DE112015001186T5 - Strömungsbegrenzungsstopfen und Differenzialantriebsritzel mit demselben - Google Patents

Strömungsbegrenzungsstopfen und Differenzialantriebsritzel mit demselben Download PDF

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DE112015001186T5
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Brady James Gambatese
Luke Alan Rippelmeyer
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Toyota Motor Engineering and Manufacturing North America Inc
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Toyota Motor Engineering and Manufacturing North America Inc
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16NLUBRICATING
    • F16N27/00Proportioning devices
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/04Features relating to lubrication or cooling or heating
    • F16H57/042Guidance of lubricant
    • F16H57/043Guidance of lubricant within rotary parts, e.g. axial channels or radial openings in shafts

Abstract

Es wird ein Stopfen zum Begrenzen einer Fluidströmung in einem Durchgang mit einer Innenfläche mit einem vorgegebenen Innendurchmesser vorgeschlagen. Der Stopfen hat ein Plattenelement mit einer Außenkante und einen Kranz, der mit der Außenkante des Plattenelements verbunden ist. Der Kranz erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht bzw. in einer Normalen vom Plattenelement. Der Kranz hat einen Kontaktabschnitt sowie einen eingerückten Abschnitt bzw. Einrückabschnitt. Der Kontaktabschnitt steht mit der Innenfläche des Durchgangs in Kontakt, um die Position des Stopfens in dem Durchgang zu halten. Der Einrückabschnitt ist von der Innenfläche des Durchgangs beabstandet, so dass Fluid am Stopfen vorbeifließen kann, wenn der Stopfen in dem Durchgang angeordnet ist.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 10 März 2014 eingereichte US Patentanmeldung US 14/202,318.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Differenzialantriebsritzel. Genauer gesagt einen Stopfen zum Begrenzen einer Fluidströmung durch einen Durchgang des Differenzialantriebsritzels.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Moderne selbstfahrende Fahrzeuge bzw. Automobile haben üblicherweise eine Antriebskraftquelle wie eine Verbrennungskraftmaschine oder einen Elektromotor, der mit einem Getriebe verbunden ist. Das Getriebe nimmt das von der Antriebskraftquelle ausgegebene Drehmoment auf und bringt diese über eine Differenzialeinheit auf ein Antriebsrad auf. Zwischen einer Ausgangswelle des Getriebes und einer Eingangswelle der Differenzialeinheit ist ein Differenzialantriebsritzel angeordnet, um die einbrachte Leistung auszugeben.
  • Differenzialantriebsritzel sind drehbar durch Lager gelagert, die geschmiert werden müssen, um eine zuverlässige Leistungsübertragung sicherzustellen. Um die Strömung eines Schmierfluids bzw. Schmiermittels durch das hohle Innere des Differenzialantriebsritzels zu begrenzen, ist ein Stopfen in dieses eingesetzt. Jedoch ist für bekannte Stopfen eine Vielzahl von Herstellungsschritten nötig, was zu einem Anstieg der mit dem Fahrzeug in Verbindung stehenden Gesamtkosten führt. Darüber hinaus ist der Gesamtpreis für die Stopfen aufgrund der erhöhten benötigten Wartung für das Werkzeug und die Form, die für die Herstellung derartiger Stopfen verwendet werden, erhöht.
  • Bezug nehmend auf die 6A bis 6C hat ein aus dem Stand der Technik bekannter Stopfen A einen Plattenabschnitt B und einen Kranzabschnitt C. Der Stopfen A wird in die Durchgänge des Differenzialantriebsritzels pressgepasst und durch ein Eingreifen zwischen der Außenseite des Kranzens B und der Innenfläche des Differenzialantriebsritzels gehalten, wie in 6B dargestellt. Eine Mehrzahl von Öffnungen D ist im Plattenabschnitt B des Stopfens A ausgebildet, so dass das Schmiermittel durch den Stopfen A strömen kann.
  • Wie aus 6B ersichtlich ist, wird der bekannte Stopfen A durch Stanzen eines in 6C gezeigten Rohlings E aus einer Bahn aus einem metallischen Material (nicht dargestellt) hergestellt. Dann wird der Rohling E gebohrt, wodurch mehrere Öffnungen 16 im Rohling E ausgebildet werden. Danach bildet eine Kante des Rohlings E den Kranz C, der den Plattenabschnitt B umgibt. Somit benötigten bekannte Stopfen A drei separate Schritte, wodurch die Gesamtkosten des Stopfens und des Fahrzeugs stiegen.
