AT13855U1 - Spielfreies Zahnrad - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein spielfreies Zahnrad bestehend aus zwei koaxial angeordneten Zahnrädern (1) und (2) für den Einsatz in Getrieben wo höchste Wirkungsgrade bei gleichzeitig höchsten Ansprüchen an die akustischen und dynamischen Eigenschaften gefordert werden. Die beiden Zahnräder (1) und (2) können durch eine Druckbeaufschlagung mit einem hydraulischen Medium um den Winkel (a) gegeneinander verdreht werden und sind axial durch einen Sicherungsring (3) gesichert. Durch die gegenläufige Verdrehung lässt sich das Zahnflankenspiel zwischen den in einem Getriebe im Eingriff stehenden Zahnrädern vollständig aufheben. Die gegenläufige Verdrehung der beiden Zahnräder (1) und (2) kann dabei entweder durch Ausgleichskammern (5) oder durch hydraulische Spielausgleichselemente (5) die durch die Beaufschlagung mit dem hydraulischen Medium in Ihrem Volumen zunehmen, erfolgen. Das hydraulische Medium wird über die Zahnradnabe durch entsprechende Zulaufbohrungen (4) in die Ausgleichskammern (5) oder in die Spielausgleichselemente (5) gefördert. Ist das Zahnflankenspiel vollständig überwunden, verhindert ein Rückschlagventil (6) eine weitere Druckbeaufschlagung der Kammern und damit eine Krafteinwirkung auf die im Eingriff stehenden Zahnflanken.

Description

österreichisches Patentamt AT13 855U1 2014-10-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Zahnrad zur spielfreien Drehmomentübertragung in Zahnradgetrieben bzw. in Maschinen und Geräten wo Zahnradpaarungen hohen Drehmomentschwankungen ausgesetzt und spielbedingte Zahnflankenanlagewechsel aus akustischen, mechanischen oder dynamischen Gründen unerwünscht sind.

[0002] Derzeit am Markt bekannte konstruktive Lösungen sind so ausgeführt, dass zwei einzelne Zahnräder auf einer gemeinsamen Achse über eine oder mehrere mechanische Feder(n) wenige Winkelgrade gegeneinander verspannt werden.

[0003] Der Nachteil der bekannten Systeme liegt in der erhöhten Reibung die durch die Verspannung - abhängig von der gewählten Vorspannkraft der Feder(n) - in der Zahnradpaarung auftritt. Dadurch erreicht man eine Vermeidung von unerwünschten Anlagewechseln in den Zahnflanken, jedoch verringert sich auch der Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung durch die Federvorspannung.

[0004] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, durch die nachfolgend beschriebenen, konstruktiven Maßnahmen eine spielfreie Drehmomentübertragung ohne Verringerung des Getriebewirkungsgrades zu erreichen. Hierfür wird das bei Zahnradpaarungen auftretende Zahnflankenspiel durch zwei auf einer gemeinsamen Achse befindlichen Zahnräder - die sich wenige Winkelgrade gegeneinander verdrehen können - hydraulisch ausgeglichen. Das wird durch Hydraulikkammern, die durch den Zusammenbau der beiden Zahnräder gebildet werden und über ein federbelastetes Rückschlagventil mit Öl befüllt werden, erreicht. Die Kammern werden hierfür solange mit Drucköl befüllt bis sich die beiden Zahnräder soweit gegeneinander verdreht haben dass das Zahnflankenspiel aufgehoben ist. Während dieses Vorgangs vergrößern sich die Ölkammern. Ist das Zahnflankenspiel aufgehoben kann sich die Ölkammer nicht mehr weiter vergrößern und können die beiden Zahnräder nicht mehr weiter gegeneinander verdreht werden. Ein Rückschlagventil verhindert einen Druckaufbau in der Ausgleichskammer durch Beaufschlagung mit Drucköl. D. h. es wird wie bei einem hydraulischen Ventilspielausgleichselement, bekannt aus Ventiltrieben in Verbrennungskraftmaschinen, lediglich das vorhandene Systemspiel aufgebraucht und danach keine zusätzliche Kraft in das System aufgebracht.

