216062.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Griesbach
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-07-23
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2038-09-21

Abstract

Es wird ein Hohlrad (1) eines Planetenradsatzes eines Automatgetriebes eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, welches an seinem Außendurchmesser eine erste und eine zweite Verzahnung (2, 3) aufweist, die unterschiedlich ausgeführt sind, wobei die erste Verzahnung (2) als Mitnahmeverzahnung für ein anderes Bauteil ausgeführt ist, wohingegen die zweite Verzahnung (3) als Signalgeberrad für einen Drehzahlsensor ausgebildet ist. Dabei weisen die erste und zweite Verzahnung (2, 3) die gleiche Anzahl an Zähnen auf, wobei die Mittellängsachse jedes Zahnes der ersten Verzahnung (2) parallel zur Mittellängsachse jeweils eines Zahnes der zweiten Verzahnung (3) verläuft. Die zweite Verzahnung (3) ist wahlweise zeitlich vor oder nach der ersten Verzahnung (2) bearbeitet.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hohlrad eines Planetenradsatzes eines Automatgetriebes eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 5. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäß ausgeführten Hohlrads.
Bei Automatgetrieben in Planetenbauweise werden nach dem Stand der Technik Sensoren zur Drehzahlerfassung der Drehzahlen von Wellen verwendet, um Schaltvorgänge komfortabel abzustimmen und umzusetzen. Hierbei werden die Schaltvorgänge derart geregelt, dass ein Schaltelement im Übergang abschaltet, während ein anderes Schaltelement zuschaltet. Die Drehzahlerfassung mittels Sensoren wird auch zur Realisierung komfortabler Anfahrvorgänge durch entsprechende Regelung eines Anfahrelementes des Getriebes herangezogen.
Üblicherweise erfolgt die erforderliche Erfassung einer Drehzahl über eine Anordnung umfassend ein rotierendes Drehzahlgeberelement, wie beispielsweise einen Magnetring oder eine als Sensorverzahnung dienende Stahlverzahnung und einen über Induktion gesteuerten Sensor. Das Vorsehen eines zusätzlichen Magnetrings erfordert in nachteiliger Weise Bauraum und begrenzt die Möglichkeiten einer Anbindung an ein bestehendes Getriebe; zudem werden die Herstellungs- und Montagekosten erhöht. Eine zusätzliche Sensorverzahnung kann in der Regel nicht bauraumneutral umgesetzt werden und erfordert Anpassungen an den Bearbeitungen beteiligter Bauteile.
Aus der DE 10 2006 023 552 A1 der Anmelderin ist ein Verfahren zur Ermittlung der Drehzahl der Hauptwelle eines Getriebes bekannt, bei dem die Hauptwelle über ein schaltbares Planetengetriebe mit einer Abtriebswelle verbunden ist, wobei die Hauptwelle drehfest mit dem Sonnenrad und die Abtriebswelle drehfest mit dem Planetenradträger verbunden ist. Hierbei weist das Planetengetriebe eine erste Drehzahlgeberkontur am Außenumfang des Hohlrads und eine zweite Drehzahlgeberkontur am Außendurchmesser des Planetenträgers auf, so dass zur Erfassung beider Drehzahlen ein Sensormodul mit zwei axial nebeneinander angeordneten Drehzahl-/Drehrichtungssensoren vorgesehen ist.
Aus der DE 10 2016 105 293 A1 ist ein Planetenträger eines Planetenradsatzes mit einer integrierten Parksperrenverzahnung und einem separaten Drehzahlgeberring bekannt, wobei der Drehzahlgeberring axial zwischen den Planetenrädern des Planetenradsatzes und der Parksperrenverzahnung in eine Radialnut des Planetenträgers eingepresst ist.
Aus der WO 2017/ 162 942 A1 geht ein Differential hervor, bei dem eine Drehzahlgeberkontur an der Stirnfläche des Tellerrads vorgesehen ist.
