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Der offenbarte Gegenstand betrifft eine Ritzelwelle einer Leistungsübertragungseinheit und ein Antriebswellenkopplungselement für ein Fahrzeug ebenso wie Verfahren zu deren Verwendung und Herstellung. Insbesondere betrifft der offenbarte Gegenstand eine Ritzelwellenanordnung, die Drehmoment auf eine Antriebsstrangstruktur eines Fahrzeugs, wie etwa ein Vierradantriebs- oder ein Allradantriebsfahrzeug, bereitstellen kann.
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Es ist vorteilhaft, unter Verwendung einer Leistungsübertragungseinheit (PTU), die von dem Ausgang einer Vorderradantriebs-Transaxle-Einheit angetrieben wird, Drehmoment auf eine Antriebsstrangstruktur eines Fahrzeugs, wie etwa Hinterräder eines Vierradantriebsfahrzeugs bereitzustellen. Einige Fahrzeuggetriebe liefern Drehmoment durch ein Leistungsübertragungszahnrad an ein Ritzel. Eine Ritzelwelle kann das Ritzel verbinden und Drehmoment an die Antriebswelle liefern, die Drehmoment an die hintere Antriebsstrangstruktur überträgt.
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Während des Fahrzeugbetriebs können in der Antriebsstrangstruktur Torsionsspannungen auftreten, die durch eine Schwankung des Antriebsdrehmoments bewirkt werden können. Derartige Torsionsspannungen können Torsionsschwingungen des Antriebsstrangs und seitliche Schwingungen induzieren, die nachteilige Auswirkungen auf verschiedene Aspekte des Fahrzeugs haben können. Zum Beispiel können Torsions- und seitliche Schwingungen für Leistungsverluste zwischen einem Verbrennungsmotor und einer Antriebsendstruktur verantwortlich sein. Torsions- und seitliche Schwingungen können während des Fahrzeugbetriebs auch störende Geräusche in der Antriebswelle induzieren ebenso wie übermäßige Abnutzung an Komponenten der Antriebsstrangstruktur bewirken, was den Wirkungsgrad und die Lebensdauer der Komponenten negativ beeinflussen kann.
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Das Zusammenpacken der PTU und der restlichen Antriebsstrangkomponenten innerhalb des Fahrgestells kann eine wichtige Fahrzeugkonstruktionsüberlegung sein. Es kann vorteilhaft sein, Antriebsstranganordnungen bereitzustellen, die von kompakter Größe sind, in vorhandene Fahrzeuge gepackt werden können und Merkmale (z. B. jederzeit Allradantrieb, automatischer Vierradantrieb, etc.) bereitstellen, die die Fahrzeugleistung verbessern.
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Eine massive Ritzelwelle kann an einen kurzen Gegenflansch anschließen, der auf dem Ende der Ritzelwelle keilverzahnt sein und durch eine Mutter festgehalten werden kann. Derartige Konstruktionen können unter Nachteilen leiden, wie etwa eine irrelevante axiale Länge einnehmen, was entweder erfordert, dass das System länger oder die Spannweite zwischen den Ritzelwellenhaltelagern enger ist. Somit kann es vorteilhaft sein, wenigstens eines der vorstehend identifizierten Probleme zu behandeln.
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Außerdem kann es in dem Kontext eines Fahrzeugs vorteilhaft oder notwendig sein, eine kürzere Gesamtlänge der Ritzelwelle mit einer größeren Spannweite zwischen Ritzelwellenhaltelagern bereitzustellen, die aber immer noch bemessen sein kann, um den Fahrzeugantriebsstrang zu halten und Drehmoment an die Antriebsstrangstruktur zu übertragen. Es kann vorteilhaft sein, Anordnungsvorteile, in denen innerhalb der PTU weniger Raum belegt wird, bereitzustellen, ebenso wie Geräusche, Schwingungen und Rauhigkeit (NVH) innerhalb eines Fahrzeugs zu verringern.
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Einige Ausführungsformen sind daher auf eine Ritzelwellenanordnung einer Leistungsübertragungseinheit zum Übertragen von Drehmoment von einem Ausgangszahnrad eines Getriebes auf eine Antriebsstrangstruktur eines Fahrzeugs ausgerichtet. Diese Ausführungsformen können umfassen: eine Hohlwelle, die einen innen keilverzahnten Abschnitt umfasst, ein mit einem ersten Ende der Hohlwelle verbundenes Ritzel, und ein Kopplungselement, das einen Flansch und eine Kopplungsverlängerung, die sich von dem Flansch erstreckt, umfasst. Die Kopplungsverlängerung umfasst einen außen keilverzahnten Abschnitt an einem ersten Ende, so dass die Kopplungsverlängerung koaxial in der Hohlwelle montiert ist. Der innen keilverzahnte Abschnitt der Hohlwelle greift in einer drehfixierten Keilverbindung mit dem äußeren Keilverzahnungsabschnitt der Kopplungsverlängerung ein, und der Flansch ist außerhalb der Hohlwelle angeordnet und aufgebaut, um mit der Antriebsstrangstruktur verbunden zu werden.