[0005] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe entweder mit Zahnradpaaren die koaxial miteinander verbunden Olkammern bilden, oder aber es werden hydraulische Spielausgleichselemente wie sie aus Ventiltrieben bekannt sind in einem der beiden Zahnräder untergebracht. Die Anzahl der Kammern bzw. Ausgleichselemente hängt dabei im Wesentlichen lediglich vom gewünschten Übertragungsmoment und vom gegebenen Platzbedarf ab. Werden die Kammern mit Drucköl beaufschlagt verdrehen sich die Zahnräder gegeneinander. Dadurch vergrößert sich das jeweilige Kammervolumen und weiteres Öl fließt nach bis das Zahnflankenspiel vollständig aufgehoben ist. Sind die Kammern vollständig gefüllt verhindert ein Rückschlagventil in der Ölzufuhrbohrung oder integriert im Spielausgleichselement einen Druckanstieg in der Kammer der in den Zahnflanken zu erhöhter Reibung führen würde.

[0006] Der dadurch erzielte Effekt der Erfindung bezieht sich auf die koaxiale Anordnung zweier Zahnräder wobei die beiden Zahnräder hydraulisch um einen definierten Winkelbereich gegeneinander verdreht werden können um das mechanisch und akustisch störende Zahnflankenspiel aufzuheben, ohne dabei Kraft auf das mit den beiden Zahnrädern im nunmehr spielfreien Eingriff stehende Zahnrad auszuüben.

[0007] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigt Fig. 1 die Variante mit zwei koaxial angeordneten Zahnrädern 1 und 2 die zusammengebaut Ölkammern bilden.

[0008] Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt das Zahnrad 1 ausgenommene Taschen und das Zahnrad 2 entsprechende Erhebungen die im zusammengebauten Zustand die Kammern 5 bilden. Diese Kammern werden über die Nabe durch die Zulaufbohrungen 4 mit 1 /5 österreichisches Patentamt AT13 855U1 2014-10-15

Drucköl versorgt. In den Zulaufbohrungen befinden sich federbelastete Rückschlagventile 6 die bei vollständig gefüllten Kammern bzw. vollem Spielausgleich einen Druckaufbau in den Kammern 5 verhindern. Die beiden Zahnräder 1 und 2 werden in axialer Richtung durch den Sicherungsring 3 zusammengehalten. Das Zahnrad 2 kann sich gegenüber dem Zahnrad 1 um den Winkel a verdrehen wodurch sich ein Zahnflankenspiel vollständig vermeiden lässt.

[0009] Fig. 2 zeigt die Variante mit ebenfalls einem Zahnrad 1 und einem Zahnrad 2 die koaxial verbaut sind. Anstelle von Kammern befinden sich in entsprechenden Aufnahmen im Zahnrad 2 die Spielausgleichselemente 5 mit integriertem Rückschlagventil. Diese werden über die Nabe durch die Zulaufbohrungen 4 mit Drucköl versorgt und vollführen dadurch einen Hub der auf Zahnrad 1 eine Kraft überträgt. Dadurch können die beiden Zahnräder um den Winkel a solange gegeneinander verdreht werden bis das Zahnflankenspiel vollständig aufgehoben ist. Das im Spielausgleichselement integrierte Rückschlagventil verhindert einen Druckaufbau im System. Die beiden Zahnräder 1 und 2 werden in axialer Richtung durch den Sicherungsring 3 zusammengehalten. 2/5

Claims (7)

1. österreichisches Patentamt AT 13 855 Ul 2014-10-15 Ansprüche 1. Spielfreies Zahnrad, bestehend aus zwei koaxial angeordneten Zahnrädern (1) und (2) für Zahnradgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Zahnräder gegeneinander um den Winkel (a) verdrehen können.
2. 2. Spielfreies Zahnrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehung um den Winkel (a) durch Druckbeaufschlagung mittels eines hydraulischen Mediums, vorzugsweise mittels des im Getriebe verwendeten Schmieröls, erfolgt.
3. 3. Spielfreies Zahnrad nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch den Zusammenbau der beiden Zahnräder (1) und (2) hydraulische Ausgleichskammern (5) bilden.
4. 4. Spielfreies Zahnrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskammern über die Nabe von Zahnrad (1) durch Ölzulaufbohrungen befüllt werden können.
5. 5. Spielfreies Zahnrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Druckölbeaufschlagung eine Vergrößerung der Ausgleichskammern (5) und somit eine gegenläufige Verdrehung der beiden Zahnräder (1) und (2) erfolgt.
6. 6. Spielfreies Zahnrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle von Ausgleichskammern in einem der beiden Zahnräder hydraulische Spielausgleichselemente (5) verwendet werden.
7. 7. Spielfreies Zahnrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem vollständigen Spielausgleich keine zusätzliche Kraft durch Drucköl und damit auf die im Eingriff stehenden Zahnflanken ausgeübt wird. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 3/5