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Die Erfindung betrifft eine Zahnradanordnung für ein Zahnradgetriebe, insbesondere für ein Planetengetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Daneben betrifft die Erfindung einen Aktuator für einen verstellbaren Wankstabilisator eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 14
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In unterschiedlichen Bereichen der Technik kommen Zahnradgetriebe in Bauform von Planetengetrieben zum Einsatz. Es handelt sich dabei um sogenannte Umlaufrädergetriebe, d.h. Getriebe, die neben einer gehäusefesten Welle auch Achsen besitzen, die auf einer Kreisbahn im Gehäuse umlaufen. Bei Planetengetrieben verlaufen die umlaufenden Achsen parallel zur gehäusefesten Welle, wobei die sich auf den umlaufenden Achsen drehenden Zahnräder (Planetenräder) ein zentrales Rad (Sonnenrad) umkreisen. In der Technik gibt es unterschiedliche Anwendungen für Planetengetriebe.
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Zur Steigerung der Fahrzeugstabilität sowie des Fahrkomforts ist es für sich gesehen bekannt, Fahrzeuge mit einem sogenannten Wankstabilisator auszustatten. In einfachster Ausführung handelt es sich dabei um eine im wesentlichen C-förmige Drehstabfeder, die im mittigen Bereich drehbar gegenüber der Karosserie gelagert ist und deren äußere, sich gegenüberliegende Enden jeweils mit einer Radaufhängung gekoppelt sind. Durch diese Konstruktion sorgt der Wankstabilisator dafür, dass die Karosserie des Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt nicht nur an der kurvenäußeren Seite einfedert (bedingt durch die Zentrifugalkraft), sondern dass zudem das kurveninnere Rad etwas abgesenkt wird (Kopierverhalten).
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Zur weiteren Steigerung des Fahrkomforts ist es aus dem Stand der Technik bekannt, derartige Wankstabilisatoren verstellbar auszuführen. Der Wankstabilisator umfasst dazu einen Aktuator und ist in zwei mit Hilfe des Aktuators relativ zueinander verdrehbare Stabilisatorabschnitte geteilt. Durch Verdrehung der Stabilisatorabschnitte zueinander um eine Rotationsachse wird eine Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus gezielt erzeugt oder einer durch äußere Einflüsse hervorgerufenen Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus gezielt entgegen gewirkt. Bei bekannten verstellbaren Wankstabilisatoren dient ein Elektromotor als Antrieb des Aktuators; zur Übersetzung des Drehmoments bzw. der Drehzahl des Elektromotors kommt üblicherweise ein mechanisches Getriebe in Bauform eines ein- oder mehrstufigen Planetengetriebes zum Einsatz.
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Abhängig von der jeweiligen Getriebestufe kommt es in bestimmten Betriebssituationen zu hohen übertragenen Drehmomenten und/oder zu Lastwechseln innerhalb des Planetengetriebes. Bedingt durch diese Anforderungen kommen insbesondere bei in verstellbaren Wankstabilisatoren eingesetzten Planetengetrieben besonders ausgeführte Planetenräder zum Einsatz. In
DE 10 2015 202 236 A1 wird eine Zahnradanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben, die als ein Planetenrad im zuvor genannten Zusammenhang einsetzbar ist. Es handelt sich dabei entsprechend um eine Zahnradanordnung für ein Planetengetriebe, aufweisend ein erstes Stirnrad und ein zweites Stirnrad, die mit gemeinsamer Rotationsachse axial voneinander beabstandet jeweils drehbar gegenüber einem Bolzen gelagert und mittels einer Spanneinrichtung torsional gegeneinander verspannbar sind. Erstes und zweites Stirnrad bilden jeweils eine Hälfte einer Zahnradanordnung, die sich demzufolge auch als geteiltes Zahnrad auffassen lässt. Die beiden Stirnräder sind koaxial mit einer gemeinsamen Rotationsachse axial voneinander beabstandet angeordnet und weisen jeweils einen Durchgang auf. Ein hohlzylindrisch ausgeführtes, elastisches Element ist innerhalb des Durchgangs der Stirnräder angeordnet und mit jedem der Stirnräder verbunden, so dass diese begrenzt relativ zueinander um die Rotationsachse drehbar verbunden sind.