  • Aufgrund der benötigten Form des Rohlings E benötigen das Werkzeug sowie die Form, die für dessen Herstellung benötigt werden, eine erhöhte Wartung, um die benötigte Präzision zu erzielen. Eine Zunahme der benötigten Wartung des Werkzeugs und der Form führt jedoch zu einem Anstieg der Gesamtherstellungszeit und damit der Gesamtkosten des Teils und des Automobils.
  • Ein weiterer Nachteil bekannter Stopfen A ist die Menge des Materials zum Ausbilden des Rohlings E im Vergleich mit dem Gesamtdurchmesser des fertigen Stopfens 10. Da der Kranz C über den gesamten Umfang der Platte B verläuft, ist der Durchmesser des Rohlings E um die Länge des Kranzes C größer als der Durchmesser der Platte B. Dementsprechend sind die Gesamtkosten herkömmlicher Stopfen aufgrund der großen Größe des Rohlings E erhöht. Hierbei ist insbesondere die Zahl der Rohlinge E, die aus einer Bahn gefertigt werden können, aufgrund der besonderen kreisförmigen Gestalt des Rohlings E reduziert.
  • Da die Form des Stopfens A durch Zugformen des Rohlings E gebildet wird, um die Kranz C auszubilden, müssen die mehreren Öffnungen D innerhalb der Platte B angeordnet sein. Daher wird, während das Differenzialantriebsritzel nicht rotiert, ein Teil des Schmiermittels, das durch den Durchgang strömt, durch die Platte B blockiert, da die Öffnungen von der Innenfläche des Durchgangs beabstandet sind. Selbst wenn das Differenzialantriebsritzel rotiert, wird ein Teil des Schmiermittels aufgrund der Position der Öffnung D, die, wie deutlich aus 6B ersichtlich ist, von der Innenfläche des Durchgangs beabstandet ist, daran gehindert, zu den Lagern zu strömen.
  • Somit besteht ein Bedarf, einen Stopfen zum Begrenzen einer Fluidströmung in einem Durchgang eines Differenzialantriebsritzels zu schaffen, der die Kosten und das Gewicht senken kann, indem die benötigte tägliche Wartung sowie die Gesamtgröße des Rohlings, der zum Ausbilden des Stopfens verwendet wird, verringert werden, und der ein Blockieren eines Teils der Schmiermittelströmung hin zu den Lagern aufgrund der von der Innenfläche des Durchgangs des Differenzialantriebsritzels beabstandeten Position der Öffnungen vermeidet.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung schafft Stopfen zum Begrenzen einer Fluidströmung und ein Differenzialantriebsritzel mit demselben, anhand welcher die vorstehend beschriebenen Nachteile wie die erhöhten Kosten und Herstellungsschritte herkömmlicher Sperrstifte beseitigt werden können, wodurch eine Verringerung der Kosten und des Gewichts des Stopfens erzielt werden können. Der Stopfen verringert ferner die Menge an Schmieröl, die in dem Durchgang zurückgehalten wird.
  • Kurz gesprochen wird ein Stopfen zum Begrenzen einer Fluidströmung in einem Durchgang mit einer Innenfläche mit einem vorgegebenen Innendurchmesser geschaffen. Der Stopfen hat ein Plattenelement mit einer Außenkante und einen Kranz, der mit der Außenkante des Plattenelements verbunden ist. Der Kranz erstreckt sich im Wesentlichen in einer Normalen bzw. senkrecht vom Plattenelement. Der Kranz hat einen Kontaktabschnitt sowie einen Einrückabschnitt. Der Kontaktabschnitt steht mit der Innenfläche des Durchgangs in Kontakt, um die Position des Stopfens in dem Durchgang zu halten. Der Einrückabschnitt ist von der Innenfläche des Durchgangs beabstandet, so dass Fluid am Stopfen vorbeifließen kann, wenn der Stopfen in dem Durchgang angeordnet ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich, wobei gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche Elemente bezeichnen; hierbei zeigt:
  • 1 eine Schnittansicht eines Leistungsübertragungspfades eines Automobils;
  • 2 eine Teilschnittansicht zur Veranschaulichung des Differenzialantriebsritzels und des Stopfens;
  • 3A eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Stopfens;
  • 3B eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 2;
  • 3C eine Draufsicht auf einen Rohling, der zum Ausbilden des erfindungsgemäßen Stopfens verwendet wird;