Aus der JP 2004 - 340 226 A ist eine formschlüssige Verbindung eines Hohlrads an einem Stirnrad bekannt, bei der zur axialen Fixierung einer für diese Verbindung vorgesehenen Kronenverzahnung des Hohlrads in einer für diese Verbindung vorgesehenen Kronenverzahnung des Stirnrads ein Schnappring vorgesehen ist, welcher vor dem Fügen der beiden Kronenverzahnungen in eine Innennut der Kronenverzahnung des Stirnrads eingesetzt wird und beim axialen Fügen der beiden Kronenverzahnungen zunächst gestaucht wird und anschließend in eine Innennut der Kronenverzahnung des Hohlrads einschnappt.
Eine gleichwirkende Schnappringsicherung einer formschlüssigen Steckverbindung zweier zylindrischer Getriebebauteile via Kronenverzahnung ist aus der DE 10 2015 202 161 A1 der Anmelderin bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hohlrad eines Planetenradsatzes eines Automatgetriebes eines Kraftfahrzeugs anzugeben. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäß ausgeführten Hohlrads eines Planetenradsatzes eines Automatgetriebes eines Kraftfahrzeugs angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Hohlrad mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Hohlrad mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäß ausgeführten Hohlrads ist Gegenstand des Patentanspruchs 12 bzw. des Patentanspruchs 14. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein Hohlrad eines Planetenradsatzes eines Automatgetriebes eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, welches am Außendurchmesser eine erste und eine zweite Verzahnung aufweist, die unterschiedlich ausgeführt sind, wobei die erste Verzahnung als Mitnahmeverzahnung für ein anderes Bauteil ausgeführt ist und wobei die zweite Verzahnung als Signalgeberrad für einen Drehzahlsensor ausgebildet und gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung vor der ersten Verzahnung bearbeitet ist. Der erste Aspekt der Erfindung ist Gegenstand des Patentanspruchs 1.
Der Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen der zweiten Verzahnung ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung größer als der Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen der ersten Verzahnung, wobei beide Verzahnungen die gleiche Anzahl an Zähne aufweisen und die Mittellängsachse jedes Zahnes der ersten Verzahnung zur Mittellängsachse jeweils eines Zahnes der zweiten Verzahnung parallel verläuft. Ferner ist die zweite Verzahnung radial betrachtet vorzugsweise höher als die erste Verzahnung, wobei die Höhe der zweiten Verzahnung über die erste Verzahnung beispielsweise 2 mm betragen kann.
Die erste Verzahnung ist vorzugsweise mittels Schlagdrehen hergestellt, wobei die zweite Verzahnung vorzugsweise mittels Wälzfräsen, Tubusräumen oder Schlagdrehen hergestellt ist.
Die Ausführung der ersten und der zweiten Verzahnung derart, dass beide Verzahnungen die gleiche Anzahl an Zähne aufweisen und die Mittellängsachse jedes Zahnes der ersten Verzahnung zur Mittellängsachse jeweils eines Zahnes der zweiten Verzahnung parallel verläuft, resultiert in dem Vorteil, dass ein bisheriger Schlagdrehprozess zur Herstellung der ersten Verzahnung nach der Herstellung der zweiten Verzahnung übernommen werden kann, wobei gleichzeitig die benötigte breitere zweite Verzahnung zur Drehzahlsensierung am Hohlrad entsteht.
Ein Verfahren zur Herstellung eines gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgeführten Hohlrads ist Gegenstand des Patentanspruchs 12.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, die als Mitnahmeverzahnung für ein anderes Bauteil erste ausgeführte Verzahnung zeitlich vor der als Signalgeberrad für einen Drehzahlsensor ausgebildeten zweiten Verzahnung zu bearbeiten. Der zweite Aspekt der Erfindung ist Gegenstand des Patentanspruchs 5.
In einer Ausgestaltung dieses zweiten Aspekts der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sowohl der Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen der ersten Verzahnung als auch der Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen der zweiten Verzahnung gleich ist, sodass die beiden Verzahnungen gemeinsame Zahnlücken ausbilden. Dies ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise die Fertigung beider Verzahnungen auf der gleichen Bearbeitungsmaschine mit dem gleichen Werkzeug in einem Konturzug der Zustellung des Werkzeugs zum Werkstück. Bevorzugte Fertigungsverfahren zur Herstellung der beiden Verzahnungen sind Zahnformfräsen, Schlagdrehen - in diesem Fall insbesondere Schlagzahnfräsen - oder Wälzfräsen.
