AT507071B1 - GEAR ARRANGEMENT - Google Patents
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/02—Toothed members; Worms
- F16H55/17—Toothed wheels
- F16H55/18—Special devices for taking up backlash
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Description
österreichisches Patentamt AT507 071 B1 2010-02-15Austrian Patent Office AT507 071 B1 2010-02-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Zahnradanordnung mit einem Hauptzahnrad und einem gegenüber diesem relativ in Umfangsrichtung verdrehbaren Zahnrad, wobei das Hauptzahnrad eine Nabe aufweist, auf der das verdrehbare Zahnrad angeordnet ist, und mit einem Federelement, das zwischen dem Hauptzahnrad und dem verdrehbaren Zahnrad angeordnet ist, und mit dem das verdrehbare Zahnrad in Umfangsrichtung gegen das Hauptzahnrad vorgespannt ist.Description: The invention relates to a gear arrangement having a main gear and a gear wheel which is rotatable relative thereto in the circumferential direction, the main gear having a hub on which the rotatable gear is arranged and a spring element connected between the main gear and the rotatable gear is arranged, and with which the rotatable gear is biased in the circumferential direction against the main gear.
[0002] Eine derartige Zahnradanordnung ist beispielsweise aus der von der Anmelderin stammenden WO 2005/090830 A1 bekannt, die ein Zahnrad für eine spielfreie Stirnradstufe mit einer Nabe, mit einem von der Nabe getragenen Zahnkranz, der entlang einer achsnormalen Teilungsebene in zwei Teilkränze, nämlich in einen nabenfesten Kranzteil und in einen diesen gegenüber koaxial drehbar gelagerten Kranzring, geteilt ist, und mit einer die Nabe umschließenden Ringfeder, die sich mit ihren einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Enden an einstückig mit den beiden Teilkränzen ausgebildeten, einander in axialer Richtung überlappenden Stützstegen abstützt, die in Umfangsrichtung des Zahnkranzes hintereinander angeordnet sind. Der Stützsteg eines Teilkranzes durchsetzt den anderen Teilkranz in einer Durchtrittsöffnung mit Spiel in Umfangsrichtung und bildet der Stützsteg des Teilkranzes mit der Durchtrittsöffnung einen die Durchtrittsöffnung begrenzenden Montageanschlag für den anderen Stützsteg. Der Kranzring ist auf der Nabe beispielsweise mit Hilfe eines Sprengringes axial gesichert.Such a gear arrangement is known for example from the originating from the applicant WO 2005/090830 A1, which is a gear for a backlash-free spur gear with a hub, with a supported by the hub sprocket along an axis normal division plane into two sub-rings, namely in a hub-fixed collar part and in a coaxially rotatably mounted relative to this ring ring, is divided, and with a hub enclosing ring spring, which is supported with their mutually circumferentially opposite ends formed integrally with the two sub-rings, overlapping each other in the axial direction supporting webs, which are arranged one behind the other in the circumferential direction of the ring gear. The support web of a sub-rim passes through the other sub-rim in a passage opening with clearance in the circumferential direction and forms the support web of the sub-rim with the passage opening a mounting stop limiting mounting stop for the other support web. The ring collar is secured axially on the hub, for example by means of a snap ring.
[0003] In Kraftfahrzeugen wird heute üblicherweise die Geräuschreduzierung in der Fahrgastzelle durch den Einbau von Schalldämmelementen, wie z.B. Motorhaubenabdeckungen, entsprechend geformte Dachhimmel, Kofferraumauskleidungen, etc. durchgeführt. Dies hat jedoch den Nachteil, dass damit die Schallquelle hinsichtlich der Geräuschentwicklung unverändert bleibt, sodass der Geräuschreduzierung Grenzen gesetzt sind.In motor vehicles today, the noise reduction in the passenger compartment by the incorporation of sound insulation elements, such as. Bonnet covers, correspondingly shaped headliner, trunk liners, etc. performed. However, this has the disadvantage that thus the sound source remains unchanged in terms of noise, so that the noise reduction limits.
[0004] Es wurde auch bereits versucht die Schallquellen zu verbessern, beispielsweise indem Zahnräder hinsichtlich des Abrollwiderstandes verbessert werden, z.B. mittels speziellen Beschichtungen.Attempts have already been made to improve the sound sources, for example by improving gears in terms of rolling resistance, e.g. using special coatings.
