DE102021114140A1

DE102021114140A1 - Getriebewelle und Aktuator mit einer solchen Getriebewelle

Info

Publication number: DE102021114140A1
Application number: DE102021114140.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Reuther; Oliver Steffen
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-06-01
Filing date: 2021-06-01
Publication date: 2022-12-01

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Getriebewelle (5) mit einer Antriebswelle (6) und einem damit in Antriebsmoment übertragender Verbindung stehenden Antriebsrad (7), das mittels einer Schnappverbindung axial mit der Antriebswelle verrastet ist. Die Schnappverbindung soll antriebsmomentfrei sein.Vorgeschlagen ist ferner ein Aktuator mit einer solchen Getriebewelle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebewelle mit einer Antriebswelle und einem damit in Antriebsmoment übertragender Verbindung stehenden Antriebsrad, das mittels einer Schnappverbindung axial mit der Antriebswelle verrastet ist. Die Erfindung betrifft außerdem einen Aktuator mit einer solchen Getriebewelle.
Welle-Nabe-Verbindungen sind in zahlreichen konstruktiven Ausgestaltungen bekannt. Ein mittels einer Schnappverbindung mit einer Antriebswelle verrastetes Antriebsrad ist aus der DE 10 2018 132 733 A1 bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebewelle bzw. einen Aktuator mit einer solchen Getriebewelle mit einer konstruktiv verbesserten Welle-Nabe-Verbindung der eingangs genannten Art anzugeben.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Schnappverbindung antriebsmomentfrei ist. Mit anderen Worten umfasst die Welle-Nabe-Verbindung der Antriebswelle mit dem Antriebsrad einen umfänglich wirkenden ersten Verbindungsteil, der das Antriebsmoment im Wesentlichen vollständig überträgt, und die Schnappverbindung als axial wirkenden zweiten Verbindungsteil, der das Antriebsrad axial an der Antriebswelle fixiert, aber an der Übertragung des Antriebsmoments nicht oder allenfalls nur unwesentlich beteiligt ist. Die aus dem zuvor zitierten SdT bekannte Schnappverbindung besteht demgegenüber aus dem tangentialen Eingriff einer Rippe am Antriebsrad in eine Nut an der Antriebswelle und ist aufgrund dieses umfänglichen Formschluss' zwangsweise auch an der Antriebsmomentübertragung beteiligt. Durch die erfindungsgemäße Entkopplung der Schnappverbindung von der Übertragung des Antriebsmoments lassen sich die Funktionen der Welle-Nabe-Verbindung, nämlich die Antriebsmomentübertragung einerseits und der Axialkraftübertragung andererseits konstruktiv bestmöglich realisieren. Dies gilt insbesondere für eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Antriebswelle und das Antriebsrad Kunststoffteile sind und eine - wie im SdT nennenswert hohe - Antriebsmomentübertragung via Schnappverbindung zu deren vorzeitigem Ermüdungsverschleiß führen kann.
Die abhängigen Patentansprüche sind jeweils Gegenstand weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen:

1 einen erfindungsgemäßen Aktuator bei geöffnetem Aktuatorgehäuse in perspektivischer Darstellung;
2 den Schnitt I-I gemäß 1;
3 das Antriebsrad einer erfindungsgemäßen Getriebewelle in Draufsicht;
4 das Antriebsrad gemäß 3 in Unteransicht;
5 den das Antriebsrad gemäß 3 aufnehmenden Endabschnitt der Antriebswelle.