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Andere Ausführungsformen können auf eine Leistungsübertragungseinheit für ein Fahrzeug, das Drehmoment von einem Eingangszahnrad eines Getriebes auf eine Antriebsstrangstruktur des Fahrzeugs überträgt, ausgerichtet sein, die ein Eingangszahnrad, eine Leistungsübertragungswelle, die mit dem Eingangszahnrad verbunden ist und von ihm angetrieben wird, und ein Kegelrad, das mit der Leistungsübertragungswelle verbunden ist und von dieser angetrieben wird, umfassen, wobei das Eingangszahnrad und das Kegelrad für die Drehung mit der Leistungsübertragungswelle fixiert sind. Diese Ausführungsformen können auch ein Ritzel, das mit dem Kegelrad verbunden ist und von diesem angetrieben wird, und eine Ritzelwellenanordnung, die mit dem Ausgangszahnrad verbunden ist und diesem angetrieben wird, umfassen. Die Ritzelwellenanordnung umfasst eine Hohlwelle, die einen innen keilverzahnten Abschnitt umfasst, ein mit einem ersten Ende der Hohlwelle verbundenes Ritzel und ein Kopplungselement, das einen Flansch und eine Kopplungsverlängerung, die sich von dem Flansch erstreckt, umfasst. Die Kopplungsverlängerung umfasst einen außen keilverzahnten Abschnitt an einem ersten Ende, so dass die Kopplungsverlängerung koaxial innerhalb der Hohlwelle montiert ist. Der innen keilverzahnte Abschnitt der Hohlwelle greift in einer drehfixierten Keilverbindung mit dem äußeren keilverzahnten Abschnitt der Kopplungsverlängerung ein, und der Flansch ist außerhalb der Hohlwelle angeordnet und aufgebaut, um mit der Antriebsstrangstruktur verbunden zu werden.
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Noch andere Ausführungsformen können auf ein Verfahren zum Übertragen von Drehmoment von einem Ausgangszahnrad eines Getriebes auf eine Antriebsstrangstruktur eines Fahrzeugs ausgerichtet sein. Dieses Verfahren kann das Keilverzahnen eines Innenabschnitts einer Hohlwelle, das Verbinden eines Ritzels mit einem ersten Ende der Hohlwelle und das Keilverzahnen eines äußeren Abschnitts eines ersten Endes einer Kopplungsverlängerung eines Kopplungselements, das einen Flansch an einem zweiten Ende umfasst, umfassen. Das Verfahren kann auch das koaxiale Montieren des Verlängerungselements in der Hohlwelle, das Eingreifen des äußeren keilverzahnten Abschnitts mit dem inneren keilverzahnten Abschnitt in einer drehfixierten Keilverbindung und das Aufbauen des Flansches, der mit der Antriebsstrangstruktur des Fahrzeugs verbunden werden soll, umfassen.
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Der offenbarte Gegenstand der vorliegenden Anmeldung wird nun in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen der Vorrichtung und des Verfahrens, die beispielhaft gegeben werden, unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen detaillierter beschrieben, wobei:
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1 ist eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, der gemäß Prinzipien des offenbarten Gegenstands hergestellt ist.
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2 ist eine Querschnittansicht einer Leistungsübertragungseinheit des Antriebsstrangs von 1
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3 ist eine Querschnittansicht einer Ausführungsform für eine Ritzelwellenanordnung der Leistungsübertragungseinheit von 2.
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4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 3.
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5 ist eine Querschnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer Ritzelwellenanordnung.
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6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 5.
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Einige erfinderische Aspekte der offenbarten Ausführungsformen werden nachstehend unter Bezug auf die verschiedenen Figuren im Detail beschrieben. Beispielhafte Ausführungsformen werden beschrieben, um den offenbarten Gegenstand darzustellen, nicht um seinen Schutzbereich, der durch die Patentansprüche definiert wird, zu beschränken. Fachleute mit gewöhnlichen Kenntnissen der Technik werden eine Anzahl von äquivalenten Variationen der verschiedenen Merkmale erkennen, die in der folgenden Beschreibung bereitgestellt werden.
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I. Fahrzeugantriebsstrang
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1 ist eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs 10, das gemäß Prinzipien des offenbarten Gegenstands hergestellt ist. Der Antriebsstrang des Fahrzeugs 10 kann eine Ausführungsform eines Getriebes 12 gemäß Prinzipien des offenbarten Gegenstands umfassen. Das Fahrzeug 10 kann als ein Vierradantriebsfahrzeug oder ein Allradantriebsfahrzeug aufgebaut sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Das Fahrzeug 10 kann auch eine Leistungsquelle, wie etwa eine Brennkraftmaschine 14, ein Paar vorderer Antriebswellen 16L, 16R, ein Paar Vorderräder 18L, 18R, eine Antriebswelle 20, eine hintere Differentialgetriebeanordnung 22, ein Paar hinterer Antriebswellen 24L, 24R und ein Paar von Hinterrädern 26L, 26R umfassen.