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In einem entspannten Zustand der Spanneinrichtung, in welchem das elastische Element unverformt ist, weisen die Außenverzahnungen des ersten und zweiten Stirnrads zueinander einen geringfügigen Versatz in Umfangsrichtung auf. Wird durch eine Verdrehung der Stirnräder zueinander - insbesondere bedingt durch Eingriff mit bspw. einem Sonnenrad und/oder Hohlrad des Planetengetriebes - dieser Versatz aufgehoben, so liegt eine torsionale Verspannung der Zahnradanordnung vor, da das elastische Element aufgrund seiner Verformung eine dem Verdrehsinn entgegengerichtete Rückstellkraft bzw. ein solches Rückstellmoment entwickelt.
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Zwischen den Stirnrädern und dem Bolzen zur drehbaren Lagerung der Stirnräder ist ein hohlzylindrisches Gleitlager in Form einer hülsenartigen Lagerbuchse angeordnet. Das elastische Element ist mit einer Innenumfangsfläche drehfest an einer Außenumfangsfläche des hohlzylindrischen Gleitlagers angeordnet. Entsprechend stützen sich die Stirnräder nicht unmittelbar auf dem hohlzylindrischen Gleitlager, sondern am elastischen Element ab. Einer über die Lebensdauer anhaltenden präzisen Lagerung der Zahnradanordnung steht dies entgegen.
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Aus
DE 10 2017 219 548 A1 ist eine weitere Zahnradanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
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EP 3 809 018 A1 offenbart eine Zahnradanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, deren Spanneinrichtung als mäanderförmiger Ring mit Kopplungsbereichen am ersten Stirnrad und am zweiten Stirnrad ausgebildet ist.
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DE 10 2017 220 321 B3 offenbart eine Zahnradanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer Spanneinrichtung in Form eines elastischen Polygonrings, der formschlüssig im ersten Stirnrad und zweiten Stirnrad aufgenommen ist.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Zahnradanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, deren Stirnräder über die gesamte Lebensdauer der Zahnradanordnung präzise gelagert sind, die zugleich einfach herstellbar und montierbar ist und die kompakt baut. Daneben soll ein Aktuator für einen verstellbaren Wankstabilisator eines Fahrzeugs angegeben werden, der ein Getriebe mit einer solchen Zahnradanordnung aufweist.
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Die genannte Aufgabe wird zunächst gelöst durch eine Zahnradanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei um eine Zahnradanordnung für ein Zahnradgetriebe, insbesondere für ein Planetengetriebe, wobei die Zahnradanordnung zumindest ein erstes Stirnrad und ein zweites Stirnrad aufweist, die mit gemeinsamer Rotationsachse axial voneinander beabstandet jeweils drehbar gegenüber einem Bolzen gelagert und mittels einer Spanneinrichtung torsional gegeneinander verspannbar sind. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Zahnradanordnung dadurch aus, dass die Spanneinrichtung eine Vielzahl von Koppelelementen, die sich jeweils von einem ersten Kopplungsbereich am ersten Stirnrad zu einem zweiten Kopplungsbereich am zweiten Stirnrad erstrecken, und ein sich umfänglich erstreckendes Federelement umfasst, das die Kopplungselemente voneinander beabstandet verbindet, wobei das Federelement und die Kopplungselemente eine Kreuzanordnung zueinander aufweisen.
