DE102019121275A1

DE102019121275A1 - Getriebeanordnung

Info

Publication number: DE102019121275A1
Application number: DE102019121275.8A
Authority: DE
Inventors: Erik Orel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-08-07
Filing date: 2019-08-07
Publication date: 2021-02-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung zur Übertragung einer Antriebsleistung eines Kraftfahrzeuges, umfassend eine beidseits über je ein Wälzlager (2, 3) gelagerte Zwischenwelle (1), an der zumindest ein erstes Zahnrad (7) und ein zweites Zahnrad () zur Bildung einer Zahnradstufe angeordnet sind, wobei da erste Zahnrad (7) einen gegenüber dem zweiten Zahnrad (13) größeren Durchmesser aufweist und über eine Welle-Nabe-Verbindung lösbar auf die Zwischenwelle (1) aufsteckbar ist, wobei im montierten Zustand eine erste Zahnradseitenfläche (8) des ersten Zahnrads (7) an einem Anschlagabsatz (9) der Zwischenwelle (1) zur Anlage kommt, wobei zur Sicherung der lösbaren Verbindung des ersten Zahnrades (7) mit der Zwischenwelle (1) eine ringscheibenförmige Sicherungsmutter (10) vorgesehen ist, die über ein Innengewinde (16) auf ein hiermit zusammenwirkendes und axial benachbart zur Welle-Nabe-Verbindung an der Zwischenwelle (1) ausgebildetes Außengewinde (15) derart aufschraubbar ist, dass die Sicherungsmutter (10) im montierten Zustand vollständig von einer hiermit korrespondierenden ringscheibenförmigen Ausnehmung (11) in einer zweiten Zahnradseitenfläche (12) des ersten Zahnrads (7) aufgenommen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung zur Übertragung einer Antriebsleistung eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine beidseits über je ein Wälzlager gelagerte Zwischenwelle, an der zumindest ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad zur Bildung einer Zahnradstufe angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad einen gegenüber dem zweiten Zahnrad größeren Durchmesser aufweist und über eine Welle-Nabe-Verbindung lösbar auf die Zwischenwelle aufsteckbar ist, wobei im montierten Zustand eine erste Zahnradseitenfläche des ersten Zahnrads an einem Anschlagabsatz der Zwischenwelle zur Anlage kommt.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die Kraftfahrzeugtechnik. Kraftfahrzeuggetriebe bestehen gewöhnlich aus einer Mehrzahl von Zahnräder tragenden Wellen, wovon gewöhnlich eine Eingangswelle, mindestens eine Zwischenwelle und mindestens eine Ausgangswelle vorhanden sind. Eine Zwischenwelle der hier interessierenden Art ist gewöhnlich beidseits wälzgelagert und bildet mindestens eine Zahnradstufe aus, wobei die Zahnräder entweder einstückig oder lösbar drehfest mit der Welle verbunden sind oder über beispielsweise Kupplungen oder andere Mechanismen feststellbar sind. Wird im Rahmen einer derartigen Getriebeanordnung ein Zahnrad über eine drehfeste Welle-Nabe-Verbindung lösbar auf eine Zwischenwelle aufgesteckt, so ist die Verbindung auch axial zu sichern, weil in der Regel schräg verzahnte Zahnräder zum Einsatz kommen. Die vorliegende Erfindung widmet sich dieser Thematik.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2018 100 649 A1 geht eine Getriebeanordnung hervor, welche mit einem Ravigneaux-Satz an Zahnrädern ausgestattet ist. Dabei steht unter anderem eine Abtriebswelle mit einer Zwischenwelle im Eingriff, wobei die Zwischenwelle weiterhin mit einer Achswelle zusammenwirkt. Die besagte Zwischenwelle umfasst ein erstes Zahnrad sowie ein zweites Zahnrad, welche eine Zahnradstufe ausbilden. Hierfür sind beide Zahnräder drehfest mit der Zwischenwelle verbunden. Das abtriebsseitige Zahnrad weist einen kleineren Durchmesser als das antriebsseitige Zahnrad auf.
Gemäß des allgemeinen bekannten Standes der Technik kommt zur axialen Sicherung einer lösbaren Verbindung eines Zahnrads auf einer Welle beispielsweise ein Sprengring zum Einsatz, welcher an der einem Anschlagabsatz der Welle gegenüberliegenden Zahnradseitenflanke in einer Umfangsnut montiert wird und hierfür einen zumindest der Nutbreite entsprechenden axialen Bauraum beansprucht. Neben einer solchen lösbaren Sicherung einer Welle-Nabe-Verbindung kommen auch unlösbare Sicherungen zum Einsatz, wie beispielsweise eine Presspassung oder eine Schweißnaht, welche das Zahnrad mit der Welle stoffschlüssig verbindet. In diesem Fall kann die Schweißnaht auch innerhalb einer radialen Schweißnahtnut an der betreffenden Zahnradseitenflanke versteckt untergebracht werden, so dass hierdurch zwar kein zusätzlicher axialer Bauraum beansprucht wird, jedoch ein entsprechend höherer fertigungstechnischer Aufwand durch die Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung entsteht.