  • 4A eine perspektivische Ansicht einer Abwandlung des erfindungsgemäßen Stopfens;
  • 4B eine modifizierte Schnittansicht entlang der Linie B-B in 2 zur Veranschaulichung der ersten Abwandlung des erfindungsgemäßen Stopfens;
  • 4C eine Draufsicht auf einen Rohling, der zum Ausbilden der ersten Abwandlung des erfindungsgemäßen Stopfens verwendet wird;
  • 5A eine perspektivische Ansicht einer zweiten Abwandlung des erfindungsgemäßen Stopfens;
  • 5B eine modifizierte Schnittansicht entlang der Linie B-B in 2 zur Veranschaulichung der zweiten Abwandlung des erfindungsgemäßen Stopfens;
  • 5C eine Draufsicht auf einen Rohling, der zum Ausbilden der zweiten Abwandlung des erfindungsgemäßen Stopfens verwendet wird;
  • 6A eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Stopfens;
  • 6B eine modifizierte Schnittansicht entlang der Linie B-B in 2 zur Veranschaulichung herkömmlichen Stopfens; und
  • 6C eine Draufsicht auf einen Rohling, der zum Ausbilden herkömmlichen Stopfens verwendet wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Vorliegende Erfindung kann als Stopfen zum Begrenzen der Fluidströmung in einem Differenzialantriebsritzel verwendet werden. Durch das Ausbilden des Stopfens mit dem eingerückten Abschnitt bzw. Einrückabschnitts des Kranzes, der von einer Außenkante einer Platte verläuft, können das Gesamtgewicht, die Kosten sowie die zum Herstellen eines derartigen Stopfens benötigten Herstellungsschritte verringert werden. Zudem beseitigt der Stopfen durch das Ausbilden des Einrückabschnitts derart, dass der Kranz von einem Abschnitt der Innenfläche des Durchgangs des Differenzialantriebsritzels entfernt ist, das Zurückhalten der Schmierölströmung an der Umfangskante des Stopfens.
  • Bezugnehmend auf 1 wird ein selbstfahrendes Fahrzeug bzw. ein Automobil allgemein mit 1 bezeichnet. Das Automobil der dargestellten Ausführungsform ist ein Fahrzeug mit Frontantrieb und hat eine quer eingebaute Maschine 2. Der Maschine 2 arbeitet unter Verwendung von Benzin als flüssigen Kraftstoff; die Maschine 2 ist jedoch hierauf nicht begrenzt und umfasst optional einen Elektromotor. Das Fahrzeug 1 hat ein Getriebe 4, das auf einer Seite der Maschine 2 angeordnet ist. Das Getriebe 4 ist mit einer Kurbelwelle 3 der Maschine 2 verbunden.
  • Das Getriebe 4 hat einen Drehmomentwandler 5, der mit der Kurbelwelle 3 verbunden ist, eine Vorwärts-/Rückwärts-Schalteinrichtung 7, die mit dem Drehmomentwandler 5 über eine Eingangswelle 6 verbunden ist, ein riemengetriebenes kontinuierlich variables Getriebe bzw. stufenloses Getriebe (CVT) 8, das mit der Vorwärts-/Rückwärts-Schalteinrichtung 7 verbunden ist, ein Vorlegeantriebsrad 9, das mit dem riemengetriebenen CVT 8 verbunden ist, ein Differenzialantriebsritzel 12, welches ein Vorlegeabtriebsrad 11 lagert, sowie ein Umlaufrad bzw. Ausgleichsgetriebe 13, ein Hohlrad 14, das mit dem Umlaufrad 13 verbunden ist, eine Differenzialeinheit 15, die mit dem Hohlrad 14 verbunden ist, ein Getriebegehäuse 16, welches die verschiedenen Elemente des Getriebes haust, einen Getriebekasten 17 und eine Getriebeabdeckung 18.
  • Die Differenzialeinheit 15 hat ein hohles Differenzialgehäuse 15A, das drehbar durch ein Lager 20 gelagert ist, das am Getriebekasten 17 angeordnet ist, sowie ein Lager 22, das am Getriebegehäuse 16 angeordnet ist. Das Hohlrad 14 ist am Außenumfangsabschnitt des hohlen Differenzialgehäuses 15A angeordnet und kämmt mit dem Umlaufrad 13 des Differenzialantriebsritzels 12.
  • Eine Planetenwelle 15P wird durch das hohle Differenzialgehäuse 15A gelagert, und ein Paar Planetenräder 15G ist drehbar durch die Planetenwelle 15P gelagert. Das Paar Planetenräder 15G kämmt mit einem Paar Achswellenrädern 15S, eine linke Frontantriebswelle (nicht dargestellt) ist mit einem der Achswellenräder 15S verbunden und eine rechte Frontantriebswelle (nicht dargestellt) ist mit dem anderen Achswellenrad 15S verbunden. Die linke Frontantriebswelle und die rechte Frontantriebswelle sind jeweils mit einem linken Vorderrad und einem rechten Vorderrad (nicht dargestellt) verbunden.