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Entsprechend weist bei der erfindungsgemäßen Zahnradanordnung die zum Einsatz kommende Spanneinrichtung zur torsionalen Verspannung der Stirnräder gegeneinander einen gegenüber vorbekannten Zahnradanordnungen andersartigen Aufbau auf. Als wesentliche Elemente umfasst diese zunächst eine Vielzahl von Kopplungselementen, weiterhin ein die Kopplungselemente miteinander verbindendes Federelement. Dabei erstreckt sich ein Kopplungselement jeweils von einem ersten Kopplungsbereich am ersten Stirnrad zu einem zweiten Kopplungsbereich am zweiten Stirnrad, wobei unter einem Kopplungselement ganz allgemein ein Element zu verstehen ist, das eine mechanische Kopplung zwischen dem ersten Stirnrad und dem zweiten Stirnrad herstellt. Es sei angemerkt, dass die Formulierung „Kopplungsbereich am ersten Stirnrad“ bzw. „Kopplungsbereich am zweiten Stirnrad“ im Rahmen der Erfindung weit auszulegen ist. Insbesondere kann darunter verstanden werden, dass das Stirnrad selbst dazu ausgebildet ist, eine Verbindung mit einem Kopplungselement einzugehen. Alternativ oder ergänzend kann das Stirnrad mit einem Bauteil wie beispielsweise einer Lagerhülse eines Gleitlagers drehfest verbunden, insbesondere mit dieser verpresst und/oder formschlüssig mit dieser verbunden sein, wobei in diesem Fall die Kopplungselemente eine unmittelbare mechanische Verbindung zu der Lagerhülse herstellen. Eine Drehmomentübertragung im Verspannungszustand findet dann über die Lagerhülsen der Stirnräder statt. Aufgrund des Vorhandenseins einer Vielzahl von Kopplungselementen treten entsprechend vielzählige, über den Umfang verteilte mechanische Kopplungen zwischen erstem und zweiten Stirnrad auf, so dass ein zwischen den Stirnrädern übertragenes Drehmoment sich auf die Vielzahl von Kopplungselementen verteilt. Im Idealfall liegt eine gleichmäßige Verteilung vor, so dass keine Querkräfte auftreten. Das erfindungsgemäß vorgesehene Federelement verbindet die Kopplungselemente miteinander, wobei die Kopplungselemente voneinander beabstandet und bedingt durch die umfängliche Erstreckung des Federelements in einer umfänglichen Struktur angeordnet sind. Für das Federelement sind unterschiedliche Gestaltungen denkbar.
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Erfindungsgemäß weisen das Federelement und die Kopplungselemente eine Kreuzanordnung zueinander auf. Entsprechend sind die Kopplungselemente bezogen auf deren längliche Erstreckung vom ersten Kopplungsbereich am ersten Stirnrad zum zweiten Kopplungsbereich am zweiten Stirnrad kreuzend in Bezug auf das sich umfänglich erstreckende Federelement angeordnet. Mit anderen Worten, das Federelement und ein jeweiliges Kopplungselement bilden jeweils einen Kreuzungspunkt, wobei sich bedingt durch die Vielzahl der Kopplungselemente eine Reihenanordnung von Kreuzungspunkten ergibt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Zahnradanordnung sind die Kopplungselemente an dem Federelement derart befestigt, dass die Kopplungselemente im Fall einer Relativdrehung des ersten Stirnrads gegenüber dem zweiten Stirnrad eine Verformung des Federelements erzwingen. Mit anderen Worten, können sich in diesem Fall die Kopplungselemente nicht frei gegenüber dem Federelement bewegen (wie bspw. durch eine gelenkige Lagerung), vielmehr sorgt die Befestigung an dem Federelement dafür, dass eine durch Relativdrehung der Stirnräder zueinander verursachte Verdrehung eines Kopplungselements eine Verformung des Federelements erzwingt. Entsprechend baut sich in diesem Fall eine Rückstellkraft, bedingt durch die Verformung des Federelements auf.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Zahnradanordnung sieht vor, dass das Federelement als Ring, insbesondere als umfänglich geschlossener oder als umfänglich offener Ring ausgeführt ist. Die in diesem Fall insgesamt ringförmige oder zumindest teilringförmige Spanneinrichtung, bestehend aus Federelement mit damit verbundenen Kopplungselementen lässt sich auf einfache Weise handhaben und auch montieren.
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Zur Erzielung einer Federwirkung und auch zur Gewährleistung einer einfachen und kostengünstigen Herstellbarkeit ist das Federelement vorzugsweise aus Metall, insbesondere einem Federstahl hergestellt. Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Zahnradanordnung sieht vor, dass die Kopplungselemente und das Federelement einteilig ausgeführt sind. Eine einteilige Ausführung bietet den Vorteil, dass die Spanneinrichtung vor dem Einbau in die Zahnradanordnung nicht zusammengebaut zu werden braucht.