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Getriebeanordnung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass ein per Welle-Nabe-Verbindung lösbar auf einer Zwischenwelle montiertes Zahnrad in fertigungstechnisch einfacher Weise und bauraumsparend axial gesichert ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird ausgehend von einer Getriebeanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Hinsichtlich eines die Getriebeanordnung umfassenden Kraftfahrzeugs wird auf Anspruch 10 verwiesen. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass zur Sicherung der lösbaren Verbindung eines Zahnrads relativ größeren Durchmessers mit einer Zwischenwelle eine ringscheibenförmige Sicherungsmutter vorgesehen ist, die über ein Innengewinde auf ein hiermit zusammenwirkendes und axial benachbart zur Welle-Nabe-Verbindung an der Zwischenwelle ausgebildetes Außengewinde derart aufschraubbar ist, dass die Sicherungsmutter im montierten Zustand vollständig von einer hiermit korrespondierenden ringscheibenförmigen Ausnehmung in der zugeordneten Zahnradseitenfläche des ersten Zahnrads aufgenommen ist. Mit anderen Worten wird hierdurch also die Sicherungsmutter in Axialrichtung vollständig im Zahnrad versenkt.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass neben der Zahnradbreite kein zusätzlicher axialer Bauraum für die Zahnradsicherung, also die Sicherung der lösbaren Welle-Nabe-Verbindung, erforderlich ist. Die Sicherung ist durch einfaches Aufschrauben auf das hierfür vorgesehene Außengewinde der Welle durchführbar, was auch im Rahmen eines automatisierten Fertigungsschritts erfolgen kann. Im Prinzip kombiniert die erfindungsgemäße Lösung eine lösbare Welle-Nabe-Verbindung zur Drehmomentübertragung mit einer speziell angeordneten Schraubverbindung zur Verbindungssicherung, welche insbesondere die infolge einer Schrägverzahnung auftretenden hohen Axialkraftanteile zuverlässig abfangen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die ringscheibenförmige Mutter eine hohlzylindrische Hüllgeometrie auf, deren Zylinderhöhe um ein Mehrfaches kleiner als der Zylinderinnen- und Zylinderaußendurchmesser ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass die Sicherungsmutter besonders flachbauend ausfällt, so dass sich diese auch in Zahnräder mit geringer Zahnradbreite flankenseitig versenken lässt, ohne die Welle-Nabe-Verbindung wesentlich zu schwächen. Innerhalb der Hüllgeometrie können Formabweichungen, wie Fasen, Gewinde, Ausnehmungen und dergleichen vorhanden sein.
Vorzugsweise sollte das zweite Zahnrad kleineren Durchmessers direkt an der Zwischenwelle angeformt sein. Dabei braucht die Verzahnung nur hinreichend über die sonstige Wellenaußenfläche hervorstehen. Die Zwischenwelle ist vorzugsweise in Kombination mit diesem zweiten Zahnrad als Hohlwelle ausgebildet, so dass sich insgesamt eine materialsparende Konstruktion aus Welle mit kleinerem zweiten Zahnrad ergibt.
Gemäß einer die Erfindung weiter verbessernden Maßnahme ist vorgesehen, dass die Zwischenwelle zur beidseitigen Wälzlagerung je endseitig mit konischen, sich jeweils in Richtung Wellenende verjüngenden Laufbahnabschnitten einer vorzugsweise Kegelrollenlagerung ausgestattet ist, worauf die Wälzkörper abrollen. Um einen in Axialrichtung bauraumsparenden Aufbau zu erzielen, sollte der konische Laufbahnabschnitt direkt axial benachbart zum Außengewinde der Zwischenwelle angeordnet sein. Am anderen Ende der Zwischenwelle sollte der Laufbahnabschnitt direkt axial benachbart zum ersten Zahnrad angeordnet sein, falls keine weiteren Zahnräder oder dergleichen vorgesehen sind. Daneben ist es auch möglich, die Wellenenden konventionell zylindrisch auszubilden und mit Standard-Wälzlagern zu bestücken.
Eine weitere optionale Maßnahme zur Reduzierung der axialen Baulänge besteht darin, dass der Anschlagabsatz für das auf die Zwischenwelle aufsteckbare erste, größere Zahnrad direkt durch die zugeordnete Flankenseite des zweiten Zahnrads ausgebildet ist. Hierdurch schließt sich die Verzahnungsbreite des ersten Zahnrads direkt an die Verzahnungsbreite des zweiten Zahnrads an.
Die Welle-Nabe-Verbindung zwischen dem ersten Zahnrad und der Zwischenwelle kann verschiedenartig ausgeführt sein. So kommt beispielsweise eine formschlüssige Keilverzahnung, Nut-Feder-Verbindung oder dergleichen infrage. Alternativ hierzu kann die Welle-Nabe-Verbindung auch kraftschlüssig erfolgen, beispielsweise als Pressverbindung. Ferner sind auch kombinierte form-/kraftschlüssige Verbindungen denkbar.
Figurenliste
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung näher dargestellt. Es zeigt:

1 einen Längsschnitt durch eine Getriebeanordnung zur Übertragung einer Antriebsleistung, die hier in Form einer Zwischenwelle ausgeführt ist,
2 eine perspektivische Ansicht der Zwischenwelle mit direkt hieran ausgebildetem Zahnrad kleineren Durchmessers, und
3 eine perspektivische Ansicht einer ringscheibenförmigen Sicherungsmutter zur Befestigung eines Zahnrads größeren Durchmessers auf der Zwischenwelle.

Gemäß 1 ist eine als Hohlwelle ausgebildete Zwischenwelle 1 einer - hier nicht weiter dargestellten - Getriebeanordnung über je ein Wälzlager 2 und 3 endseitig gelagert. Die beiden Wälzlager 2 und 3 sind als Kegelrollenlager ausgebildet, wobei die Wälzkörper 4 (exemplarisch) nicht mit jeweiligen Lagerinnenringen zusammenwirken, sondern direkt an jeweils in Richtung Wellenende sich verjüngende Laufbahnabschnitte 5 bzw. 6 abrollen.
Auf die Zwischenwelle 1 ist ein erstes Zahnrad 7 per lösbarer formschlüssiger Welle-Nabe-Verbindung aufgesteckt. Dabei kommt im dargestellten montierten Zustand eine erste Zahnradseitenfläche 8 des ersten Zahnrads 7 an einem Anschlagabsatz 9 der Zwischenwelle 1 zur Anlage.
Zur Sicherung der Welle-Nabe-Verbindung des ersten Zahnrads 7 mit der Zwischenwelle 1 dient eine ringscheibenförmige Sicherungsmutter 10, welche auf die Zwischenwelle 1 derart aufgeschraubt ist, dass diese im dargestellten montierten Zustand vollständig von einer hiermit korrespondierenden ringscheibenförmigen Ausnehmung 11 in der zweiten Zahnradseitenfläche 12 des ersten Zahnrads 7 aufgenommen ist.
Direkt axial benachbart zu dem auf diese Weise auf der Zwischenwelle 1 montierten ersten Zahnrad 7 ist ein zweites Zahnrad 13 platziert, das im Gegensatz zum ersten Zahnrad 7 direkt an der Zwischenwelle 1 angeformt ist, mit diesem also ein einstückiges Bauteil bildet. In dieser Konfiguration ist der Anschlagabsatz 9 der Zwischenwelle 1 durch die zum ersten Zahnrad 7 benachbarte Flankenseite des zweiten Zahnrads 13 ausgebildet.
Gemäß 2 ist die Welle-Nabe-Verbindung zwischen dem - hier nicht dargestellten - Zahnrad 7 und der Zwischenwelle 1 über einen Keilverzahnungsabschnitt 14 an der Welle 1 realisiert. Der Keilverzahnungsabschnitt 14 schließt sich in Axialrichtung direkt an der besagten absatzbildenden Flankenseite des zweiten Zahnrads 13 an. An der gegenüberliegenden Flankenseite des Zahnrads 13 schließt sich direkt der konische Laufbahnabschnitt 6 an. Der andere konische Laufbahnabschnitt 5 befindet sich am gegenüberliegenden Wellenende, woran sich wiederum direkt ein Außengewinde 15 anschließt, welches der - hier nicht dargestellten - ringscheibenförmigen Sicherungsmutter 10 zugeordnet ist.
Gemäß 3 ist die ringscheibenförmige Sicherungsmutter 10 mit einem zum vorstehend erwähnten Außengewinde 15 korrespondierenden Innengewinde 16 ausgestattet. Zusätzlich weist die Sicherungsmutter 10 an einer außenliegenden Flankenseite mehrere Ausnehmungen 17 zum Eingriff eines - hier nicht dargestellten - Schraubwerkzeugs auf.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, dass mehr als zwei Zahnräder auf einer Zwischenwelle dem vorstehend beschriebenen Prinzip folgend angeordnet sind. Ferner kann die Erfindung auch auf andere Zahnradstufen, welche nicht an eine Zwischenwelle gebunden sind, angewendet werden. Schließlich kann die Welle-Nabe-Verbindung zwischen dem Zahnrad größeren Durchmessers und der Zwischenwelle auch auf eine andere Art ausgeführt sein, beispielsweise als formschlüssige Nut-Feder-Verbindung, kraftschlüssige Pressverbindung oder als eine Kombination zwischen formschlüssiger und kraftschlüssiger Wellenverbindung.
Bezugszeichenliste