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Jede der Antriebswellen 16L, 16R, 24L, 24R kann sich in einer Querrichtung (durch Pfeile T angezeigt) des Fahrzeugs 10 erstrecken. Die hinteren Antriebswellen 24L, 24R können von den vorderen Antriebswellen 16L, 16R in einer Längsrichtung (durch Pfeile L angezeigt) des Fahrzeugs 10 beabstandet sein, die senkrecht zu der Querrichtung T ist. Jede der vorderen Antriebwellen 16L, 16R kann mit der Transaxle-Einheit 12 verbunden und von ihm angetrieben werden. Jede der hinteren Antriebswellen 24L, 24R kann mit dem hinteren Differential 22 verbunden sein und von diesem angetrieben werden.
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Das linke Vorderrad 18L kann mit der linken vorderen Antriebswelle 16L verbunden sein und von dieser angetrieben werden. Das rechte Vorderrad 18R kann mit der rechten vorderen Antriebswelle 16R verbunden sein und von dieser angetrieben werden. Das linke Hinterrad 26L kann mit der linken hinteren Antriebswelle 24L verbunden sein und von dieser angetrieben werden, und das rechte Hinterrad 26R kann mit der rechten hinteren Antriebswelle 24R verbunden sein und von dieser angetrieben werden.
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Jede der Brennkraftmaschine 14 und des Getriebes 12 kann mit ihren (nicht gezeigten) Ausgangswellen in der Querrichtung T des Fahrzeugs 10 ausgerichtet sein. Die Brennkraftmaschine 14 kann mit der Transaxle-Einheit 12 verbunden sein, um die Transaxle-Einheit 12 anzutreiben.
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Die Antriebswelle 20 kann sich in der Längsrichtung L des Fahrzeugs 10 erstrecken, so dass die Antriebswelle 20 jeweils mit der Transaxle-Einheit 12 und der hinteren Differentialanordnung 22 verbinden kann. Die Antriebswelle 20 kann unter Verwendung geeigneter Zahnradanordnungen durch die Transaxle-Einheit 12 angetrieben werden und kann die hintere Differentialgetriebeanordnung 22 antreiben.
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Die Transaxle-Einheit 12 kann ein Mehrfachgetriebe 28 und eine Leistungsübertragungseinheit 32 umfassen. Die Transaxle-Einheit 12 kann derart aufgebaut sein, dass sie in dem (nicht gezeigten) Verbrennungsmotorraum des Fahrzeugs 10 aufgenommen ist.
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Das Mehrfachgetriebe 28 kann unter Verwendung geeigneter Zahnradanordnungen mit der Brennkraftmaschine 14 verbunden und von dieser angetrieben werden. Das Mehrfachgetriebe 28 kann mehre Antriebsübersetzungsverhältnisse und ein (nicht gezeigtes) Ausgangszahnrad umfassen. 2 ist eine Querschnittansicht der Leistungsübertragungseinheit des Antriebsstrangs von 1. Die Leistungsübertragungseinheit 32 kann mit einem Ausgangszahnrad des Mehrfachgetriebes 28 verbunden werden, das mit einer Ausgangsdrehzahl angetrieben werden kann, die eine Funktion der Drehzahl der Brennkraftmaschine 14 und des ausgewählten der Antriebsübersetzungsverhältnisse ist. Das Mehrfachgetriebe 28 kann eine diskrete Anzahl von Vorwärtsantriebsverhältnissen und ein Rückwärtsantriebsübersetzungsverhältnis umfassen, die von einem Bediener des Fahrzeugs 10 manuell oder automatisch ausgewählt werden können.
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Alternativ kann das Mehrfachgetriebe 28 mehrere Vorwärtsantriebsübersetzungen umfassen, die in dem Mehrfachgetriebe 28 zwischen einem minimalen Antriebsübersetzungsverhältnis und einem maximalen Antriebsübersetzungsverhältnis stufenlos geändert werden können. Das stufenlose Mehrfachgetriebe 28 kann auch ein Rückwärtsantriebsverhältnis umfassen.
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Die Transaxle-Einheit 12 kann, wie in der Technik bekannt, ein Leistungsübertragungseinheitsgehäuse (PTU-Gehäuse) 36 umfassen, in dem Komponenten des Mehrfachgetriebes 28 montiert sind. Das PTU-Gehäuse 36 kann auch eine Zwei-Gang-Abschlussantriebsanordnung 30 und die Leistungsübertragungseinheit 32 enthalten.
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Ein Ausgangszahnrad des Mehrfachgetriebes 28 kann eine vordere Differentialanordnung 42 antreiben. Die linke vordere Antriebswelle 16L kann mit der vorderen Differentialanordnung 42 verbunden sein und von dieser angetrieben werden. Die rechte vordere Antriebswelle 16R kann ebenfalls mit der vorderen Differentialanordnung 42 verbunden sein und von dieser angetrieben werden. Die vordere Differentialanordnung 42 kann zulassen, dass die vorderen Antriebswellen 16L, 16R sich relativ zueinander drehen.