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Indem das Federelement zumindest in einem zwischen zwei benachbarten Kopplungselementen liegenden Bereich elastisch verformbar ist, liegen definierte Bereiche vor, an denen im Fall einer relativen Verdrehung der Stirnräder zueinander eine Verformung stattfindet, die zum (gewünschten) Aufbau einer Rückstellkraft aufgrund der Elastizität führt.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung der Zahnradanordnung sieht vor, dass die Kopplungsbereiche eine mechanische, vorzugsweise durch Formschluss erzielte Kopplung zwischen einem Kopplungselement und jeweiligem Stirnrad oder einem damit verbundenen Bauteil wie insbesondere einer Lagerhülse herstellen, um eine umfängliche Kraftübertragung zu ermöglichen. Dies kann auf unterschiedliche Weise verwirklicht werden.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Zahnradanordnung sieht vor, dass die Kopplungselemente an ihren den Stirnrädern zugewandten Enden jeweils einen insbesondere kopfförmigen Vorsprung aufweisen, der in eine dazu komplementäre, dem jeweiligen Stirnrad zugeordnete Ausnehmung eingreift und zusammen mit dieser einen Kopplungsbereich zur umfänglichen Kraftübertragung bildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Zahnradanordnung sind in einem unbelasteten, nicht verspannten Zustand der Spanneinrichtung, in welchem das Federelement unverformt ist, die Kopplungselemente parallel zur Rotationsachse ausgerichtet, während in einem belasteten, verspannten Zustand der Spanneinrichtung, in welchem das Federelement verformt ist, die Kopplungselemente gegenüber der Rotationsachse verdreht sind.
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Wie bereits erwähnt, kann das erfindungsgemäß zum Einsatz kommende Federelement der Spanneinrichtung auf unterschiedliche Weise gestaltet sein. Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Federelement im unbelasteten Zustand der Spanneinrichtung einen zur Umfangsrichtung parallelen Verlauf aufweist. Alternativ ist es denkbar, dass das Federelement im unbelasteten Zustand der Spanneinrichtung einen gegenüber der Umfangsrichtung wellenförmigen Verlauf aufweist.
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Zur Gewährleistung einer präzisen, spielfreien und reibungsarmen Lagerung der Stirnräder gegenüber dem Bolzen über die Lebensdauer der Zahnradanordnung sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Zahnradanordnung vor, dass die Stirnräder mittels eines Gleitlagers oder eines Wälzlagers drehbar gegenüber dem Bolzen gelagert sind. Eine besonders präzise und spielfreie Lagerung ergibt sich, wenn die Stirnräder unmittelbar, insbesondere ohne Zwischenschaltung anderer Elemente, gegenüber dem Gleit- oder Wälzlager gelagert sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Zahnradanordnung sind die Stirnräder mit einem Lagerelement, insbesondere mit einer Lagerbuchse des Gleitlagers jeweils drehfest verbunden. Dies kann auf konstruktiv einfache Weise beispielsweise dadurch verwirklicht sein, dass das Stirnrad jeweils auf das Lagerelement, insbesondere auf eine Lagerbuchse aufgepresst ist. Alternativ kann das Stirnrad jeweils mit dem Lagerelement formschlüssig verbunden sein, woraus sich eine zerstörungsfreie Lösbarkeit der Verbindung ergibt. Eine Drehmomentübertragung zwischen Stirnrad und Lagerelement ist in beiden Fällen möglich.
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Indem vorteilhaft an einem axialen Randbereich eines Stirnrads oder eines das Stirnrad drehbar aufnehmenden Gleitlagers oder Wälzlagers Ausnehmungen ausgebildet sind, die mit diesen zugewandten Vorsprüngen der Kopplungselemente in formschlüssigem Eingriff stehen, insbesondere diese aufnehmen, wird eine Funktionsintegration erreicht, unter anderem lässt sich der axiale Bauraum reduzieren. Als Wälzlager können ganz allgemein Kugellager und/oder Nadellager zum Einsatz kommen.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch einen Aktuator für einen verstellbaren Wankstabilisator eines Fahrzeugs gemäß den Merkmalen des Anspruchs 14. Dieser weist eine Antriebseinheit und ein davon antreibbares Getriebe, insbesondere Planetengetriebe auf, wobei der Aktuator mit zwei Stabilisatorabschnitten verbindbar ist, um diese um eine Rotationsachse gegeneinander verdrehen zu können, wobei das Getriebe - insbesondere das Planetengetriebe - eine Zahnradanordnung der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Art aufweist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Daraus gehen auch weitere Wirkungen und Vorteile der Erfindung hervor. In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht eines verstellbaren Wankstabilisators,
- 2 einen Planetenträger, der als Teil eines Planetengetriebes eines Aktuators eines wie in 1 gezeigten verstellbaren Wankstabilisators zum Einsatz kommen kann und in den mehrere erfindungsgemäße Zahnradanordnungen eingebaut sind,
- 3 eine Zahnradanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in vereinfachter perspektivischer Darstellung in einem Einbauzustand an einem Planetenträger,
- 4 eine Zahnradanordnung ähnlich der 3 in perspektivischer Einzeldarstellung,
- 5 die Zahnradanordnung aus 4 in Einzeldarstellung im seitlichen Schnitt,
- 6 die Zahnradanordnung wie in den 4 und 5 in Einzeldarstellung in perspektivischer Schnittdarstellung,
- 7 eine Spanneinrichtung, die an einer Zahnradanordnung, wie in den 3-6 gezeigt, zum Einsatz kommt in perspektivischer Einzeldarstellung,
- 8 eine Spanneinrichtung für eine Zahnradanordnung gemäß einem gegenüber der Spanneinrichtung von 7 alternativen Ausführungsbeispiel.