  • Während des Betriebs der Maschine 2 wird die Kurbelwelle 3 gedreht und das CVT 8 wird dazu verwendet, um das von der Kurbelwelle 3 der Maschine 2 ausgegebene Drehmoment zu verändern. Die ausgegebene Rotation des CVT 8 wird durch das Vorlegeantriebsrad 9 übertragen und auf das Vorlegeabtriebsrad 11 des Differenzialantriebsritzels 12 aufgebracht. Die Rotation des Differenzialantriebsritzels 12 aufgrund des Eingriffs des Vorlegeabtriebsrades 11 mit dem rotierenden Vorlegeantriebsrad 9 treibt das Umlaufrad 13 an, welches das Hohlrad 14 dreht. Die Rotation des Hohlrads 14 dreht die Planetenwelle 15P, welche das Paar Planetenräder 15G antreibt, um das Paar Achswellenräder 15S zu drehen. Die Rotation des Paars Achswellenräder 15S treibt das linke vordere Antriebsrad und das rechte vordere Antriebsrad an.
  • Aufgrund des Eingriffs der Planetenräder 15G in die Achswellenräder 15S werden Differenzialdrehzahlen des linken vorderen Antriebsrads und des rechten vorderen Antriebsrads aufgenommen, indem das linke vordere Antriebsrad und das rechte vordere Antriebsrad mit unterschiedlicher Geschwindigkeit drehen können.
  • Bezugnehmend auf 2 ist das Differenzialantriebsritzel 12 drehbar durch Lager 24 an jedem Ende des Differenzialantriebsritzels 12 gelagert. Das Differenzialantriebsritzel 12 ist als Hohlwelle 26 mit einer Außenfläche 28 und einer Innenfläche 30 gebildet, welche einen Innendurchgang 32 definiert. Das Differenzialantriebsritzel 12 dreht sich um eine Mittelachse O des Innendurchgangs 32. Wie nachfolgend im Detail beschrieben ist, hat der Innendurchgang 32 eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsgestalt und verläuft von einem ersten Ende 34 zu einem zweiten Ende 36 des Differenzialantriebsritzels 12. Aufgrund der Rotation des Differenzialantriebsritzels 12 benötigen die Lager 24 eine Schmierung durch Öl oder ein anderes Schmiermittel, um eine gleichmäßige Rotation des Differenzialantriebsritzels 12 zu ermöglichen und die während der Rotation des Differenzialantriebsritzels 12 erzeugte Wärme abzuführen.
  • Um die Lagern 24, die an das zweite Ende 36 angrenzen, zu schmieren, ist ein Einsatz 38 in dem Innendurchgang 32 angrenzend an das erste Ende 34 angeordnet. Der Einsatz 38 hat eine Plattenstruktur 40, mit einem Kranz 42, der sich von der Plattenstruktur 40 nach außen erstreckt. Eine Mittelöffnung bzw. mittlere Öffnung 44 ist in der Plattenstruktur 40 vorgesehen, um einen Fluideinlass 46 zu schaffen, der ein Fluid, wie beispielsweise Schmieröl, von einem Vorratsbehälter (nicht dargestellt) über eine Pumpe (nicht dargestellt) weiterleitet.
  • Um die an das zweite Ende 36 angrenzenden Lager 24 in geeigneter Weise zu schmieren, wird ein Mitwirken des Schmieröls an der Verteilung des Schmieröls um den Umfang des zweiten Endes 36 des Differenzialantriebsritzels 12 teilweise begrenzt. Daher ist ein Stopfen 50 in den Innendurchgang 32 angrenzend an das zweite Ende 36 eingesetzt.
  • Bezugnehmend auf die 3A bis 3C wird nachfolgend der Aufbau des erfindungsgemäßen Stopfens 50 beschrieben. Der Stopfen 50 besteht aus einem im Wesentlichen ebenen Plattenelement 52 und einem Kranz 54, der sich von einer Außenkante 56 des Plattenelements 52 nach außen erstreckt.
