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Aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der
DE 43 09 559 B4 , welche sich mit einem achsversetzten Winkelgetriebe befasst, ist es bekannt, ein als Hohlwelle ausgebildetes Ritzel auf eine Welle aufzukleben. Weiter bildet die
DE 200 10 377 U1 , welche sich mit einem System zur Verbindung eines Anlasserzahnkranzes einem Umfangsbereich einer Ausgangswelle eines Verbrennungsmotors befasst, allgemein relevanten Stand der Technik.
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Nachfolgend ist die Erfindung im Zusammenhang mit einem Automobil erläutert, dies ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs kommen regelmäßig Zahnräder zur Leistungsübertragung zum Einsatz. Dabei ist dies unabhängig davon, ob als Antriebsquelle eine Verbrennungskraftmaschine, eine elektrische Antriebsmaschine oder beide in Kombination als sogenannter Hybridantrieb Anwendung findet. Die Antriebskräfte werden bei einem Zahnrad durch sogenanntes Wälzen übertragen, so dass an die Verzahnung des Zahnrads besondere Anforderungen gestellt werden, welche von der Welle, auf welcher das Zahnrad angeordnet ist, abweichen können. Aufgrund unterschiedlicher Anforderungen an Welle und Zahnrad, kann es vorteilhaft sein, ein Zahnrad auf die Welle aufzubringen und mit dieser drehfest zu verbinden. Das Aufkleben eines Zahnrads auf eine Welle ist grundsätzlich möglich, im Kraftfahrzeug bau werden aber besondere Anforderungen an die Robustheit und Leistungsdichte von Antriebskomponenten gestellt, so dass Klebeverbindungen für leistungsübertragende Zahnräder im Antriebsstrang zur Überwindung von Fahrwiderständen wie Luftwiderstand, Rollwiderstand, Steigungswiderstand und dergleichen bisher keine Rolle spielen. Vor dem genannten Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine auf eine Antriebswelle aufgeklebtes Antriebszahnrad anzugeben, welches den Anforderungen an Robustheit und Kompaktheit in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang genügt, diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß Patentanspruch 1 gelöst, beziehungsweise durch ein Kraftfahrzeuggetriebe gemäß Patentanspruch 6.
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Im Sinn der Erfindung ist unter einem Antriebszahnrad ein Zahnrad mit einer Außenverzahnung, vorzugsweise aber auch ein Zahnradring mit einer Hohlradverzahnung, zu verstehen, insbesondere also ein Stirn- oder Hohlrad, vorzugsweise ein schrägverzahntes Stirn- oder Hohlrad, insbesondere also ein Zahnrad, bei welchem bei einer Übertragung von Antriebskräften Axialkräfte auftreten, also Kräfte in Richtung einer planmäßigen Rotationsachse dieses Antriebszahnrads. Weiter vorzugsweise besteht das Antriebszahnrad aus einem Stahlwerkstoff und bevorzugt aus einem Vergütungsstahl oder besonders bevorzugt aus einem Einsatzstahl oder Nitrierstahl. Weiter vorzugsweise ist das Antriebszahnrad als ein wärmebahndeltes Stahlbauteil zu verstehen, wobei unter einer solchen Wärmebehandlung insbesondere Einsatzhärten, Vergüten, Induktivhärten oder Nitrieren sowie Plasmanitrieren zu verstehen ist. Als eine alternative Verbindungsmethode zu der in der Erfindung vorgeschlagenen Verbindung, ist Schweißen bekannt, insbesondere Laserstrahlschweißen, beim Schweißen werden, die miteinander zu verbindenden Bauteil in der Schweißzone bis auf eine Schmelztemperatur erwärmt, dies kann sich nachteilig auf eine Wärmebehandlung des Antriebszahnrads auswirken oder eine spanende Nacharbeit des Antriebszahnrads nach sich ziehen. Es wird darauf hingewiesen, dass unter einem solchen Antriebszahnrad auch ein Zahnrad zu verstehen ist, welches durch ein anderes Zahnrad angetrieben wird. Die Erfindung hingegen schlägt eine, wenigstens abschnittsweise, stoffschlüssige Verbindung des Antriebszahnrads mit der Antriebswelle mit einer vergleichsweise hohen Festigkeit und geringem oder keinem Wärmeeintrag vor.
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Es ist vorgeschlagen, dass das Antriebszahnrad auf einer Antriebswelle angeordnet ist, wobei im Sinn der Erfindung unter dieser Antriebswelle eine Welle zu verstehen ist, welche zum drehbaren Lagern des Antriebszahnrads in einem Gehäuse oder gegenüber einem Gestell eingerichtet ist. Wie dargelegt weisen das Antriebszahnrad und die Antriebswelle wenigstens als einen Bestandteil jeweils einen metallischen Werkstoff auf oder bestehen jeweils aus einem solchen metallischen Werkstoff, wobei der Werkstoff der Antriebswelle und des Antriebszahnrads unterschiedlich sein können. Auf der Antriebswelle ist ein Antriebszahnradverbindungsbereich vorgesehen, in welchem das Antriebszahnrad mit der Antriebswelle stoffschlüssig mittels einer Verklebung verbunden ist.