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Wenngleich hier nicht im Detail dargestellt, kann die hintere Differentialanordnung 22 im Aufbau ähnlich der vorderen Differentialanordnung 42 sein. Außerdem können die hintere Differentialanordnung 22 und/oder die vordere Differentialanordnung jegliche Differentialanordnung für ein Fahrzeug sein, wie etwa ein offenes Differential, ein Sperrdifferential, ein Visco-Kupplungsdifferential, ein elektromagnetisches Kupplungsdifferential, etc. ist/sind aber nicht darauf beschränkt.
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Wenn das Fahrzeug 10 als ein Vierradantriebsfahrzeug oder ein Allradantriebsfahrzeug aufgebaut ist, kann das PTU-Gehäuse 36 auch die Leistungsübertragungseinheit 32 enthalten. Die Leistungsübertragungseinheit 32 kann die Antriebswelle 20 antreiben. Die Leistungsübertragungseinheit 32 kann ein Eingangszahnrad 130, eine Leistungsübertragungswelle 132, ein Kegelrad 134 und ein Ausgangszahnrad 136, das Ausgangszahnradzähe 56 umfasst, umfassen. Das Ausgangszahnrad 136 kann ein Ritzel umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Jedes des Eingangszahnrads 130 und des Kegelrads 134 kann für die Drehung mit der Leistungsübertragungswelle 132 fixiert sein. Die Leistungsübertragungswelle 132 kann sich parallel zu der Achse A der vorderen Antriebswellen 16L, R erstrecken. Das Ausgangszahnrad 136 kann von dem Kegelrad 134 angetrieben werden und kann, wie nachstehend ausführlicher beschrieben, für die Drehung an der Antriebswelle 20 fixiert werden.
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Ein Eingangselement 118 der vorderen Differentialanordnung 42 kann auch ein Leistungsübertragungszahnrad 138 umfassen, das in das Eingangszahnrad 130 eingreifen und es antreiben kann. Als ein Ergebnis kann das Leistungsübertragungszahnrad 138 auch die Leistungsübertragungseinheit 32 mit dem ausgewählten eines Abschlussantriebsübertragungsverhältnisses im hohen Bereich und eines Abschlussantriebsübertragungsverhältnisses im niedrigen Bereich antreiben und durch Verlängerung können Hinterräder 26L, 26R basierend auf dem ausgewählten des Abschlussantriebsübertragungsverhältnisses im hohen Bereich und des Abschlussantriebsübertragungsverhältnisses im niedrigen Bereich angetrieben werden. In einer alternativen Ausführungsform kann das Leistungsübertragungszahnrad 138 integral mit dem Eingangselement 118 ausgebildet sein, um eine einzelne homogene Komponente bereitzustellen.
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II. Ritzelwellenanordnung
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3 ist eine Querschnittansicht einer Ausführungsform für eine Ritzelwellenanordnung 43 der Leistungsübertragungseinheit 32 von 2. Die Ritzelwellenanordnung 43 kann das Ausgangszahnrad 136, eine Hohlwelle 44 und ein Kopplungselement 46 umfassen. Die Ausführungsformen sollen das Ausgangszahnrad 136 umfassen, das getrennt von der Hohlwelle 44 ausgebildet sein kann und anschließend mit der Hohlwelle 44 verbunden werden kann. In anderen Ausführungsformen kann das Ausgangszahnrad 136 mit der Hohlwelle 44 integriert sein, um ein einziges Element zu bilden. Das Ausgangszahnrad 136 kann ein erstes Ende 104 des Ausgangszahnrads 136, das mit dem ersten Ende 92 der Hohlwelle 44 verbunden ist, und ein zweites Ende 106 des Ausgangszahnrads 136, das von dem ersten Ende 92 der Hohlwelle 44 einwärts beabstandet sein kann, umfassen. Das Ausgangszahnrad 136 kann eine Axiallänge von dem ersten Ende 104 des Ausgangszahnrads 136 zu dem zweiten Ende 106 des Ausgangszahnrads 136 überspannen. Die Ritzelwellenanordnung 43 kann mit dem Kegelrad 134 verbunden sein und mit der Antriebswelle 20 verbunden sein.
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In einer Ausführungsform kann die Hohlwelle 44 ein längliches zylindrisches Element sein, das sich von dem ersten Ende 92 axial durch das Ausgangszahnrad 136 zu einem zweiten Ende 94 erstrecken kann. Das Kopplungselement 46 kann als ein einzelnes Element ausgebildet sein, das einen Flansch 54 und eine Kopplungsverlängerung 48 umfassen kann. Die Kopplungsverlängerung 48 kann eine längliche Welle sein, die koaxial montiert ist oder innerhalb der Hohlwelle 44 angeordnet und für die Drehung mit dieser um eine Längsachse der Ritzelwellenanordnung 43 fixiert ist. Der Deutlichkeit der Offenbarung halber können sich Referenzen auf das erste Ende 92 und das zweite Ende 94 auf entgegengesetzte Enden jeder der Hohlwelle 44, der Kopplungsverlängerung 48 oder der Ritzelwellenanordnung 43 beziehen.