  • Wie aus 3C ersichtlich ist, ist ein Rohling 58, aus dem der Stopfen 50 gebildet wird, als im Wesentlichen flaches Element mit zwei Paar paralleler Linien 60, die symmetrisch um den Umfang des Rohlings 58 angeordnet sind, ausgebildet. Jede der parallelen Linien 60 ist an gegenüberliegenden Seiten des Rohlings 58 angeordnet. Zwischen den beiden Paaren paralleler Linien 60 sind zwei bogenförmige Linien 62 angeordnet. Jede der bogenförmigen Linien 62 ist an gegenüberliegenden Seiten des Rohlings 58 angeordnet. Die beiden Paare paralleler Linien 60 und die beiden Paare gebogener Linien 62 bilden den Rohling in einer segmentierten Kreisform aus, wie in 3C dargestellt ist. Die parallelen Linien 60 und die bogenförmigen Linien 62 bilden eine vordere bzw. distale Kante 64 des Kranzes 54.
  • Wie aus 3A ersichtlich ist, ist innerhalb der vorderen Kante 64 des Kranzes 54 die Außenkante 56 des Plattenelements 52 angeordnet. Die Außenkante 56 entspricht in ihrer Gestalt der vorderen Kante 64 des Kranzes 54. Insbesondere hat die Außenkante 56 des Plattenelements 52 zwei Paar gegenüberliegender paralleler Kanten 66 sowie zwei Paar gegenüberliegender bogenförmiger Kanten 68.
  • Während der Ausbildung des Stopfens 50 wird der Rohling 58 zuggeformt oder gestanzt, sodass der Kranz 54 derart gebogen wird, dass er sich im Wesentlichen in Form einer Normalen bzw. senkrecht vom Plattenelement 52 erstreckt. Der Begriff im Wesentlichen in Form einer Normalen bzw. senkrecht ist als 90° ± 10° definiert. Der Kranz 54 ist an der Verbindung der Außenkante 56 des Plattenelements 52 ausgebildet. Somit ist der Kranz 54 als fortlaufende Wand, welche mit der Außenkante 56 des Plattenelements 52 verbunden ist, ausgestaltet, wie in 3A gezeigt.
  • Der Kranz 54 hat zwei Paar lineare bzw. gerade Wände 70 sowie zwei Paar bogenförmige Wände 72. Die linearen bzw. geraden Wände 70 entsprechen den parallelen Linien 60 an der vorderen Kante 64 des Kranzes 54 und die gebogenen bzw. bogenförmigen Wände 72 entsprechen den bogenförmigen Linien 62 an der vorderen Kante 64 des Kranzes 54. Jede der linearen Wände 70 verläuft parallel zu einer gegenüberliegenden linearen Wand 70, die an einer gegenüberliegenden Seite des Stopfens 50 angeordnet ist. Die gebogenen Kanten 68 der Außenkante 56 des Plattenelementes 52 und die gebogenen Wände 72 des Kranzes 54 entsprechen in ihrer Krümmung dem Innendurchmesser des Innendurchgangs 32 des Differenzialantriebsritzels 12, wie in 3B gezeigt. Insbesondere ist es der Reibeingriff aufgrund der Presspassung zwischen dem Äußeren der bogenförmigen Wände 62 und der Innenfläche 30 der Hohlwelle 26, wodurch der Stopfen 62 im Innendurchgang 32 gehalten wird.
  • Bezugnehmend auf 3B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie B-B aus 2 den Stopfens 50 beim Einfügen in den Innendurchgang 32. Insbesondere sind Außenflächen der gebogenen Wände 32 des Kranzes 54 an der Innenfläche 30 des Innendurchgangs 32 in der Hohlwelle 26 anliegend ausgebildet. Der Stopfen 50 wird in den Innendurchgang 32 durch Presspassen des Stopfens 50 derart eingesetzt, dass der Reibeingriff der gebogenen Wand 72 gegen die Innenfläche 30 den Stopfen 50 im Innendurchgang 32 gegen die Kraft des auf das Plattenelement 52 wirkenden Schmiermittels und die Zentrifugalkräfte aufgrund der Rotation des Differenzialantriebsritzels 12 um die Rotationsachse C halten kann, wie in 2 gezeigt.
  • Das Ausbilden der parallelen Linien 60 an der Außenkante 56 des Plattenelements 52, welche den parallelen Linien 60 entsprechen, die am vorderen Ende 64 des Kranzes 54 ausgebildet sind, schafft eingerückte Leitungen 56 an den linearen Wänden 70 des Kranzes 54. Insbesondere ist durch die Segmentierung der insgesamt kreisförmigen Gestalt des Rohlings 58 durch die parallelen Linien 60 der vorderen Kante 64 des Kranzes 54 und die entsprechenden parallelen Linien 60 an der Außenkante 56 des Plattenelements 52 die Gestalt des Kranzes 54 und der Außenkante 56 des Plattenelements 52 kleiner als der gesamte kreisförmige Querschnitt des Innendurchgangs 32 der Hohlwelle 26.