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Weiter ist es vorgeschlagen, dass die Antriebswelle zusätzlich zum Antriebszahnradverbindungsbereiche einen Reibformschlussverbindungsbereich aufweist, in welchem die Antriebswelle und das Antriebszahnrad reibfromschlüssig miteinander verbunden sind, wobei unter einer reibformschlüssigen Verbindung eine sogenannte Rändelpressverbindung beziehungsweise eine Pressverbindung mit Rändel oder dergleichen zu verstehen ist. Im Sinn der Erfindung ist unter einer Rändelpressverbindung eine Pressverbindung mit gerändelter Welle zu verstehen, welche zu einer kombiniert reib-/formschlüssigen Verbindung der Antriebswelle (Welle) mit dem Antriebszahnrad (Nabe) führt, deren Vorteile in einer hohen Übertragungsfähigkeit, Temperaturbeständigkeit und geringen Toleranzempfindlichkeit bei gleichzeitig hoher Verdrehsicherheit liegt. Insbesondere kann als Welle beziehungsweise Wellenbauteil auch ein Gehäusebereich verstanden werden, auf welchen das Antriebszahnrad entsprechend aufgebracht ist und vorzugsweise weist dieser Gehäusebereich als einen Bestandteil einen Gusswerkstoff auf oder besteht aus einem Gusswerkstoff. Derartige Verbindungen als solches sind im Stand der Technik bekannt. Insbesondere durch die Kombination der Rändelpressverbindung mit der stoffschlüssigen Verbindung durch Verkleben des Antriebszahnrads mit der Antriebswelle wird durch die Verklebung eine axiale Sicherung des Antriebszahnrads gegenüber der Antriebswelle erreicht, wohingegen die Drehmomentübertragung im Wesentlichen mittels der Rändelpressverbindung erreicht wird und so wird eine einfach zu fertigende hochtragfähige Verbindung zwischen Antriebszahnrad und Antriebswelle erreicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der Antriebszahnradverbindungsbereich wenigstens anteilig oder vollständig und zumindest abschnittsweise oder vollständig in einer radialen Richtung. Vorzugsweise weist der Antriebszanradverbindungbereich zusätzlich einen sich in axialer Richtung erstreckenden oder einen sich wenigstens anteilig in axialer Richtung erstreckenden Abschnitt auf. Vorzugsweise ist der Antriebszanhradverbindungsbereich als ein Bereich mit einem Wellenabsatz auf der Antriebswelle ausgebildet, wobei die Wellenschulter den sich in radialer Richtung erstrecken Bereich des Antriebszahnradverbindungsbereichs darstellt und einer der an diese Wellenschulter angrenzenden zylindrischen Bereiche der Antriebswelle den sich in axialer Richtung erstreckenden Abschnitt des Antriebswellenverbindungsbereichs darstellt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der Reibformschlussverbindungsbereich wenigstens anteilig oder vollständig und zumindest abschnittsweise in einer axialen Richtung. Weiter vorzugsweise ist der Reibformschlussbereich auf der Antriebswelle als ein kreiszylindrischer Bereich ausgebildet und weiter vorzugsweise der Reibformschlussverbindungsbereich auf der Antriebswelle einen gerändelten Bereich auf, beziehungsweise ist dieser als ein gerändelter Bereich auf der Antriebswelle ausgebildet. Insbesondere mit einem derart ausgebildeten Reibformschlusssverbindungsbereich ist ein einfaches Aufbringen des Antriebszahnrads und auch ein reibformschlüssiges Verbinden des Antriebszahnrads mit der Antriebswelle ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Antriebszahnradverbindungsbereich auf der Antriebswelle eine Antriebswellenschulter auf, an welcher das Antriebszahnrad abschnittsweise anliegt, so dass das Antriebszahnrad in einer axialen Richtung in Richtung auf diese Antriebswellenschulter hin, formschlüssig an der Antriebswelle abgestützt ist. insbesondere durch eine solche Abstützung ist ein besonders sicheres Halten des Antriebszahnrads auf der Antriebswelle erreichbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Antriebswelle einen Antriebszentrierbereich auf. Dieser Antriebszentrierbereich ist dabei als Zentriersitz für das das Antriebszahnrad auf der Antriebswelle ausgebildet, wobei diese Zentrierung des Antriebszahnrads gegenüber der Antriebswelle dadurch erreicht wird, dass das Antriebszahnrad die Antriebswelle im Antriebszentrierbereich kontaktiert. Insbesondere mittels einer solchen Ausgestaltung ist es erreichbar, dass eine präzise Zentrierung des Antriebszahnrads gegenüber der Antriebswelle erreicht wird und die Kraftübertragung mittels der Reibformschlussverbindung an anderer Stelle ermöglicht ist.