[0005] Nachteilig an diesen Methoden ist jedoch, dass damit immer ein relativ hoher Aufwand verbunden ist bzw. die Nachrüstung teilweise nur durch den Austausch von Komponenten möglich ist.A disadvantage of these methods, however, is that it always involves a relatively high cost and the retrofitting is partially possible only by the exchange of components.
[0006] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine eingangs genannte Zahnradanordnung hinsichtlich der Geräuschentwicklung während des Betriebes zu verbessern.The object of the present invention is to improve a gear assembly mentioned above in terms of noise during operation.
[0007] Diese Aufgabe der Erfindung wird durch eine Zahnradanordnung gelöst, bei der zumindest in axialer Richtung zwischen dem Federelement und dem Hauptzahnrad und/oder dem verdrehbaren Zahnrad zumindest ein Dämpfungselement angeordnet ist. Überraschenderweise konnte eine Geräuschreduzierung durch die Anordnung zumindest eines Dämpfungselementes innerhalb der Zahnradanordnung erreicht werden. Überraschend deswegen, da normalerweise bei Zahnrädern versucht wird, die Zähne selbst hinsichtlich der Geräuschentwicklung zu verbessern, um die Abrollbewegung von kämmenden Zahnrädern zu beeinflussen. Durch die einfache Lösung nach der Erfindung ist aber eine Neukonstruktion der aus der WO 2005/090830 A1 bekannten Zahnradanordnung nicht erforderlich. Dies ist insbesondere von Vorteil, da damit kein Formenneubau erforderlich ist, sodass also die Zahnradanordnung nach wie vor über sintertechnische Verfahren hergestellt werden kann, und damit die Produktionskosten für derartige Zahnradanordnungen wie aus dem Stand der Technik bekannt niedrig gehalten werden kann. Indem ein Dämpfungselement zwischen dem Federelement und dem Hauptzahnrad und/oder dem verdrehbaren Zahnrad angeordnet wird, kann die Übertragung von Geräuschen vom verdrehbaren Zahnrad auf das Hauptzahnrad reduziert bzw. minimiert werden. Von Vorteil ist dabei auch, dass eine Nachrüstung von Zahnradanordnungen mit dem Dämpfungselement auf einfache Art erfolgen kann.This object of the invention is achieved by a gear arrangement in which at least one damping element is arranged at least in the axial direction between the spring element and the main gear and / or the rotatable gear. Surprisingly, a noise reduction could be achieved by the arrangement of at least one damping element within the gear arrangement. Surprisingly, since it is usually tried with gears to improve the teeth themselves in terms of noise, to influence the rolling motion of meshing gears. Due to the simple solution according to the invention, however, a new construction of the gear arrangement known from WO 2005/090830 A1 is not necessary. This is particularly advantageous, as it requires no new mold design, so that the gear arrangement can still be produced via sintering technology, and thus the production costs for such gear arrangements as known from the prior art can be kept low. By a damping element between the spring element and the main gear and / or the rotatable gear is arranged, the transmission of noise from the rotatable gear can be reduced or minimized to the main gear. It is also advantageous that a retrofitting of gear arrangements with the damping element can be done in a simple way.
[0008] Bevorzugt ist das zumindest ein Dämpfungselement mit dem Federelement verbunden, 1/11 österreichisches Patentamt AT507 071 B1 2010-02-15 beispielsweise mit dem Federelement verklebt oder ist das Federelement mit dem Dämpfungselement zumindest teilweise umspritzt. Es besteht aber z.B. auch die Möglichkeit das Dämpfungselement mit magnetischen Eigenschaften auszuführen, z.B. indem dem Federelement ein ferromagnetischer Stoff beigemengt wird. Andere Verbindungsmethoden sind ebenfalls möglich. Durch das Verbinden wird eine ortsfeste relative Lage des Dämpfungselementes zum Federelement ermöglicht, wodurch das Dämpfungsverhalten entsprechend dem Schwingungsverhalten der Zahnradanordnung verbessert werden kann.Preferably, the at least one damping element is connected to the spring element, for example glued to the spring element or the spring element is at least partially encapsulated with the damping element AT507 071 B1 2010-02-15. However, it exists e.g. also the possibility of carrying out the damping element with magnetic properties, e.g. by adding a ferromagnetic substance to the spring element. Other connection methods are also possible. By connecting a stationary relative position of the damping element is made possible to the spring element, whereby the damping behavior can be improved according to the vibration behavior of the gear assembly.