  • Als solches werden die eingerückten Leitungen 76 dadurch gebildet, dass die Außenfläche 28 der linearen Wände 70 von der Innenfläche 30 des Innendurchgangs 32 der Hohlwelle 26 beabstandet angeordnet ist. Nach dem Einfügen des Stopfens 50 in den Innendurchgang 32 bilden die gebogenen Wände 72 Kontaktabschnitte 74, welche den Stopfen 50 im Innendurchgang 52 halten, und die eingerückten Leitungen 76 ermöglichen eine Fluidströmung in Richtung eines Pfeils A1, wie in 2 gezeigt, sodass das Schmiermittel während der Strömung des Schmiermittels am Stopfen 50 vorbeiströmen kann, sodass das Schmiermittel die Lager 24 am zweiten Ende 36 der Hohlwelle 26 erreicht. Die eingerückten Leitungen 76 und Kontaktabschnitte 74 sind in 3B gezeigt.
  • Ein besonderer Vorteil des Stopfens 50 ist, dass das Positionieren der eingerückten Leitungen 26 ein Vorbeifließen des Schmiermittels am Stopfen 50 zulässt, statt dass dieses lediglich durch Öffnungen fließen kann, wie bei Stopfen aus dem Stand der Technik. Insbesondere kann das an der Innenfläche 30 des Innendurchgangs 32 anhaftende Schmiermittel durch die eingerückten Leitungen 76 strömen, sodass ein vollständiges Abfließen des Fluids im Differenzialantriebsritzel 12 möglich ist. Selbst während Phasen, in denen das Differenzialantriebsritzel 12 nicht dreht, kann somit ein Fluid, das an der Innenfläche 30 des Innendurchgangs 32 anhaftet, zu den Lagern 24 strömen, indem es durch die eingerückten Leitungen 76 am Stopfen 50 vorbeifließt.
  • Im scharfen Kontrast hierzu verhindern herkömmliche Stopfen, wie in 6B gezeigt ist, das vollständige Abfließen des Schmiermittels im Differenzialantriebsritzel, da die Öffnungen D um einen Abstand D1 von der Innenfläche 30 der Leitung beabstandet angeordnet sind. Daher muss das Schmieröl zuerst eine Höhe D1 oder mehr erreichen, um aus dem Differenzialantriebsritzel 12 zu gelangen.
  • Da sich der erfindungsgemäße Stopfen 50 vom herkömmlichen, in den 6A bis 6C gezeigten Stopfen A darin unterscheidet, dass die Größe des Kontaktbereichs zwischen der Außenfläche 28 des Kranzes 54 und der Innenfläche 30 des Innendurchgangs 32 verringert ist, sind die Längen des gebogenen Wände 72, welche die Kontaktabschnitte 74 bilden, insbesondere derart bemessen, um einen ausreichenden Reibeingriff an der Innenfläche 30 des Innendurchgangs 32 zu ermöglichen, um zu vermeiden, dass der Stopfen 50 aufgrund der Zentrifugalkraft der Rotation des Differenzialantriebsritzels 12 und der Kraft des auf das Plattenelement 52 wirkenden Schmiermittels gelöst wird.
  • Zudem ist die Größe der eingerückten Leitungen 76 derart bemessen, um einen ausreichenden Fluss von Schmiermittel zu den Lagern 24 zu ermöglichen. Die Größe der eingerückten Leitungen 76 wird durch Variieren der Länge der parallelen Linien 60, welche die insgesamt kreisförmige Gestalt des Rohlings 58 halbieren, bestimmt. Je länger die parallelen Linien 60 sind, desto länger sind die eingerückten Leitungen 76, und je kürzer die parallelen Linien 60 sind, desto kürzer sind die eingerückten Leitungen 76. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, sind die eingerückten Leitungen 76 symmetrisch um den Stopfen 50 in abwechselnder Beziehung mit den gebogenen Wänden 72 angeordnet. Das Anordnen der vier eingerückten Leitungen 76 ermöglicht es, dass das Schmieröl aus dem Innendurchgang 72 unabhängig von der Position des Stopfens 50 beim Stopp der Rotation des Differenzialantriebsritzels 12 abfließen kann.
  • Bezugnehmend auf die 4A bis 4C wird eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Stopfens als 150 bezeichnet. Der abgewandelte erfindungsgemäße Stopfen 150 unterscheidet sich vom Stopfen 50 darin, dass der abgewandelte Stopfen 150 nur zwei eingerückten Leitungen 176 sowie zwei Kontaktabschnitte 174 als bogenförmige Wände 172 umfasst.