Wie beim ersten Aspekt der Erfindung kann auch beim zweiten Aspekt der Erfindung in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass beide Verzahnungen die gleiche Anzahl an Zähne aufweisen und die Mittellängsachse jedes Zahnes der ersten Verzahnung zur Mittellängsachse jeweils eines Zahnes der zweiten Verzahnung parallel verläuft. Ferner ist die zweite Verzahnung radial betrachtet vorzugsweise höher als die erste Verzahnung, wobei die Höhe der zweiten Verzahnung über die erste Verzahnung beispielsweise 2 bis 3 mm betragen kann.
Ein Verfahren zur Herstellung eines gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgeführten Hohlrads ist Gegenstand des Patentanspruchs 14.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption kann der Sensor zur Erfassung der Drehzahl der zweiten Verzahnung in eine entfernte Position zu einem Anfahrelement oder zu weiteren Wärmequellen angeordnet werden, wodurch er keinen hohen Temperaturen ausgesetzt wird, die seine Funktionalität beeinträchtigen können. Ferner werden durch die erfindungsgemäße Konzeption eine vorhandene Einhängung des Hohlrads an einem Topf zur Drehmomentübertragung und axialen Sicherung zwischen Hohlrad und Topf sowie die Topfgeometrie nicht beeinträchtigt. Ferner entfällt die Notwendigkeit des Vorsehens eines separaten Magnetrings.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das erfindungsgemäße Hohlrad durch Sintern hergestellt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauteile. Es zeigen:

1: Eine schematische perspektivische Ansicht eines nach dem ersten Aspekt der Erfindung ausgeführten Hohlrads;
2: eine schematische Schnittdarstellung des Hohlrads gemäß 1;
3: eine schematische Schnittansicht eines Teils des Hohlrads gemäß 1 im montierten Zustand;
4: eine schematische Seitenansicht eines Teils des des Hohlrads gemäß 1;
5: eine schematische perspektivische Ansicht eines nach dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgeführten Hohlrads;
6: eine schematische Schnittdarstellung des Hohlrads gemäß 5;
7: eine schematische Schnittansicht eines Teils des Hohlrads gemäß 5 im montierten Zustand; und
8: eine schematische Seitenansicht eines Teils des des Hohlrads gemäß 5.

Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und bezugnehmend auf die beigefügten 1, 2, 3 und 4 weist ein Hohlrad 1 eines Planetenradsatzes eines Automatgetriebes eines Kraftfahrzeugs an seinem Außendurchmesser eine erste und eine zweite Verzahnung 2, 3 auf, die unterschiedlich ausgeführt sind. Die erste Verzahnung 2 ist als Mitnahmeverzahnung für ein anderes Bauteil ausgeführt, wobei die zweite Verzahnung 3 als Signalgeberrad für einen hier nicht näher dargestellten Drehzahlsensor ausgebildet und vor der ersten Verzahnung 2 bearbeitet ist. Der Drehzahlsensor zur Erfassung der Drehzahl der zweiten Verzahnung 3 ist abtriebsseitig in der Nähe des Hohlrades 1 angeordnet.
Der Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen der zweiten Verzahnung 3 ist größer als der Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen der ersten Verzahnung 2. Die erste und zweite Verzahnung 2, 3 weisen die gleiche Anzahl an Zähnen auf, wobei gemäß der Erfindung die Mittellängsachse jedes Zahnes der ersten Verzahnung 2 zur Mittellängsachse jeweils eines Zahnes der zweiten Verzahnung 3 parallel verläuft.
Die Zahnflanken der Zähne der zweiten Verzahnung 3 bilden für eine bessere Sensierbarkeit jeweils einen Winkel a zur Zahnmittellinie 6, der vorzugsweise Werte zwischen 15 und 20° annehmen kann, wie anhand 4 veranschaulicht. Die zweite Verzahnung 3 ist radial betrachtet höher als die erste Verzahnung 2, wobei die Höhe der zweiten Verzahnung 3 über der ersten Verzahnung 2 beispielsweise 2 mm betragen kann.