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Zunächst zeigt 1 zur Veranschaulichung des bevorzugten Einsatzgebietes der Erfindung einen (aktiv) verstellbaren Wankstabilisator 20 in schematischer Ansicht. Der Wankstabilisator 20 ist Teil eines nicht vollständig gezeigten Fahrwerks eines (nicht dargestellten) Fahrzeugs. Ein linkes Rad 21a und ein auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite angeordnetes rechtes Rad 21b sind jeweils über eine hier nicht näher zu erläuternde linke Radaufhängung 22a bzw. eine rechte Radaufhängung 22b mit dem Aufbau des Fahrzeugs verbindbar. Jede der Radaufhängungen 22a, 22b ist an ein Ende eines zugehörigen Stabilisatorabschnitts, insbesondere eines linken Stabilisatorabschnitts 23a, eines rechten Stabilisatorabschnitts 23b des verstellbaren Wankstabilisators 20 gekoppelt. Die beiden Stabilisatorabschnitte 23a und 23b sind fahrzeugmittig über einen Aktuator 24 miteinander verbunden.
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Auf für sich gesehen bekannte Weise ist der Wankstabilisator 20 um eine Rotationsachse 25 drehbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau lagerbar (nicht näher gezeigt). Der Aktuator 24, hier vereinfacht dargestellt als zylindrischer Körper, umfasst im Wesentlichen ein Gehäuse, in welchem ein Elektromotor und ein mehrstufiges Planetengetriebe angeordnet sind. Über den Elektromotor und das Getriebe stehen die Stabilisatorabschnitte 23a und 23b miteinander in einer Antriebsverbindung. Bei stehendem Elektromotor sind die beiden Stabilisatorabschnitte 23a und 23b über den Aktuator 24 starr miteinander verbunden. Durch Betrieb des Elektromotors lassen sich die Stabilisatorabschnitte 23a, 23b abhängig von der Drehrichtung des Elektromotors um die Rotationsachse 25 gegeneinander verdrehen. So lässt sich der Wankstabilisator 20 auf für sich gesehen bekannte Weise verstellen.
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Das im Aktuator 24 vorgesehene mehrstufige Planetengetriebe weist abtriebsseitig eine Planetenradstufe auf, die drehfest mit einem der beiden Stabilisatorabschnitte verbunden ist. Betriebsbedingt wird diese teils hohen Drehmomenten sowie Lastwechseln ausgesetzt. Es bestehen daher hohe Anforderungen an die Gestaltung der Planetenräder insbesondere der abtriebsseitigen Planetenstufe.
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2 zeigt zur Veranschaulichung einen Planetenträger 26, der Teil einer abtriebsseitigen Planetenstufe eines wie in 1 schematisch dargestellten verstellbaren Wankstabilisators 20 sein kann. Auf der Rotationsachse 25, welche der Rotationsachse des Wankstabilisators 20 gemäß 1 entspricht, ist ein Eingangsritzel 13 angeordnet. Dieses Eingangsritzel 13 ist Teil eines innerhalb des Planetenträgers 26 angeordneten Sonnenrads, das in der Darstellung der 2 durch den Planetenträger 26 verdeckt ist. Um das Sonnenrad herum sind im gezeigten Ausführungsbeispiel insgesamt vier Zahnradanordnungen 10 angeordnet, angedeutet durch vier bezeichnete Rotationsachsen 4, welche die Rotationsachse jeweils einer Zahnradanordnung 10 bildet. Alternativ könnten drei oder mehr als vier Zahnradanordnungen um das Sonnenrad herum angeordnet sein.