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Weiter ist ein Kraftfahrzeuggetriebe vorgeschlagen, also eine Vorrichtung mit einer Antriebswelle, auf welcher ein Antriebszahnrad angeordnet ist, wobei dieses Antriebszahnrad nach der zuvor beschriebenen Art und Weise mit der Antriebswelle verbunden ist. Im Sinn der Erfindung ist unter einem solchen Kraftfahrzeuggetriebe eine Vorrichtung zu verstehen, welche zum Übertragen von Antriebskräften (Drehzahl, Drehmoment) zum Überwinden von Fahrwiderständen eingerichtet ist, wobei diese Vorrichtung wenigstens ein Zahnradpaar aufweist, wobei wenigstens ein auf einer Welle angeordnetes Zahnrad dieses wenigstens einen Zahnradpaars als ein Antriebszahnrad mit Antriebswelle der zuvor erläuterten Bauart ausgebildet ist.
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Nachfolgend sind einzelne Merkmale und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert, dabei sind auch andere als die dargestellten Kombinationen von Merkmalen grundsätzlich möglich, es zeigt:
- 1: eine Teilschnittdarstellung einer Antriebswelle mit darauf angeordnetem Antriebszahnrad.
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In 1 ist ein auf einer Antriebswelle 1 angeordnetes Antriebszahnrad 2 in einer Teilschnittdarstellung gezeigt. Die Antriebswelle 1 und damit auch das Antriebszahnrad 2 sind im planmäßigen Betrieb um die Rotationsachse 3 drehbar gelagert.
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Die Antriebswelle 1 besteht aus einem Stahlwerkstoff und das Antriebszahnrad 2 ist als einsatzgehärtetes Zahnrad ausgebildet und besteht demnach aus einem Einsatzstahl. Die Antriebswelle 1 weist einen Antriebszahnradverbindungsbereich 4 auf, welcher einen sich axial erstreckenden Bereich 4a und einen sich radial erstreckenden Bereich 4b aufweist. In diesem Antriebszahnradverbindungsbereich 4 ist das Antriebszahnrad 2 mit der Antriebswelle 1 verklebt und damit stoffschlüssig mit dieser verbunden.
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Dabei ist es allerdings vorgeschlagen, beziehungsweise ist diese Verklebung nicht dazu ausgebildet, sämtliche Antriebskräfte in allen planmäßigen Betriebszustände zwischen der Antriebswelle 1 und dem Antriebszahnrad 2 zu übertragen, vielmehr ist die Verklebung, wenigstens im Wesentlichen, zum Übertragen von Axialkräften, wie diese beim Betrieb eines schrägverzahnten Zahnrads, also des Antriebszahnrads 2, auftreten, eingerichtet, anders ausgedrückt stellt die Verklebung des Antriebszahnrads 2 mit der Antriebswelle 1 eine axiale Sicherung des Antriebszahnrads 2 dar.
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Zusätzlich zu der Verklebung des Antriebszahnrads 2 im Antriebszahnradverbindungsbereich 4 mit der Antriebswelle 1 ist ein Reibformschlussverbindungsbereich 5 vorgesehen in welchem das Antriebszahnrad 2 mit der Antriebswelle 1 reibformschlüssig verbunden ist, wobei solche reibformschlüssigen Verbindungen ein größeres Potential zur Drehmomentübertragung aufweisen als zu Übertragung von Axialkräften.
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Weiter weist die Antriebswelle 1, beziehungsweise der Antriebszahnradverbindungsbereich 4, eine Antriebswellenschulter 6 auf, an welcher das Antriebszahnrad 2 abschnittsweise anliegt und sich bei einer entsprechenden axialen Belastung formschlüssig abstützt. Die Antriebswellenschulter 6 ist als Absatz mit einer sich in radialer Richtung 9 ersteckender Absatzfläche ausgebildet.
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Weiter weist die Antriebswelle 1 einen Antriebszentrierbereich 7 auf, dieser ist als Zentriersitz für das das Antriebszahnrad 2 ausgebildet. Das Antriebszahnrad 2 kontaktiert die Antriebswelle 2 im Antriebszentrierbereich 7 und so ist das Antriebszahnrad 2 zur Antriebswelle 1 und zur Rotationsachse 3 zentriert. Der Antriebszentrierbereich 7 ist als ein kreiszylindrischer Bereich der Antriebswelle ausgebildet, wobei sich die Umfangsfläche dieses Antriebszentrierbereichs 7 in axialer Richtung 8 erstreckt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4309559 B4 [0001]
- DE 20010377 U1 [0001]