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In einer Ausführungsform kann eine Innenseite der Hohlwelle 44 mit einer Außenoberfläche der Kopplungsverlängerung 48 in einer Keilverbindung 50 keilverzahnt sein, die wenigstens entlang einer Teillänge der Hohlwelle 44 angeordnet ist. Die Keilverbindung 50 kann sich entlang einer Teillänge der Ritzelwellenanordnung 43 erstrecken, die mit dem Ausgangszahnrad 136 zusammenfällt. Ein ringförmiger Raum 51 kann einen Bereich zwischen der Kopplungsverlängerung 48 und der Hohlwelle 44 ohne die Keilverbindung 50 definieren.
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Die Hohlwelle 44 und das Kopplungselement 46 drehen sich mit dem Ausgangszahnrad 136. Das Kegelrad 134 und das Ausgangszahnrad 136 können eingreifen um ein Drehmoment von der Leistungsübertragungswelle 132 in den Flansch 54 zu übertragen. Die Ritzelwellenanordnung 43 kann mit dem Kegelrad 134 verbunden sein und mit der Antriebswelle 20 verbunden sein. Der Flansch 54 kann Befestigungen zum Koppeln der Antriebswelle 20 in jedem geeigneten Aufbau umfassen, der ein Joch für ein Kreuzgelenk, einen Torsionsschwingungsdämpfer, etc. umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist.
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Um die Ritzelwellenanordnung 43 zu montieren, kann die Kopplungsverlängerung 48 des Kopplungselements 46 derart in die Hohlwelle 44 eingesetzt werden, dass die Keilverbindung 50 zwischen den zwei Teilen richtig ineinandergreift. Die Hohlwelle 44 kann an dem Flansch 54 an dem zweiten Ende 94 anliegen, und die zwei Teile sollten die richtige axiale Ausrichtung erhalten.
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In einer Ausführungsform kann die Kopplungsverlängerung 48 eine äußere Führungsoberfläche 52 umfassen, die als eine sich aufweitende Schräge um die Kopplungsverlängerung 48 herum ausgebildet sein kann. Die äußere Führungsoberfläche 52 kann einen äußeren Durchmesser haben, der ungefähr ein Innendurchmesser 96 der Hohlwelle 44 ist, und kann axial mit der Hohlwelle 44 und der Kopplungsverlängerung 48 ausgerichtet sein, wenn die Kopplungsverlängerung 48 in die Hohlwelle 44 eingesetzt wird und darauf sitzt. Alternativ kann die Hohlwelle 44 auf die Kopplungsverlängerung 48 montiert werden.
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Die Keilverbindung 50 stellt eine steife Drehverbindung zwischen der Kopplungsverlängerung 48 und der Hohlwelle 44 an dem ersten Ende 92 der Ritzelwellenanordnung 43 bereit. In einer Ausführungsform kann die Keilverbindung 50 innerhalb des ersten Endes 92 der Ritzelwellenanordnung 43 angeordnet werden, so dass die Keilverbindung 50 innerhalb der Endpunkte des Ausgangszahnrads 136 definiert wird. Die Keilverbindung 50 kann an dem ersten Ende 104 des Ausgangszahnrads 136 und dem zweiten Ende 106 des Ausgangszahnrads 136 enden und stellt ein drehfixiertes Ende der Ritzelwellenanordnung 43 bereit. In der Ausführungsform kann sich die Kopplungsverlängerung 48 über eine größere Strecke als die Axiallänge des Ausgangszahnrads 136 über das erste Ende 104 des Ausgangszahnrads 136 hinaus erstrecken. Im Gegensatz dazu können das zweite Ende 94 der Hohlwelle 44 und die Führungsoberfläche 52 an dem zweiten Ende 94 der Kopplungsverlängerung 48 sich relativ zueinander drehen. Der Abstand zwischen der Keilverbindung 50 und dem Flansch 54 kann auf einen vorgegebenen Wert festgelegt werden, so dass die Kopplungsverlängerung 48 länger wird und das zweite Ende 94 der Kopplungsverlängerung 48 sich relativ zu dem ersten Ende 92 der Kopplungsverlängerung 48 verdrehen kann. In einem derartigen Aufbau können Torsionsschwingungen, die auf das zweite Ende 94 der Kopplungsverlängerung 48 angewendet werden, zum Verdrehen der Kopplungsverlängerung 48 führen. Torsionsschwingungen können durch eine oder beide des Ausgangszahnrads 136 und der Antriebswelle 20 auf die Kopplungsverlängerung 48 übertragen werden. Dieses Verdrehen der Kopplungsverlängerung 48 entlang ihrer Länge kann eine Dämpfungswirkung für die Torsionsschwingungen, die auf die Kopplungsverlängerung 48 übertragen werden, bereitstellen.