1: Zwischenwelle
2: erstes Wälzlager
3: zweites Wälzlager
4: Wälzkörper
5: erster Laufbahnabschnitt
6: zweiter Laufbahnabschnitt
7: erstes Zahnrad
8: erste Zahnradseitenfläche
9: Anschlagabsatz
10: Sicherungsmutter
11: Ausnehmung
12: zweite Zahnradseitenfläche
13: zweites Zahnrad
14: Verzahnungsabschnitt
15: Außengewinde
16: Innengewinde
17: Ausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018100649 A1 [0003]

Claims

Getriebeanordnung zur Übertragung einer Antriebsleistung eines Kraftfahrzeuges, umfassend eine beidseits über je ein Wälzlager (2, 3) gelagerte Zwischenwelle (1), an der zumindest ein erstes Zahnrad (7) und ein zweites Zahnrad () zur Bildung einer Zahnradstufe angeordnet sind, wobei da erste Zahnrad (7) einen gegenüber dem zweiten Zahnrad (13) größeren Durchmesser aufweist und über eine Welle-Nabe-Verbindung lösbar auf die Zwischenwelle (1) aufsteckbar ist, wobei im montierten Zustand eine erste Zahnradseitenfläche (8) des ersten Zahnrads (7) an einem Anschlagabsatz (9) der Zwischenwelle (1) zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherung der lösbaren Verbindung des ersten Zahnrades (7) mit der Zwischenwelle (1) eine ringscheibenförmige Sicherungsmutter (10) vorgesehen ist, die über ein Innengewinde (16) auf ein hiermit zusammenwirkendes und axial benachbart zur Welle-Nabe-Verbindung an der Zwischenwelle (1) ausgebildetes Außengewinde (15) derart aufschraubbar ist, dass die Sicherungsmutter (10) im montierten Zustand vollständig von einer hiermit korrespondierenden ringscheibenförmigen Ausnehmung (11) in einer zweiten Zahnradseitenfläche (12) des ersten Zahnrads (7) aufgenommen ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringscheibenförmige Sicherungsmutter (10) eine hohlzylindrische Hüllgeometrie aufweist, deren Zylinderhöhe um ein Mehrfaches kleiner als der Zylinderinnen- und Zylinderaußendurchmesser ausgebildet ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad (13) direkt an der Zwischenwelle (1) angeformt ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (1) als eine Hohlwelle ausgebildet ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (1) zur beidseitigen Wälzlagerung je endseitig mit konischen, sich jeweils in Richtung Wellenende verjüngenden Laufbahnabschnitten (5, 6) einer Kegelrollenlagerung ausgestattet ist, worauf die Wälzkörper (4) abrollen.
Getriebeanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der eine konische Laufbahnabschnitt (5) direkt axial benachbart zum Außengewinde (15) der Zwischenwelle (1) angeordnet ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagabsatz (9) der Zwischenwelle (1) durch eine Flankenseite des zweiten Zahnrades (13) ausgebildet ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle-Nabe-Verbindung zwischen dem ersten Zahnrad (7) und der Zwischenwelle (1) formschlüssig als Keilverzahnung oder als Nut-Feder-Verbindung ausgebildet ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle-Nabe-Verbindung zwischen dem ersten Zahnrad (7) und der Zwischenwelle (1) kraftschlüssig als Pressverbindung ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug mit einer Getriebeanordnung zur Übertragung einer Antriebsleistung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.