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Jede der Zahnradanordnungen 10 ist um die jeweilige Rotationsachse 4 drehbar gegenüber dem Planetenträger 26 gelagert. Die Zahnradanordnungen 10 stehen jeweils in kämmendem Eingriff mit dem zentralen Sonnenrad. Im Einbauzustand des Planetenträgers 26 in das Gehäuse des Aktuators 24 (vergleiche 1) stehen die vier Zahnradanordnungen 1 zudem im kämmenden Eingriff mit einem durch die innere Gehäusewand des Gehäuses gebildeten Hohlrad.
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Wie 2 zu entnehmen, handelt es sich bei den vier Zahnradanordnungen 10 des Planetenträgers 26 jeweils um Planetenräder, die in ein erstes Stirnrad und ein zweites Stirnrad, die auf einer gemeinsamen Rotationsachse 4 axial voneinander beabstandet sind, geteilt sind. Der Planetenträger 26 ist auf vorteilhafte Weise und unter Erzielung der erfindungsgemäßen Wirkungen mit den nachfolgend im Detail zu beschreibenden Zahnradanordnungen 10 ausgestattet.
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Die nachfolgenden 3-7 stehen inhaltlich im Zusammenhang mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Zahnradanordnung, während 8 in Bezug auf eine dabei zum Einsatz kommende Spanneinrichtung eine alternative Ausführungsform repräsentiert.
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Die 3-7 stehen, wie bereits ausgeführt, im inhaltlichen Zusammenhang indem sich diese auf ein gleiches Ausführungsbeispiel der Erfindung beziehen. Die sachliche Erläuterung kann daher unter Bezugnahme auf die 3-7 gemeinsam erfolgen.
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In den 3-6 ist jeweils eine Zahnradanordnung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in unterschiedlichen Ansichten gezeigt. Gemäß 3 befindet sich die Zahnradanordnung 10 in einem Einbauzustand in einem nur teilweise zu sehenden Planetenträger. Eine Rotationsachse 4 verläuft durch im Planetenträger ausgebildete Bohrungen, die wiederum einen Bolzen 5 aufnehmen. Die Zahnradanordnung 10 umfasst ein erstes Stirnrad und ein zweites Stirnrad (in 3 zeichnerisch nicht dargestellt), die mittels eines ersten Gleitlagers 11 und eines zweiten Gleitlagers 12 axial voneinander beabstandet jeweils drehbar gegenüber dem Bolzen 5 gelagert sind.
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Dieser Aufbau lässt sich insbesondere den 5 und 6 entnehmen, auf welche in diesem Zusammenhang verwiesen wird. Demnach ist das erste Stirnrad 1 auf eine Lagerhülse eines ersten Gleitlagers 11 aufgepresst, während das zweite Stirnrad 2 auf eine Lagerhülse eines zweiten Gleitlagers 12 aufgepresst ist. Das erste Gleitlager 11 und das zweite Gleitlager 12 weisen annähernd die gleiche axiale Breite auf wie die zugehörigen Stirnräder 1 bzw. 2.
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Im Montagezustand der Zahnradanordnung 1 auf einem Bolzen 5, wie in 3 gezeigt, bewirken die Gleitlager 11, 12, dass das erste Stirnrad 1 und das zweite Stirnrad 2 jeweils zunächst einmal unabhängig voneinander drehbar gegenüber dem Bolzen 5 gelagert sind. Zur Erzielung einer Verspannung einer an den Außenumfangsflächen der Stirnräder 1 und 2 ausgebildeten Verzahnung (vergleiche 2) weist die Zahnradanordnung 10 eine Spanneinrichtung 3 auf, mit welcher sich das erste Stirnrad 1 und das zweite Stirnrad 2 torsional gegeneinander verspannen lassen. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt dies indirekt, nämlich indem die Spanneinrichtung 3 mit den Gleitlagern 11 und 12 in mechanisch koppelndem Eingriff steht, wobei die bei einer Verformung der Spanneinrichtung 3 auftretenden Rückstellkräfte über die Gleitlager 11 und 12 auf die Stirnräder 1 und 2 übertragen werden.