[0009] Das zumindest ein Dämpfungselement kann einen zumindest annähernd u-förmigen Querschnitt aufweisen. Es wird damit nicht nur erreicht, dass das Dämpfungselement durch Aufschieben auf das Federelement einfacher befestigt werden kann, sodass gegebenenfalls keine weitere Verbindung mit dem Federelement erfolgen muss, um die ortsfeste relative Lage des Dämpfungselementes zum Federelement zu erreichen, sondern wird damit auch die Wirkung des Dämpfungselementes in radialer Richtung verbessert. Insbesondere ist dabei von Vorteil, wenn eine Breite des u-förmigen Querschnittes so bemessen ist, dass dieser nicht oder nur geringfügiger größer ist als die Breite des Federelementes in axialer Richtung.The at least one damping element may have an at least approximately U-shaped cross-section. It is thus not only achieved that the damping element can be easily attached by sliding on the spring element, so that optionally no further connection with the spring element must be made to achieve the stationary relative position of the damping element to the spring element, but thus also the effect of Damping element improved in the radial direction. In particular, it is advantageous if a width of the U-shaped cross-section is dimensioned such that it is not or only slightly larger than the width of the spring element in the axial direction.
[0010] Durch eine band- oder schnür- oder annähernd ringförmige Ausbildung des Dämpfungselementes wird eine bessere Anlage des Dämpfungselementes an das Hauptzahnrad bzw. das verdrehbare Zahnrad erreicht, wodurch die Dämpfungswirkung weiter verbessert werden kann. Zudem kann damit der Luftraum zwischen dem verdrehbaren Zahnrad und dem Hauptzahnrad reduziert werden, wodurch ebenfalls eine Verbesserung der Geräuschdämmung erreicht werden kann. Darüber hinaus kann damit u.U. ebenfalls auf eine zusätzliche Verbindung des Dämpfungselementes mit dem Federelement verzichtet werden, wodurch die Montage des Dämpfungselementes vereinfacht werden kann. Insbesondere diese Variante ist aus diesem Grund auch für die Nachrüstung geeignet.By a band or lacing or approximately annular design of the damping element a better contact of the damping element is achieved at the main gear or the rotatable gear, whereby the damping effect can be further improved. In addition, so that the air space between the rotatable gear and the main gear can be reduced, whereby also an improvement of the noise insulation can be achieved. In addition, it may u.U. also be dispensed with an additional connection of the damping element with the spring element, whereby the assembly of the damping element can be simplified. In particular, this variant is therefore suitable for retrofitting.
[0011] Die Höhe des Dämpfungselementes in axialer Richtung kann so bemessen sein, dass das Dämpfungselement im Ruhezustand der Zahnradanordnung spannungslos am Hauptzahnrad und/oder am verdrehbaren Zahnrad anliegt. Es wird damit die Reibung zwischen dem verdrehbaren Zahnrad und dem Dämpfungselement reduziert. Durch das bloße Anliegen am Hauptzahnrad kann die Wirkung des Dämpfungselementes verbessert werden, indem das Dämpfungselement im Betrieb wenigerstark komprimiert wird.The height of the damping element in the axial direction can be dimensioned so that the damping element in the idle state of the gear assembly voltageless applied to the main gear and / or the rotatable gear. It is thus reduces the friction between the rotatable gear and the damping element. The mere concern of the main gear, the effect of the damping element can be improved by the damping element is less compressed during operation.
[0012] Mit dem Begriff „spannungslos" ist in diesem Zusammenhang gemeint, dass das Dämpfungselement im Ruhezustand nicht komprimiert vorliegt.By the term "tensionless " is meant in this context that the damping element is not compressed in the resting state.