  • Eine alternative Abwandlung ist in den 5A bis 5C dargestellt. Bezugnehmend auf 5(A) ist ein abgewandelter Stopfen 250 durch einen im Wesentlichen kreisförmigen Rohling 258 ausgebildet, in welchem Ausschnitte oder Kerben 280 an der vorderen Kante 264 des Kranzes 254 gebildet sind und über die Außenkante 252 nach Innen in einen Abschnitt des Plattenelements 252 verlaufen. Die Ausschnitte 280 sind im Rohling 258 ausgebildet und derart symmetrisch ausgestaltet, dass zwei Paar Ausschnitte 280 einander gegenüberliegend ausgestaltet sind. Wie in 5A gezeigt ist, verlaufen die Ausschnitte 280 von der vorderen Kante 264 zum Plattenelement 252, um die eingerückten Leitungen 256 auszubilden, welche ein Abfließen des an der Innenfläche 30 des Innendurchgangs 32 anhaftenden Fluids ermöglichen. Die übrigen Abschnitte des Kranzes 254 zwischen den Ausschnitten 280 bilden die Kontaktabschnitte 274, welche den Stopfen 250 im Innendurchgang 32 halten.
  • Anhand der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung einen Stopfen zum Begrenzen der Fluidströmung schafft, vermittels welchen die Herstellungskosten durch Verringern der benötigten Schritte zum Ausbilden des Stopfens verringert werden können, und das Gesamtgewicht des Stopfens verringert werden kann. Obgleich vorstehend die Erfindung beschrieben wurde, sind zahlreiche Abwandlungen derselben für jene mit entsprechendem Fachwissen ersichtlich, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der durch den Umfang der beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims (20)

  1. Stopfen zum Begrenzen einer Fluidströmung in einem Durchgang mit einer Innenfläche mit einem vorgegebenen Innendurchmesser, wobei der Stopfen aufweist: ein Plattenelement mit einer Außenkante; und einen Kranz, der mit der Außenkante des Plattenelements verbunden ist, wobei sich der Kranz im Wesentlichen in einer Normalen vom Plattenelement erstreckt, und wobei der Kranz einen Kontaktabschnitt sowie einen Einrückabschnitt hat, wobei der Kontaktabschnitt mit der Innenfläche des Durchgangs in Kontakt steht, um die Position des Stopfens in dem Durchgang zu halten, und wobei der Einrückabschnitt von der Innenfläche des Durchgangs beabstandet ist, so dass Fluid am Stopfen vorbeifließen kann, wenn der Stopfen in dem Durchgang angeordnet ist.
  2. Stopfen nach Anspruch 1, wobei der Einrückabschnitt als Ausschnitt ausgebildet ist.
  3. Stopfen nach Anspruch 1, wobei der Kranz eine Außenfläche umfasst, wobei die mit dem Kontaktabschnitt übereinstimmende Außenfläche des Kranzes mit der Innenfläche des Durchgangs in Kontakt steht, und wobei die mit dem Einrückabschnitt übereinstimmende Außenfläche des Kranzes von der Innenfläche des Durchgangs beabstandet ist.
  4. Stopfen nach Anspruch 3, wobei die Außenkante des Plattenelements eine bogenförmige Kante umfasst, die mit dem Kontaktabschnitt des Kranzes übereinstimmt, und wobei die bogenförmige Kante eine Krümmung aufweist, die mit dem Innendurchmesser der Innenfläche des Durchgangs übereinstimmt.
  5. Stopfen nach Anspruch 4, wobei der mit dem Kontaktabschnitt übereinstimmende Abschnitt des Kranzes die bogenförmige Kante der Außenkante des Plattenelements ist.
  6. Stopfen nach Anspruch 5, wobei die Außenkante des Plattenelements eine eingerückte Kante umfasst, die von der Innenfläche des Durchgangs beabstandet ist, und wobei der Einrückabschnitt des Kranzes an der eingerückten Kante der Außenkante des Plattenelements ausgebildet ist.
  7. Stopfen nach Anspruch 6, wobei die eingerückte Kante eine lineare Kante ist, und wobei der Einrückabschnitt parallel zu der eingerückten Kante verläuft.
  8. Stopfen nach Anspruch 7, wobei der Stopfen ein Paar Kontaktabschnitte sowie ein Paar Einrückabschnitte umfasst, wobei jeder der Einrückabschnitte zwischen dem Paar Kontaktabschnitten angeordnet ist.
