DE102020204442B3

DE102020204442B3 - Getriebeanordnung mit einem Dämpfungselement

Info

Publication number: DE102020204442B3
Application number: DE102020204442.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schnabel
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2020-04-06
Filing date: 2020-04-06
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2040-04-07
Also published as: US20210310553A1; CN113494603A; CN113494603B; US11598404B2

Abstract

Getriebeanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug umfassend zumindest eine Welle (2), zumindest eine Getriebekomponente (3), wobei die Getriebekomponente (3) auf der Welle (2) angeordnet ist, zumindest eine Eingriffskomponente (4), die mit der Getriebekomponente (3) im Eingriff steht oder mit der Getriebekomponente (3) in Eingriff bringbar ist, sowie zumindest ein Dämpfungselement (5, 5'), wobei das Dämpfungselement (5, 5') zwischen der Getriebekomponente (3) und der Eingriffskomponente (4) und/oder zwischen der Getriebekomponente (3) und der Welle (2) funktionswirksam angeordnet ist, wobei das Dämpfungselement (5, 5') zumindest teilweise aus amorphem Metall gefertigt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug umfassend zumindest eine Welle, zumindest eine Getriebekomponente, wobei die Getriebekomponente auf der Welle angeordnet ist, zumindest eine Eingriffskomponente, die mit der Getriebekomponente im Eingriff steht oder mit der Getriebekomponente in Eingriff bringbar ist, sowie zumindest ein Dämpfungselement, wobei das Dämpfungselement zwischen der Getriebekomponente und der Eingriffskomponente und/oder zwischen der Getriebekomponente und der Welle funktionswirksam angeordnet ist.
Stand der Technik
In Getriebeanordnungen von Kraftfahrzeugen kommt es aufgrund unterschiedlichster Faktoren in diversen Situationen zu ungewollten Lastspitzen, die die beteiligten Bauteile unnötig mechanisch belasten. Als Beispiel für ein bekanntes Auftauchen solcher Lastspitzen ist ein konventioneller Parksperrenmechanismus zu nennen, bei dessen Aktuierung an einer Welle kurzzeitig hohe Drehmomentspitzen auftreten. Die dadurch verursachten mechanischen Belastungen sind wesentlich höher als die mechanischen Belastungen im herkömmlichen Betrieb und bedingen eine insbesondere in Bezug auf die Betriebszeit unnötig große bzw. stabile Auslegung von sämtlichen am Parksperrenmechanismus beteiligten Komponenten. Aber auch im Bereich herkömmlicher Zahnräder kann es zu hohen auf die Verzahnung der Zahnräder wirkenden Anlaufkräften und Lastspitzen während des Betriebs eines Kraftfahrzeuggetriebes kommen.
Das Dokument DE 101 43 386 A1 offenbart beispielsweise Parksperre für ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang, welche eine mit den Antriebsrädern in Wirkverbindung stehende Antriebswelle umfasst, die ein Eingriffsrad aufweist, welches durch ein Sperrelement beeinflussbar ist. Die Parksperre ist dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsrad zur Antriebswelle drehbar gelagert ist und zur Drehmitnahme mit einem zur Antriebswelle drehfesten Element in Wirkverbindung steht, wobei im Drehmomentweg zwischen dem Eingriffsrad und dem drehfesten Element mindestens ein elastisch deformierbares Element angeordnet ist, welches bei der Blockierung des Eingriffsrades durch das Sperrelement eine Restrotationsenergie des Antriebsstranges aufnehmen kann.
Das Dokument DE 10 2010 038 513 A1 beschreibt beispielsweise ein Fahrzeug mit einem Getriebe und einer Parksperreneinrichtung, die in einem Parkzustand des Fahrzeugs zum Sperren des Getriebes vorgesehen ist, wobei die Parksperreneinrichtung ein erstes Element mit mindestens einer ersten Wirkfläche und ein mit dem ersten Element zusammenwirkendes Sperrelement mit einer zweiten Wirkfläche aufweist. Das Sperrelement wirkt mit dem ersten Element derart zusammen, dass sich die Wirkflächen berühren. Mindestens eine der Wirkflächen ist mit einer reibungsarmen Beschichtung versehen.
Das Dokument DE 10 2013 204 174 A1 offenbart ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang, einer Parksperrenanordnung, die ein mit einer drehbaren Komponente des Antriebsstrangs verbundenes Klinkenrad und eine in Ausnehmungen des Klinkenrads einrastbare Sperrklinke aufweist, wobei das Klinkenrad ein aus mindestens zwei verschiedenen Werkstoffen aufgebautes Bauteil ist.
Weiterhin sind in diesem Zusammenhang die Druckschrift JP 2007-321 862 A und die Internetveröffentlichung „HERAEUS HANAU: Meilenstein der additiven Fertigung - Das weltweit größte Bauteil aus amorphen Metallen auf der Automate 2019. Hanau, 04.04.2019. URL:

„https://www.heraeus.com/de/group/products_and_solutions_group/additive_manuf acturing/press_and_news_3d/3dnews_1/04_amilestoneinadditivemanufacturing .html [abgerufen am 18.05.2020]" zu erwähnen.

Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung im Hinblick auf die oben genannte Problematik eine verbesserte Getriebeordnung anzugeben, die sich insbesondere durch einen bauraum- sowie kostenreduzierten Aufbau auszeichnet.
Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen ersten Anspruch gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß umfasst die Getriebeanordnung zumindest eine Welle, zumindest eine Getriebekomponente, zumindest eine Eingriffskomponente sowie zumindest ein Dämpfungselement.
Die Getriebekomponente ist erfindungsgemäß auf der Welle angeordnet.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung steht die Eingriffskomponente mit der Getriebekomponente im Eingriff oder ist mit dieser in Eingriff bringbar.
Das Dämpfungselement ist erfindungsgemäß zwischen der Getriebekomponente und der Eingriffskomponente und/oder zwischen der Getriebekomponente und der Welle funktionswirksam angeordnet.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist das Dämpfungselement zumindest teilweise aus amorphem Metall gefertigt.
Das Dämpfungselement kann als separates Bauteil, einteilig mit der Getriebekomponente oder einteilig mit der Eingriffskomponente ausgeführt sein. Ist das Dämpfungselement als separates Bauteil ausgeführt ist es entweder reversibel oder irreversibel mit der Getriebekomponente und/oder der Eingriffskomponente verbunden. Unter einer „reversiblen Verbindung“ ist in diesem Zusammenhang eine weitestgehend ohne mechanische Destruktion lösbare Verbindung, wie beispielsweise eine Steckverbindung zu verstehen. Unter einer „irreversiblen Verbindung“ ist in diesem Zusammenhang eine nicht lösbare Verbindung, wie beispielsweise eine Verklebung der Bauteile, zu verstehen. Unter einer einteiligen Ausführung des Dämpfungselements mit der Getriebekomponente und/der der Eingriffskomponente ist in diesem Zusammenhang die teilweise wie auch vollständige Ausführung der Getriebekomponente und/oder der Eingriffskomponente aus amorphen Metall zu verstehen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante weist die Getriebeanordnung einen Parksperrenmechanismus auf, wobei der Parksperrenmechanismus ein auf einer Getriebeabtriebswelle fest angeordnetes Parksperrenrad und eine Parksperrenklinke umfasst. In diesem Zusammenhang stellt die Getriebeabtriebswelle die Welle der Getriebeanordnung, das Parksperrenrad die Getriebekomponente und die Parksperrenklinke die Eingriffskomponente dar. Das Parksperrenrad ist fest, d.h. drehfest und axial fest, auf der Getriebeabtriebswelle angeordnet. Die Parksperrenklinke ist verschwenkbar gelagert, beispielsweise auf einer an einem Getriebegehäuse festgelegten Achse, und kann bei Aktivierung des Parksperrenmechanismus mit dem Parksperrenrad in eine Sperrstellung gebracht werden. Wird die Parksperrenklinke mit dem Parksperrenrad in Sperrstellung gebracht, ist die Getriebeabtriebswelle blockiert und kann nicht weiterdrehen. Das Dämpfungselement ist bevorzugt zwischen der Parksperrenklinke und dem Parksperrenrad und/oder zwischen dem Parksperrenrad und der Getriebeabtriebswelle funktionswirksam angeordnet.
Das Dämpfungselement kann als separates Bauteil, einteilig mit dem Parksperrenrad oder einteilig mit der Parksperrenklinke ausgeführt sein.
Durch die Ausbildung der Getriebeanordnung, insbesondere die Anordnung und Ausbildung des Dämpfungselements, ist es möglich eine Getriebeanordnung zu gestalten, die sich durch eine erhöhte Lebensdauer durch Reduzierung der mechanischen Belastungen und im Betrieb auftretenden Lastspitzen an der drehmomentübertragenden Komponente und der Welle auszeichnet. Insbesondere kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Getriebeanordnung auf eine in Bezug auf die Festigkeit bzw. die geometrischen Maße eine unnötig große Auslegung der drehmomentübertragenden Komponente und der Welle verzichtet werden. Derart kann ein kompakterer und somit bauraumoptimierter Aufbau realisiert werden. Durch die zumindest teilweise Fertigung des Dämpfungselements aus amorphem Metall weist dieses eine hohe Festigkeit und gute Rückstelleigenschaften auf. Weiterhin ist dadurch eine flexible Formgebung möglich - amorphes Metall kann nämlich in einer Art Spritzgussprozess verarbeitet werden - und das Dämpfungselement kann in der Fertigung auf einfache Art und Weise konstruktiv auf die gewünschte Dämpfungseigenschaft ausgelegt werden. Weiterhin ermöglicht der an ein Spritzgussverfahren angelehnte Prozess ein Auf- bzw. Einbringen des amorphen Metalls in Komponenten, die aus herkömmlichen Metallen hergestellt sind. So kann beispielsweise ein Teil der Getriebekomponente oder ein Teil der Eingriffskomponente aus amorphen Metall ausgeführt werden.
Figurenliste
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Getriebeanordnung mit einem Parksperrenmechanismus.
2a zeigt eine schematische Darstellung eines Parksperrenrads gemäß 1 mit einem Dämpfungselement.
2b zeigt eine Schnittansicht eines Parksperrenrads gemäß 2a entlang der Schnittebene A-A.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Parksperrenklinke gemäß 1 mit einem Dämpfungselement.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In 1 ist schematisch ein Parksperrenmechanismus 6 dargestellt. Der Parksperrenmechanismus 6 ist Teil einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 1 eines Kraftfahrzeugs.
Die Getriebeanordnung 1 umfasst eine Welle 2, eine Getriebekomponente 3, eine Eingriffskomponente 4 sowie zwei Dämpfungselemente 5, 5'.
Die in 1 dargestellte Welle 2 stellt eine Getriebeabtriebswelle 8 der Getriebeanordnung 1 dar. Der Parksperrenmechanismus 6 weist ein auf der Getriebeabtriebswelle 8 fest angeordnetes Parksperrenrad 7 und eine Parksperrenklinke 9 auf. In diesem Zusammenhang stellt das Parksperrenrad 7 die Getriebekomponente 3 und die Parksperrenklinke 9 die Eingriffskomponente 4 dar. Das Parksperrenrad 7 ist fest, d.h. drehfest und axial fest, auf der Getriebeabtriebswelle 8 angeordnet. Die Parksperrenklinke 9 ist verschwenkbar auf einer an einem Getriebegehäuse festgelegten Achse gelagert und kann bei Aktivierung des Parksperrenmechanismus 6 mit dem Parksperrenrad 7 in eine Sperrstellung gebracht werden. Wird die Parksperrenklinke 9 mit dem Parksperrenrad 7 in Sperrstellung gebracht, ist die Getriebeabtriebswelle 8 blockiert und kann nicht weiterdrehen. Eines der beiden Dämpfungselemente 5 ist zwischen der Parksperrenklinke 9 und dem Parksperrenrad 7 funktionswirksam angeordnet. Dazu ist das Dämpfungselement 5 an der Parksperrenklinke 9 angeordnet (3).
Das andere Dämpfungselement 5' ist zwischen dem Parksperrenrad 7 und der Getriebeabtriebswelle 8 funktionswirksam angeordnet. Dazu ist das Dämpfungselement 5' an dem Parksperrenrad 7 angeordnet (2).
Bezugszeichenliste