[0013] Bevorzugt besteht das zumindest ein Dämpfungselement aus einem Werkstoff oder umfasst diesen, der ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Elastomere, wie z.B. aus Naturkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, Butadien-Kautschuk, Nitrilkautschuk, Chloropren-Kautschuk, chlorsulfoniertem Polyethylen und Polyurethan, Silikonen sowie Verschnitte oder Gemische daraus. Insbesondere diese Werkstoffe haben im Zuge der Erprobung der Zahnradanordnung die beste Wirkung gezeigt, selbst wenn das Dämpfungselement eine relativ kleine flächenmäßige Ausdehnung in Bezug auf das Federelement bzw. die beiden Zahnräder aufwies. Es können aber auch Thermoplaste und/oder Duroplaste verwendet werden, z.B. Polyethylen, Polypropylen, Ethylenvinylacetat-Copolymere, Polyamide, Polyvinylchlorid, Polyethylenterephthalat, ein Polyurethan oder thermoplastische Elastomere. Es sind auch hier wiederum Mischung aus den thermoplastischen bzw. duroplastischen Werkstoffen möglich.Preferably, the at least one damping element is made of or comprises a material selected from a group comprising elastomers, e.g. of natural rubber, styrene-butadiene rubber, ethylene-propylene-diene rubber, butadiene rubber, nitrile rubber, chloroprene rubber, chlorosulfonated polyethylene and polyurethane, silicones and blends or mixtures thereof. In particular, these materials have shown in the course of testing the gear assembly, the best effect, even if the damping element had a relatively small areal extent with respect to the spring element or the two gears. However, it is also possible to use thermoplastics and / or thermosets, e.g. Polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymers, polyamides, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, a polyurethane or thermoplastic elastomers. Again, mixtures of the thermoplastic or thermosetting materials are possible.
[0014] Sofern nicht ein band- oder schnür- oder ringförmiges Dämpfungselement verwendet wird, das Dämpfungselement also in diskreten Bereich des Federelementes angeordnet wird, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn auf zumindest einer Oberfläche des Federelementes in axialer Richtung zwischen zwei und acht Dämpfungselemente angeordnet sind. Es ist also beispielsweise möglich auch drei, vier, fünf, sechs oder sieben Dämpfungselemente auf dieser Oberfläche anzuordnen, wobei diese in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind, insbesondere zumindest annähernd symmetrisch aufgeteilt sind, sodass zwischen den Dämpfungselementen zumindest annähernd ein gleich großer Abstand vorhanden ist. Dieser Abstand kann gene- 2/11 österreichisches Patentamt AT507 071 B1 2010-02-15 rell zwischen 20° und 180° bzw. zwischen 30° und 90° betragen, wobei allerdings die symmetrische Anordnung bevorzugt wird.Unless a band- or lacing or annular damping element is used, the damping element is thus arranged in the discrete region of the spring element, it has proved to be advantageous if on at least one surface of the spring element in the axial direction between two and eight damping elements are arranged. It is thus also possible, for example, to arrange three, four, five, six or seven damping elements on this surface, whereby these are offset in the circumferential direction, in particular at least approximately symmetrically divided so that at least approximately the same distance is present between the damping elements. This distance may be between 20 ° and 180 ° or between 30 ° and 90 °, although the symmetrical arrangement is preferred.
[0015] Um die Funktionalität des verdrehbaren Zahnrades möglichst wenig zu beeinflussen, erweist es sich als vorteilhaft, wenn, sofern das zumindest eine Dämpfungselement an diesem anliegt, dass das bzw. die Dämpfungselement(e), die in Richtung auf das verdrehbare Zahnrad weisen, eine Gleitbeschichtung aufweisen.In order to influence the functionality of the rotatable gear as little as possible, it proves to be advantageous if, if the at least one damping element is applied to this, that or the damping element (s), which point in the direction of the rotatable gear, have a lubricious coating.
[0016] Aus demselben Grund kann aber auch vorgesehen sein, dass das zumindest eine Dämpfungselement in axialer Richtung eine Querschnittsverjüngung aufweist, sodass also die Anlagefläche am verdrehbaren Zahnrad reduziert ist. Insbesondere kann gemäß einer Ausführungsvariante das zumindest ein Dämpfungselement zu diesem Zweck zumindest annähernd kugelkalottenartig oder mit einer gerundeten Oberfläche in Richtung auf das Hauptzahnrad und/oder das verdrehbare Zahnrad ausgebildet sein.For the same reason but can also be provided that the at least one damping element in the axial direction has a cross-sectional taper, so that therefore the contact surface is reduced on the rotatable gear. In particular, according to an embodiment variant, the at least one damping element can be designed for this purpose at least approximately like a spherical cap or with a rounded surface in the direction of the main gear and / or the rotatable gear.