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Der Aufbau der Spanneinrichtung 3 sei mit Bezug auf die 3-7 nachfolgend erläutert. Die Spanneinrichtung 3 umfasst zunächst eine Vielzahl von Kopplungselementen 6, weiterhin ein sich umfänglich erstreckendes Federelement 9, das die (vielen) Kopplungselemente 6 reihenartig miteinander verbindet. Das sich umfänglich erstreckende Federelement 9 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als umfänglich offener Ring ausgeführt, also als Ring, der an einem zwischen zwei Kopplungselementen 6 befindlichen Umfangsabschnitt unterbrochen ist. Das Federelement 9 weist im gezeigten unbelasteten Zustand gemäß den 3-6 einen zur Umfangsrichtung parallelen Verlauf auf.
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Die Vielzahl von Kopplungselementen 6 besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel, wie beispielsweise 4 zu entnehmen, aus insgesamt neun Kopplungselementen 6, die sich jeweils von einem ersten Kopplungsbereich 7 am ersten Stirnrad 1 zu einem zweiten Kopplungsbereich 8 am zweiten Stirnrad 2 parallel zur Rotationsachse 4 erstrecken. Die Kopplungselemente 6 weisen entsprechend eine längliche Form auf, kreuzen das Federelement 9 jeweils in einem Kreuzungspunkt und sind äquidistant zueinander angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kopplungselemente 6 und das Federelement 9 einteilig aus einem Federstahl hergestellt, sind also an dem Federelement 9 zumindest befestigt oder bilden vielmehr ein einziges Teil mit diesem zusammen aus.
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Bedingt durch eine im Vergleich zu den Kopplungselementen 6 vergleichsweise geringe axiale Breite und/oder Wandstärke ist das Federelement 9 in den zwischen zwei benachbarten Kopplungselementen 6 liegende Umfangsbereichen elastisch verform bar.
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Wie am besten 6 zu entnehmen, weisen die Kopplungselemente 6 an ihren dem ersten Stirnrad 1 und dem zweiten Stirnrad 2 zugewandten Enden jeweils einen kopfförmigen Vorsprung 18 auf. D.h., an ihrem dem jeweiligen Stirnrad 1 bzw. 2 zugewandten Ende sind die Kopplungselemente 6 abgerundet. Der Vorsprung 18 greift jeweils in eine dazu komplementäre, dem jeweiligen Stirnrad 1 bzw. 2 zugeordnete Ausnehmung 19 ein und bildet zusammen mit dieser Ausnehmung 19 einen Kopplungsbereich 7 (erstes Stirnrad 1) bzw. Kopplungsbereich 8 (zweites Stirnrad 2). Auf diese Weise stellen die Kopplungsbereiche 7 bzw. 8 eine mechanische, durch Formschluss erzielte Kopplung zwischen dem jeweiligen Kopplungselement 6 und dem jeweiligen Stirnrad 1 bzw. 2, im gezeigten Ausführungsbeispiel vielmehr dem damit verbundenen Gleitlager 11 bzw. 12 her, womit eine Kraftübertragung in Umfangsrichtung ermöglicht wird. Aufgrund des Vorhandenseins einer Vielzahl von Kopplungselementen 6 wird entsprechend an einer Vielzahl von Kopplungsbereichen eine derartige Kraftübertragung ermöglicht.
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Ergänzend sei in diesem Zusammenhang auf 7 verwiesen, welche die in den 3-6 zum Einsatz kommende Spanneinrichtung 3 in Einzeldarstellung zeigt.
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In den 3-6 ist die Zahnradanordnung 10 jeweils in einem unbelasteten, nicht verspannten Zustand der Spanneinrichtung 3 gezeigt. In dem gezeigten, unbelasteten Zustand ist das Federelement 9 jeweils unverformt. Die Kopplungselemente 6 sind entsprechend parallel zur Rotationsachse 4 ausgerichtet. Im Unterschied dazu sind in einem (nicht gezeigten) belasteten, verspannten Zustand der Spanneinrichtung 3 die Kopplungselemente 6 gegenüber der Rotationsachse 4 verdreht, wobei das Federelement 9 bedingt durch die Befestigung der Kopplungselemente 6 an dem Federelement 9 verformt ist.