Der in 1 dargestellte Aktuator ist Teil eines Kühlmittelreglers im Kühlkreislauf eines elektrisch und/oder verbrennungsmotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs. Der bei geöffnetem Aktuatorgehäuse 1 dargestellte Aktuator umfasst einen Elektromotor 2, dessen Motorwelle 3 über ein mehrstufiges Übersetzungsgetriebe 4 einen hier nicht dargestellten Drehschieber des Kühlmittelreglers zwischen dessen Drehpositionen verstellt. Das Übersetzungsgetriebe 4 umfasst eine Schneckengetriebestufe und zwei Stirnradgetriebestufen und treibt die Getriebewelle 5 des Drehschiebers mit hoher Übersetzung an. Die Getriebewelle 5 umfasst eine Antriebswelle 6 und ein damit verbundenes Antriebsrad 7, das entsprechend als Stirnrad ausgebildet ist. Nachfolgend sei die erfindungsgemäße Welle-Nabe-Verbindung des Antriebsrads 7 mit der Antriebswelle 6 anhand der 2 bis 5 erläutert.
Das Antriebsrad 7 und die Antriebswelle 6 sind im Spritzgussverfahren hergestellte Kunststoffteile aus jeweils glasfaserverstärktem Polyamid (PA) bzw. Polyphenylensulfid (PPS). Das Antriebsrad 7, das ein mit dem Kunststoff umspritztes Target 8 eines Drehwinkelsensors zur Positionserfassung des Drehschiebers umfasst, ist auf einen Endabschnitt der Antriebswelle 6 aufgesteckt und axial mit diesem verrastet. Die Übertragung des Antriebsmoments zwischen dem Antriebsrad 7 und der Antriebswelle 6 erfolgt rein formschlüssig und vollständig über eine Feder-Nut-Verbindung mit einer oder einer Mehrzahl von Federn 9 und einer bzw. einer Mehrzahl von Nuten 10, in die die Federn 9 verdrehspielfrei oder allenfalls verdrehspielarm eingreifen. Vorliegend ist die Feder-Nut-Verbindung aus drei Federn 9, die umfänglich gleichmäßig verteilt am Antriebsrad 7 angespritzt sind, und drei dazu korrespondierenden Nuten 10 gebildet, die an der Antriebswelle 6 eingeformt sind. In alternativer Umkehrung können die Federn Teil der Antriebswelle und die Nuten Teil des Antriebsrads sein.
Die das Antriebsrad 7 auf der Antriebswelle 6 axial verrastende Schnappverbindung ist von der Antriebsmomentübertragung mittels der Feder-Nut-Verbindung im Wesentlichen vollständig entkoppelt und dementsprechend antriebsmomentfrei. Die Schnappverbindung ist durch eine oder eine Mehrzahl von Ausnehmungen 11 und einen oder eine Mehrzahl mit Radialspiel darin eingreifender Schnapphaken 12 gebildet, die zur Drehachse 13 hin geneigt sind und deren axial freie Enden 14 jeweils stirnseitig gegen eine axiale Wand 15 der Ausnehmungen 11 anschlagen und somit das Abziehen des Antriebsrads 7 von der Antriebswelle 6 verhindern. Ein (in die entgegengesetzte Axialrichtung) weitergehendes Aufstecken des Antriebsrads 7 auf die Antriebswelle 6 wird durch stirnseitiges Anschlagen des Antriebsrads 7 gegen die Stirnseite der Antriebswelle 6 verhindert.
Die Schnapphaken 12 sind an der Übertragung des Antriebsmoments nicht beteiligt, da sie bei einer (nicht möglichen) Relativverdrehung zwischen dem Antriebsrad 7 und der Antriebswelle 6 in radialer Richtung elastisch ausweichen würden, nachdem das Radialspiel zwischen den Schnapphaken 12 und den Ausnehmungen 11 aufgebraucht ist. Vorliegend ist die Mehrzahl der Ausnehmungen 11 und Schnapphaken 12 mit der Mehrzahl der Nuten 10 und Federn 9 identisch: Die Schnappverbindung ist aus (ebenfalls) drei Schnapphaken 12, die umfänglich gleichmäßig verteilt und winkelhalbierend zur Feder-Nut-Verbindung am Antriebsrad 7 angespritzt sind, und drei dazu korrespondierenden Ausnehmungen 11 gebildet, die an der Antriebswelle 6 eingeformt sind. In alternativer Umkehrung können die Schnapphaken Teil der Antriebswelle und die Ausnehmungen Teil des Antriebsrads sein. Die umfängliche Anordnung der Feder-Nut-Verbindung und der Schnappverbindung erlaubt es, das Antriebsrad 7 in drei umfänglich jeweils um 120° versetzten Positionen auf der Antriebswelle 6 zu befestigen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018132733 A1 [0002]

Claims

Getriebewelle (5) mit einer Antriebswelle (6) und einem damit in Antriebsmoment übertragender Verbindung stehenden Antriebsrad (7), das mittels einer Schnappverbindung axial mit der Antriebswelle (6) verrastet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappverbindung antriebsmomentfrei ist.
Getriebewelle (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappverbindung durch eine Ausnehmung (11) und einen darin eingreifenden Schnapphaken (12) gebildet ist, dessen axial freies Ende (14) gegen eine axiale Wand (15) der Ausnehmung (11) anschlägt.
Getriebewelle (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (6) und das Antriebsrad (7) Kunststoffteile sind.
Getriebewelle (5) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (7) ein mit dem Kunststoff umspritztes Target (8) eines Drehwinkelsensors umfasst.
Getriebewelle (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die das Antriebsmoment übertragende Verbindung formschlüssig ist.
Getriebewelle (5) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlussverbindung durch eine Nut (10) und eine darin eingreifende Feder (9) gebildet ist.
Getriebewelle (5) nach Anspruch 6 soweit auf Anspruch 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappverbindung eine umfänglich gleichmäßig verteilte Mehrzahl der Ausnehmungen (11) und Schnapphaken (12) umfasst und dass die Formschlussverbindung eine umfänglich gleichmäßig verteilte Mehrzahl der Nuten (10) und Federn (9) umfasst.
Getriebewelle (5) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnapphaken (12) und Federn (9) jeweils Teil des Antriebsrads (7) sind.
Getriebewelle (5) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Ausnehmungen (11) und Schnapphaken (12) mit der Mehrzahl der Nuten (10) und Federn (9) identisch ist.
Aktuator, umfassend: - einen Elektromotor (2) mit einer Motorwelle (3), - und ein von der Motorwelle (3) angetriebenes Übersetzungsgetriebe (4) mit einer Getriebewelle (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antriebsrad (7) ein Stirnrad ist.