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Die Ritzelwellenanordnung 43 kann durch eine oder mehrere Ritzelwellenanordnungslager drehbar gehalten werden. In einer Ausführungsform sind ein erstes Lager 58 und ein zweites Lager 60 zwischen dem Ausgangszahnrad 136 und dem Flansch 54 positioniert. Das erste Lager 58 kann an dem Ausgangszahnrad 136 anliegen und das zweite Lager 60 kann in der Nähe des Flansches 54 gehalten werden. Jedoch sollen die Ausführungsformen jede Anordnung des ersten Lagers 58 und des zweiten Lagers 60 entlang der Länge der Hohlwelle 44 umfassen. In einigen Ausführungsformen können das erste und zweite Lager 58, 60 einzelne Kegelrollenlager 44 in einer geeigneten Weise umfassen, welche die gleiche Größe oder verschiedene Größen haben können, sind aber nicht darauf beschränkt. Das erste Lager 58 kann in jeder geeigneten Weise an die Hohlwelle 44, wie etwa die Innenringanordnung, die an die Hohlwelle 44 pressgepasst ist, und die Außenringanordnung, die an das PTU-Gehäuse 36 pressgepasst ist, montiert sein. Das zweite Lager 60 kann in jeder geeigneten Weise an die Hohlwelle 44, wie etwa die Innenringanordnung, die an die Hohlwelle 44 pressgepasst ist, und die Außenringanordnung, die an das PTU-Gehäuse 36 pressgepasst ist, montiert sein. Das zweite Lager 60 kann zwischen wenigstens einem Abstandshalter 62 und einer Mutter und einer Abstandsscheibe 64 angeordnet sein. Die Mutter und die Abstandsscheibe 64 können an dem Flansch 54 anliegen. Der Abstandshalter 62 kann die Stelle des zweiten Lagers 60 festlegen und der Druckkraft der Mutter und der Abstandsscheibe 64 standhalten. Die Mutter und die Abstandsscheibe 64 können das zweite Lager 60 komprimieren und können die Hohlwelle 44 im Inneren des PTU-Gehäuses 36 festhalten.
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4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 3. In einer Ausführungsform kann die Kopplungsverlängerung 48 auf jede geeignete Weise im Inneren der Hohlwelle 44, wie etwa mechanische Befestigungen, Schweißen, Klebstoff, eine Reibungspassung, etc. festgehalten werden, ist aber nicht darauf beschränkt. Die Kopplungsverlängerung 48 kann eine sich verkleinernde Schräge 72 umfassen, die einen Durchmesser der Kopplungsverlängerung 48 auf einen verkleinerten Kopplungsverlängerungsvorsprung 66 verringert, der sich über die Welle 44 hinaus erstrecken kann. Eine ringförmige Abstandsscheibe 70 kann koaxial um den Kopplungsverlängerungsabschnitt 66 zwischen dem Innendurchmesser 96 der Hohlwelle 44 und einem Außendurchmesser 98 des Kopplungsverlängerungsabschnitts 66 angeordnet sein. Ein Ende der Distanzscheibe 70 kann sich in Richtung der Schräge 72 erstrecken und ein entgegengesetztes Ende kann über einen Rand der Hohlwelle 44 überstehen. Die Abstandsscheibe 70 kann durch einen Federring 68 oder jede geeignete Befestigung, die mechanische Befestigungen, Schweißen, Klebstoff, eine Reibpassung, etc. umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, an ihrem Platz gehalten werden. Somit können der Federring 68 und die Abstandsscheibe 70 das Kopplungselement 46 im Inneren der Hohlwelle 44 entfernbar festhalten.
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5 ist eine Querschnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer Ritzelwellenanordnung 100. Die Ritzelwellenanordnung 100 kann das Ausgangszahnrad 136, eine Hohlwelle 76 und ein Kopplungselement 80 umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das Ausgangszahnrad 136 ein Ritzel umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Ausführungsformen sollen das Ausgangszahnrad 136 umfassen, das getrennt von der Hohlwelle 76 ausgebildet ist und anschließend mit der Hohlwelle 76 verbunden wird. In anderen Ausführungsformen kann das Ausgangszahnrad 136 mit der Hohlwelle 76 integriert werden, um ein einzelnes Element zu bilden. Die Hohlwelle 76 kann ein längliches zylindrisches Element sein, das sich von dem ersten Ende 92 axial durch das Ausgangszahnrad 136 zu dem zweiten Ende 94 erstrecken kann. Das Kopplungselement 80 kann als ein einzelnes Element ausgebildet sein, das einen Flansch 81 und eine Kopplungsverlängerung 78 umfassen kann. Die Kopplungsverlängerung 78 kann eine längliche Welle sein, die koaxial in der Hohlwelle 76 und für die Drehung mit dieser fixiert um eine Längsachse der Ritzelwellenanordnung 100 angeordnet ist. Der Deutlichkeit der Offenbarung halber können sich Bezüge auf das erste Ende 92 und das zweite Ende 94 auf entgegengesetzte Enden der Hohlwelle 76, der Kopplungsverlängerung 78 oder der Ritzelwellenanordnung 100 beziehen.