  9. Stopfen nach Anspruch 8, wobei das Paar Kontaktabschnitte und das Paar Einrückabschnitte symmetrisch entlang der Außenkante des Plattenelements angeordnet sind.
  10. Stopfen nach Anspruch 9, wobei der Stopfen zwei Paar gegenüberliegender Kontaktabschnitte sowie zwei Paar gegenüberliegender Einrückabschnitte aufweist, wobei die Kontaktabschnitte und die Einrückabschnitte symmetrisch entlang der Außenkante des Plattenelements angeordnet sind.
  11. Differenzialantriebsritzel für ein Getriebe eines Motorfahrzeugs, wobei das Differenzialantriebsritzel drehbar auf Lagern gelagert ist, die durch ein Schmiermittel geschmiert werden, und wobei das Differenzialantriebsritzel aufweist: eine Hohlwelle mit einem Durchgang mit einer Innenfläche mit einem vorgegebenen Innendurchmesser, wobei die Hohlwelle entlang einer Mittelachse des Durchgangs rotiert; zumindest ein Zahnrad, das außen an der Hohlwelle vorgesehen ist; und einen Stopfen, der fest in dem Durchgang befestigt ist, wobei der Stopfen eine Strömung des Schmiermittels durch die Hohlwelle begrenzt, und der Stopfen ein Plattenelement und einen Kranz aufweist; wobei das Plattenelement eine Außenkante hat, der Kranz mit der Außenkante des Plattenelements verbunden ist, der Kranz sich im Wesentlichen in einer Normalen vom Plattenelement erstreckt, und der Kranz einen Kontaktabschnitt sowie einen Einrückabschnitt hat, wobei der Kontaktabschnitt mit der Innenfläche des Durchgangs in Kontakt steht, um die Position des Stopfens in dem Durchgang zu halten, und der Einrückabschnitt von der Innenfläche des Durchgangs beabstandet ist, so dass Fluid am Stopfen vorbeifließen kann.
  12. Differenzialantriebsritzel nach Anspruch 11, wobei der Einrückabschnitt als Ausschnitt ausgebildet ist.
  13. Differenzialantriebsritzel nach Anspruch 11, wobei der Kranz eine Außenfläche umfasst, wobei die mit dem Kontaktabschnitt übereinstimmende Außenfläche des Kranzes mit der Innenfläche des Durchgangs in Kontakt steht, und wobei die mit dem Einrückabschnitt übereinstimmende Außenfläche des Kranzes von der Innenfläche des Durchgangs beabstandet ist.
  14. Differenzialantriebsritzel nach Anspruch 13, wobei die Außenkante des Plattenelements eine bogenförmige Kante umfasst, die mit dem Kontaktabschnitt des Kranzes übereinstimmt, und wobei die bogenförmige Kante eine Krümmung aufweist, die mit dem Innendurchmesser der Innenfläche des Durchgangs übereinstimmt.
  15. Differenzialantriebsritzel nach Anspruch 14, wobei der mit dem Kontaktabschnitt übereinstimmende Abschnitt des Kranzes die bogenförmige Kante der Außenkante des Plattenelements ist.
  16. Differenzialantriebsritzel nach Anspruch 15, wobei die Außenkante des Plattenelements eine eingerückte Kante umfasst, die von der Innenfläche des Durchgangs beabstandet ist, und wobei der Einrückabschnitt des Kranzes die eingerückte Kante der Außenkante des Plattenelements ist.
  17. Differenzialantriebsritzel nach Anspruch 16, wobei die eingerückte Kante eine lineare Kante ist, und wobei der Einrückabschnitt parallel zu der eingerückten Kante verläuft.
  18. Differenzialantriebsritzel nach Anspruch 17, wobei der Stopfen ein Paar Kontaktabschnitte sowie ein Paar Einrückabschnitte umfasst, wobei jeder der Einrückabschnitte zwischen dem Paar Kontaktabschnitten angeordnet ist.
  19. Differenzialantriebsritzel nach Anspruch 18, wobei das Paar Kontaktabschnitte und das Paar Einrückabschnitte symmetrisch entlang der Außenkante des Plattenelements angeordnet sind.
  20. Differenzialantriebsritzel nach Anspruch 19, wobei der Stopfen zwei Paar gegenüberliegender Kontaktabschnitte sowie zwei Paar gegenüberliegender Einrückabschnitte aufweist, wobei die Kontaktabschnitte und die Einrückabschnitte symmetrisch entlang der Außenkante des Plattenelements angeordnet sind.
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