1: Getriebeanordnung
2: Welle
3: Getriebekomponente
4: Eingriffskomponente
5, 5': Dämpfungselement
6: Parksperrenmechanismus
7: Parksperrenrad
8: Getriebeabtriebswelle
9: Parksperrenklinke

Claims

Getriebeanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug umfassend - zumindest eine Welle (2), - zumindest eine Getriebekomponente (3), wobei die Getriebekomponente (3) auf der Welle (2) angeordnet ist, - zumindest eine Eingriffskomponente (4), die mit der Getriebekomponente (3) im Eingriff steht oder mit der Getriebekomponente (3) in Eingriff bringbar ist, sowie - zumindest ein Dämpfungselement (5, 5'), wobei das Dämpfungselement (5, 5') zwischen der Getriebekomponente (3) und der Eingriffskomponente (4) und/oder zwischen der Getriebekomponente (3) und der Welle (2) funktionswirksam angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (5, 5') zumindest teilweise aus amorphem Metall gefertigt ist.
Getriebeanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (5) als separates Bauteil, einteilig mit der Getriebekomponente (3) oder einteilig mit der Eingriffskomponente (4) ausgeführt ist.
Getriebeanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Getriebeanordnung (1) einen Parksperrenmechanismus (6) aufweist, wobei der Parksperrenmechanismus (6) ein Parksperrenrad (7), das fest auf einer Getriebeabtriebswelle (8) angeordnet ist, eine Parksperrenklinke (9), die verschwenkbar an einer festgelegten Achse angeordnet ist und mit dem Parksperrenrad (7) in eine Sperrstellung bringbar ist, aufweist, wobei das Dämpfungselement (5, 5') zwischen der Parksperrenklinke (9) und dem Parksperrenrad (7) und/oder zwischen dem Parksperrenrad (7) und der Getriebeabtriebswelle (8) funktionswirksam angeordnet ist.
Getriebeanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (5, 5') als separates Bauteil, einteilig mit dem Parksperrenrad (7) oder einteilig mit der Parksperrenklinke (9) ausgeführt ist.