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In einer Ausführungsform kann eine Innenseite der Hohlwelle 76 mit einer Außenoberfläche der Kopplungsverlängerung 78 in einer Keilverbindung 83 keilverzahnt sein, die wenigstens entlang einer Teillänge der Hohlwelle 76 angeordnet ist. In einer Ausführungsform kann sich die Keilverbindung 83 entlang einer Teillänge der Ritzelwellenanordnung 100 erstrecken, die mit dem Ausgangszahnrad 136 zusammenfällt. Ein ringförmiger Raum 82 kann einen Bereich zwischen der Kopplungsverlängerung 78 und der Hohlwelle 76 ohne die Keilverbindung 83 definieren. Die Hohlwelle 76 und das Kopplungselement 80 können sich mit dem Ausgangszahnrad 136 drehen. Das Ausgangszahnrad 136 kann von dem Kegelrad 134 angetrieben werden und kann, wie nachstehend ausführlicher beschrieben, für die Drehung an der Antriebswelle 20 fixiert sein.
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Der Flansch 81 kann Befestigungen zum Koppeln der Antriebswelle 20 in jedem geeigneten Aufbau einschließlich eines Jochs für ein Kreuzgelenk, eines Torsionsschwingungsdämpfers, etc. umfassen.
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Um die Ritzelwellenanordnung 100 zu montieren, kann die Kopplungsverlängerung 78 des Kopplungselements 80 derart in die Hohlwelle 76 eingesetzt werden, dass die Keilverbindung 83 zwischen den zwei Stücken richtig ineinander greift. Die Hohlwelle 76 kann an dem zweiten Ende 94 gegen den Flansch 81 aufliegen, und die zwei Teile sollten die richtige axiale Ausrichtung erhalten. In einer Ausführungsform kann die Kopplungsverlängerung 78 eine äußere Führungsoberfläche 102 umfassen, die als eine sich ausdehnende Schräge um den Kopplungsvorsprung 78 herum ausgebildet sein kann. Die äußere Führungsoberfläche 102 kann einen Außendurchmesser haben, der ungefähr ein Innendurchmesser der Kopplungsverlängerung 78 ist, und kann die Hohlwelle 76 und die Kopplungsverlängerung 78 axial ausrichten, wenn die Kopplungsverlängerung 78 eingesetzt und in der Hohlwelle 76 aufgelagert wird.
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Die Keilverbindung 83 stellt an dem ersten Ende 92 der Ritzelwellenanordnung 100 eine drehsteife Verbindung zwischen der Kopplungsverlängerung 78 und der Hohlwelle 76 bereit. In einer Ausführungsform kann die Keilverbindung 83 innerhalb des ersten Endes 92 der Ritzelwellenanordnung 100 angeordnet sein, so dass die Keilverbindung 83 innerhalb der Endpunkte des Ausgangszahnrads 136 definiert ist. Die Keilverbindung 83 kann an dem ersten Ende 104 des Ausgangszahnrads 136 und dem zweiten Ende 106 des Ausgangszahnrads 136 enden und stellt ein drehfixiertes Ende der Ritzelwellenanordnung 100 bereit. In der Ausführungsform kann sich die Kopplungsverlängerung 78 um eine Entfernung, die größer als die Axiallänge des Ausgangszahnrads 136 ist, über das erste Ende 104 des Ausgangszahnrads 136 erstrecken. Im Gegensatz dazu können das zweite Ende 94 der Hohlwelle 76 und die Führungsoberfläche an dem zweiten Ende 94 der Kopplungsverlängerung 78 sich relativ zueinander drehen. Der Abstand zwischen der Keilverbindung 83 und dem Flansch 81 kann auf einen vorgegebenen Wert festgelegt werden, so dass die Kopplungsverlängerung 78 verlängert wird und das zweite Ende 94 der Kopplungsverlängerung 78 sich relativ zu dem ersten Ende 92 der Kopplungsverlängerung 78 verdrehen kann. In einem derartigen Aufbau können Torsionsschwingungen, die auf das zweite Ende 94 der Kopplungsverlängerung 78 angewendet werden, zu einem Verdrehen der Kopplungsverlängerung 78 führen. Torsionsschwingungen können von einem oder beiden des Ausgangszahnrads 136 und der Antriebswelle 20 auf die Kopplungsverlängerung 78 übertragen werden. Dieses Verdrehen der Kopplungsverlängerung 78 entlang ihrer Länge kann eine Dämpfungswirkung für die Torsionsschwingungen, die auf die Kopplungsverlängerung 78 übertragen werden, bereitstellen.