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Wie am besten in den 5 und 6 zu sehen, sind an einem axialen Randbereich des ersten Gleitlagers 11 bzw. des zweiten Gleitlagers 12 Ausnehmungen 19 ausgebildet, die mit diesem zugewandten Vorsprüngen 18 der Kopplungselemente 6 in formschlüssigem Eingriff stehen, insbesondere diese aufnehmen. Ein Vorspannmoment, das im verspannten Zustand durch das Federelement 9 erzeugt wird und an den Lagerbuchsen der Gleitlager 11 bzw. 12 angreift, wird durch einen Reibschluss zwischen Gleitlager 11 bzw. 12 und jeweiligen Stirnrad 1 bzw. 2 auf die Stirnräder 1 und 2 übertragen. Die Lagerbuchsen der Gleitlager 11 bzw. 12 sind zu diesem Zweck in das jeweilige Stirnrad 1 bzw. 2 eingepresst. Das maximal übertragbare Vorspannmoment hängt ab von der Einpresskraft der Lagerbuchse in die Bohrung des Stirnrads 1 bzw. 2. Die Verbindung ist konstruktiv einfach herstellbar. Alternativ zu einer wie hier gezeigten reibschlüssigen Verbindung zwischen Stirnrad 1 bzw. 2 und Gleitlager 11 bzw. 12, ist eine formschlüssige Verbindung denkbar.
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In 8 ist eine Spanneinrichtung 3 in alternativer Ausführungsform dargestellt, welche bei entsprechender Anpassung der baulichen Gegebenheiten Teil einer wie anhand der 3-6 erläuterten Zahnradanordnung sein kann. Hinsichtlich des Grundaufbaus entspricht die Spanneinrichtung 3 gemäß 8 der zuvor beschriebenen Spanneinrichtung in zahlreichen Aspekten. Zur Vermeidung von Wiederholungen sei daher insbesondere auf sich unterscheidende Merkmale eingegangen. Die Spanneinrichtung 3 gemäß 8 weist anstatt von neun Kopplungselementen lediglich fünf über den Umfang verteilte Kopplungselemente 6 auf. Die Kopplungselemente 6 weisen in Bezug auf deren längliche Erstreckung (in Parallelrichtung zur Rotationsachse 4) eine Taillierung auf, d.h. sind im mittigen Kreuzungsbereich schmaler als in einem axial weiter außen liegenden Bereich. Ein wesentlicher Unterschied besteht weiterhin darin, dass das Federelement 9 im (gezeigten) unbelasteten Zustand der Spanneinrichtung 3 einen gegenüber der Umfangsrichtung wellenförmigen Verlauf aufweist. Wie schon bei der Spanneinrichtung 3 gemäß der 3-7 sind die zwischen den Kopplungselementen 6 liegenden Bereiche des Federelements 9 elastisch verformbar. Indem die Kopplungselemente 6 bei dem in 8 gezeigten Beispiel im Bereich der kopfförmigen Vorsprünge 18 eine im Verhältnis zum Federelement 9 verhältnismäßig große Breite aufweisen, verformt sich im belasteten Zustand der Spanneinrichtung 3 das Federelement 9 nochmals stärker als die Kopplungselemente 6.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Zahnrad
- 2
- zweites Zahnrad
- 3
- Spanneinrichtung
- 4
- Rotationsachse (Planet)
- 5
- Bolzen
- 6
- Kopplungselement
- 7
- erster Kopplungsbereich
- 8
- zweiter Kopplungsbereich
- 9
- Federelement
- 10
- Zahnradanordnung
- 11
- erstes Gleitlager
- 12
- zweites Gleitlager
- 13
- Eingangsritzel
- 18
- kopfförmiger Vorsprung
- 19
- Ausnehmung
- 20
- (aktiv) verstellbarer Wankstabilisator
- 21a, 21b
- Rad links, Rad rechts
- 22a, 22b
- Radaufhängung links, Radaufhängung rechts
- 23a, 23b
- Stabilisatorabschnitt links, Stabilisatorabschnitt rechts
- 24
- Aktuator
- 25
- Rotationsachse (Wankstabilisator)
- 27
- Verzahnung
- 26
- Planetenträger