Wie aus 3 ersichtlich, werden eine vorhandene Einhängung des Hohlrads 1 an einem Topf 4 zur Drehmomentübertragung und axialen Sicherung zwischen Hohlrad und Topf 4 sowie die Topfgeometrie nicht beeinträchtigt. In 3 ist ein Sprengring zur axialen Fixierung mit dem Bezugszeichen 5 versehen.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und bezugnehmend auf die beigefügten 5, 6, 7 und 8 weist ein Hohlrad 1 eines Planetenradsatzes eines Automatgetriebes eines Kraftfahrzeugs an seinem Außendurchmesser eine erste und eine zweite Verzahnung 2, 3 auf, die unterschiedlich ausgeführt sind. Die erste Verzahnung 2 ist als Mitnahmeverzahnung für ein anderes Bauteil ausgeführt, wobei die zweite Verzahnung 3 als Signalgeberrad für einen Drehzahlsensor 7 ausgebildet und zeitlich nach der ersten Verzahnung 2 bearbeitet ist. Der Drehzahlsensor 7 zur Erfassung der Drehzahl der zweiten Verzahnung 3 ist abtriebsseitig in der Nähe des Hohlrades 1 angeordnet.
Sowohl der Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen der ersten Verzahnung 2 als auch der Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen der zweiten Verzahnung 3 ist gleich. Die erste und zweite Verzahnung 2, 3 weisen die gleiche Anzahl an Zähnen auf, wobei gemäß der Erfindung die Mittellängsachse jedes Zahnes der ersten Verzahnung 2 zur Mittellängsachse jeweils eines Zahnes der zweiten Verzahnung 3 parallel verläuft. Folglich bilden die Verzahnungen 2, 3 jeweils gemeinsame Zahnlücken. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ragt der Zahnkopf der zweiten Verzahnung 3 etwa 2 bis 3 mm über den Zahnkopf der ersten Verzahnung 2 hinaus.
Wie aus 7 ersichtlich, werden eine vorhandene Einhängung des Hohlrads 1 an einem Topf 4 zur Drehmomentübertragung und axialen Sicherung zwischen Hohlrad 1 und Topf 4 sowie die Topfgeometrie nicht beeinträchtigt. In 7 ist ein Sprengring zur axialen Fixierung mit dem Bezugszeichen 5 versehen. Der Drehzahlsensor 7 wird durch ein im Getriebegehäuse 8 eingegossenes Fenster montiert.
Bezugszeichenliste

1: Hohlrad
2: erste Verzahnung
3: zweite Verzahnung
4: Topf
5: Sprengring
6: Zahnmittellinie
7: Drehzahlsensor
8: Getriebegehäuse
a: Winkel

Claims

Hohlrad (1) eines Planetenradsatzes eines Automatgetriebes eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (1) an seinem Außendurchmesser eine erste und eine zweite Verzahnung (2, 3) aufweist, die unterschiedlich ausgeführt sind, wobei die erste Verzahnung (2) als Mitnahmeverzahnung für ein anderes Bauteil ausgeführt ist, wobei die zweite Verzahnung (3) als Signalgeberrad für einen Drehzahlsensor ausgebildet und vor der ersten Verzahnung (2) bearbeitet ist, wobei die erste und zweite Verzahnung (2, 3) die gleiche Anzahl an Zähnen aufweisen und wobei die Mittellängsachse jedes Zahnes der ersten Verzahnung (2) parallel zur Mittellängsachse jeweils eines Zahnes der zweiten Verzahnung (3) verläuft.
Hohlrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen der zweiten Verzahnung (3) größer ist als der Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen der ersten Verzahnung (2).
Hohlrad (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnflanken der Zähne der zweiten Verzahnung (3) jeweils einen Winkel (a) zur Zahnmittellinie (6) bilden, der einen Wert zwischen 15 und 20° annimmt.
Hohlrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verzahnung (2) mittels Schlagdrehen hergestellt ist, und dass die zweite Verzahnung (3) mittels Wälzfräsen, Tubusräumen oder Schlagdrehen hergestellt ist.
Hohlrad (1) eines Planetenradsatzes eines Automatgetriebes eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (1) an seinem Außendurchmesser eine erste und eine zweite Verzahnung (2, 3) aufweist, die unterschiedlich ausgeführt sind, wobei die erste Verzahnung (2) als Mitnahmeverzahnung für ein anderes Bauteil ausgeführt ist, wobei die zweite Verzahnung (3) als Signalgeberrad für einen Drehzahlsensor (7) ausgebildet und zeitlich nach der ersten Verzahnung (2) bearbeitet ist, wobei die erste und zweite Verzahnung (2, 3) die gleiche Anzahl an Zähnen aufweisen und wobei die Mittellängsachse jedes Zahnes der ersten Verzahnung (2) parallel zur Mittellängsachse jeweils eines Zahnes der zweiten Verzahnung (3) verläuft.
Hohlrad (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen der ersten Verzahnung (2) als auch der Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen der zweiten Verzahnung (3) gleich ist, sodass die erste und zweite Verzahnung (2, 3) gemeinsame Zahnlücken ausbilden.
Hohlrad (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verzahnung (2) und die zweite Verzahnung (3) auf der gleichen Bearbeitungsmaschine mit dem gleichen Werkzeug in einem Konturzug der Zustellung des Werkzeugs zum Werkstück hergestellt sind.
Hohlrad (1) nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verzahnung (2) und die zweite Verzahnung (3) mit dem gleichen Fertigungsverfahren hergestellt sind.
Hohlrad (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beide Verzahnungen (2, 3) mittels beispielsweise Zahnformfräsen, Schlagdrehen - insbesondere Schlagzahnfräsen - oder Wälzfräsen hergestellt sind.
Hohlrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verzahnung (3) radial betrachtet höher als die erste Verzahnung (2) ist.
Hohlrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorhandene Einhängung des Hohlrads (1) an einem Topf (4) zur Drehmomentübertragung und die Topfgeometrie nicht beeinträchtigt werden.
Verfahren zur Herstellung eines Hohlrads (1) eines Planetenradsatzes eines Automatgetriebes eines Kraftfahrzeugs, wobei das Hohlrad (1) eine erste und eine zweite Verzahnung (2, 3) umfasst, die unterschiedlich ausgeführt sind, wobei die erste Verzahnung (2) als Mitnahmeverzahnung für ein anderes Bauteil ausgeführt ist und wobei die zweite Verzahnung (3) als Signalgeberrad für einen Drehzahlsensor ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verzahnung (3) vor der ersten Verzahnung (2) bearbeitet wird, wobei die erste Verzahnung (2) mittels Schlagdrehen hergestellt wird und die zweite Verzahnung (3) mittels Wälzfräsen, Tubusräumen oder Schlagdrehen hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (1) nach einem der Ansprüche 2, 3, 4, 10 oder 11 ausgeführt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Hohlrads (1) eines Planetenradsatzes eines Automatgetriebes eines Kraftfahrzeugs, wobei das Hohlrad (1) eine erste und eine zweite Verzahnung (2, 3) umfasst, die unterschiedlich ausgeführt sind, wobei die erste Verzahnung (2) als Mitnahmeverzahnung für ein anderes Bauteil ausgeführt ist und wobei die zweite Verzahnung (3) als Signalgeberrad für einen Drehzahlsensor (7) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verzahnung (3) zeitlich nach der als Mitnahmeverzahnung für ein anderes Bauteil ausgeführten ersten Verzahnung (2) bearbeitet wird, wobei beide Verzahnungen (2, 3) mit dem gleichen Fertigungsverfahren hergestellt sind.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass beide Verzahnungen (2, 3) mittels Zahnformfräsen, Schlagdrehen - insbesondere Schlagzahnfräsen - oder Wälzfräsen hergestellt sind.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11 ausgeführt ist.