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Die Ritzelwellenanordnung 100 kann von einem oder mehreren Ritzelwellenanordnungslagern drehbar gehalten werden. In einer Ausführungsform sind das erste Lager 58 und das zweite Lager 60 zwischen dem Ausgangszahnrad 136 und dem Flansch 81 positioniert. Das erste Lager 58 kann an dem Ausgangszahnrad 136 anliegen und das zweite Lager 60 kann in der Nähe des Flansches 81 gehalten werden. Jedoch sollen die Ausführungsformen jede Anordnung des ersten Lagers 58 und des zweiten Lagers 60 entlang der Länge der Hohlwelle 76 umfassen. In einigen Ausführungsformen können die ersten und zweiten Lager 58, 60 einzelne Kegelrollenlager umfassen, welche die gleiche Größe oder verschiedene Größen haben können. Das erste Lager 58 kann auf jede geeignete Weise an die Hohlwelle 76 montiert sein, die zum Beispiel eine Presspassung der Innenringanordnung an der Hohlwelle 76 und eine Presspassung der Außenringanordnung an dem PTU-Gehäuse 36 umfasst. Das zweite Lager 60 kann auf jede geeignete Weise an die Hohlwelle 76 montiert sein, die zum Beispiel eine Presspassung der Innenringanordnung an der Hohlwelle 76 und eine Presspassung der Außenringanordnung an dem PTU-Gehäuse 36 umfasst. Das zweite Lager 60 kann zwischen dem wenigstens einem Abstandshalter 62 und der Mutter und der Abstandsscheibe 64 angeordnet sein. Die Mutter und die Abstandsscheibe 64 können an dem Flansch 81 anliegen. Der Abstandshalter 62 kann den Ort des zweiten Lagers 60 festlegen und der Druckkraft der Mutter und der Abstandsscheibe 64 standhalten. Die Mutter und die Abstandsscheibe 64 können das zweite Lager 60 zusammendrücken und die Hohlwelle 44 im Inneren des PTU-Gehäuses 36 festhalten.
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6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 5 und zeigt die Kopplungsverlängerung 78, die sich axial durch die Hohlwelle 76 erstreckt, die zusammen mit der Keilverbindung 83 keilverzahnt ist. Eine Aufnahme 90 kann andere Zahnräder, Wellen, Elemente, etc. aufnehmen. Die Kopplungsverlängerung 78 kann auf jede geeignete Weise, wie etwa mechanische Befestigungen, Schweißen, Klebstoff, eine Reibpassung, etc. im Inneren der Hohlwelle 76 festgehalten werden, ist aber nicht darauf beschränkt. Jedoch kann in einer alternativen Ausführungsform ein Federring 84 die Kopplungsverlängerung 78 im Inneren der Hohlwelle 76 festhalten. Der Federring 84 kann als jede Art von Federelement mit geeigneter Materialfestigkeit und Federkraft bereitgestellt werden, um mit den alternativen Ausführungsformen zu funktionieren. Die Hohlwelle 76 kann einen Innenabsatz 88 umfassen, der in einem vorgegebenen Abstand weiter von dem ersten Ende 92 angeordnet ist als eine Stelle einer Umfangsnut 86, wenn die zwei Teile montiert sind. Der Federring 84 kann zusammenfallend mit der Umfangsnut 86 in der Nähe des ersten Endes 92 der Kopplungsverlängerung 78 vormontiert werden. Wenn die Kopplungsverlängerung 78 in die Hohlwelle 76 eingesetzt wird, berührt der Federring 84 den Absatz 88 und wird in die Nut 86 zusammengedrückt. Wenn die Kopplungsverlängerung 78 einmal vollständig im Inneren der Hohlwelle 76 montiert wurde, kann sich der Federring 84 nach dem Passieren des Absatzes 88 in der Hohlwelle 76 ausdehnen, wodurch die Kopplungsverlängerung 78 innerhalb der Hohlwelle 76 vorteilhaft festgehalten wird.
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III. Alternative Ausführungsformen
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Während vorstehend gewisse Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden, sollte sich verstehen, dass der offenbarte Gegenstand auf viele verschiedene Weisen ausgeführt und aufgebaut werden kann, ohne von dem Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können getrennte Komponenten, die direkt miteinander verbunden werden können und sich mit der gleichen Drehzahl drehen, als einzelne homogene Komponenten ausgebildet werden. Im Gegensatz dazu können einzelne homogene Komponenten als getrennte Elemente ausgebildet werden und in einer in der Technik bekannten Weise aneinander befestigt werden. In der vorstehend offenbarten beispielhaften Ausführungsform können viele der Komponenten für die Drehung durch Keilverbindungen befestigt werden. Jedoch können andere in der Technik bekannte Drehmomentübertragungsverbindungen, wie etwa Gewindebefestigungen, Keilnuten und Keile, Schweißverbindungen, etc. verwendet werden.
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Während der Gegenstand unter Bezug auf seine beispielhaften Ausführungsformen im Detail beschrieben wurde, wird für Fachleute der Technik offensichtlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente verwendet werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Alle in dem vorstehenden Hintergrundabschnitt diskutierten Referenzen des bisherigen Stands der Technik sind hiermit in ihrer Gesamtheit per Referenz eingebunden.