[0017] Eine bessere Lagefixierung des Dämpfungselementes, auch ohne zusätzliche Verbindung mit dem Federelement, kann erreicht werden, wenn das Federelement zumindest eine Ausnehmung zur teilweisen Aufnahme des zumindest einen Dämpfungselementes aufweist.A better positional fixation of the damping element, even without additional connection with the spring element, can be achieved if the spring element has at least one recess for partially receiving the at least one damping element.
[0018] Das zumindest eine Dämpfungselement kann auch mehrschichtig ausgebildet sein, um die Dämpfungswirkung zu verbessern, wobei bevorzugt die Schichten des zumindest einen Dämpfungselementes aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Beispielsweise kann also das Dämpfungselement zwei-, drei- oder vierschichtig ausgebildet sein, wobei es bevorzugt ist, wenn die Härte der Schichten in Richtung auf verdrehbare Zahnrad bzw. das Hauptzahnrad abnimmt. Insbesondere können die Werkstoffe für diese Schichten aus der voranstehend genannten Werkstoffgruppe ausgewählt werden.The at least one damping element may also be designed to be multi-layered in order to improve the damping effect, wherein preferably the layers of the at least one damping element consist of different materials. For example, therefore, the damping element may be formed two-, three- or four-layer, it being preferred if the hardness of the layers in the direction of rotatable gear or the main gear decreases. In particular, the materials for these layers can be selected from the material group mentioned above.
[0019] Es ist weiters möglich, dass das zumindest eine Dämpfungselement zumindest teilweise durch einen faser- oder filzförmigen Werkstoff gebildet ist, um einerseits eine bessere Dämpfungswirkung zu erreichen und andererseits eine bessere Anpassung an die Geometrie der Zahnradanordnung zu erreichen.It is further possible that the at least one damping element is at least partially formed by a fibrous or felt-like material, on the one hand to achieve a better damping effect and on the other hand to achieve a better adaptation to the geometry of the gear arrangement.
[0020] Es können auch auf beiden Oberflächen des Federelementes in axialer Richtung Dämpfungselemente angeordnet sein. Dabei können diese Dämpfungselemente zueinander versetzt angeordnet sein, sodass also in axialer Richtung kein Dämpfungselement einem anderen Dämpfungselement gegenüberliegend angeordnet ist. Es wird damit die direkte, geradlinige Fortpflanzung des Schalls über die Dämpfungselemente vermieden, wodurch die Dämpfungswirkung verbessert werden kann. Dabei kann der Versetzungswinkel zwischen den Dämpfungselementen auf den beiden Oberflächen ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5° und einer oberen Grenze von 80° insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10° und einer oberen Grenze von 45°.It can also be arranged on both surfaces of the spring element in the axial direction damping elements. In this case, these damping elements can be arranged offset from one another, so that in the axial direction no damping element is arranged opposite to another damping element. It is thus avoided the direct, rectilinear propagation of sound through the damping elements, whereby the damping effect can be improved. In this case, the offset angle between the damping elements on the two surfaces can be selected from a range with a lower limit of 5 ° and an upper limit of 80 °, in particular from a range with a lower limit of 10 ° and an upper limit of 45 °.
[0021] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.For a better understanding of the invention, this will be explained in more detail with reference to the following figures.
[0022] Es zeigen jeweils in schematisch vereinfachter Darstellung: [0023] Fig. 1 eine Zahnradgruppe gemäß dem Stand der Technik in Explosionsdarstellung; [0024] Fig. 2 eine erste Ausführungsvariante eines Federelementes mit darauf angeordneten Dämpfungselementen in Schrägansicht; [0025] Fig. 3 eine weitere Ausführungsvariante eines Federelementes mit darauf angeordne tem Dämpfungselement in Schrägansicht; [0026] Fig. 4 eine graphische Darstellung des Vibrationsverhaltens einer Zahnradanordnung nach dem Stand der Technik im Vergleich zu einer nach der Erfindung bei unterschiedlichen Drehzahlen.In a schematic simplified representation: [0023] FIG. 1 shows a gear group according to the prior art in an exploded view; FIG. 2 shows a first embodiment variant of a spring element with damping elements arranged thereon in an oblique view; FIG. Fig. 3 shows a further embodiment of a spring element with it arrange TEM damping element in an oblique view; Fig. 4 is a graph of the vibration behavior of a prior art gear assembly as compared to one of the invention at different speeds.
[0027] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß 3/11 österreichisches Patentamt AT 507 071 B1 2010-02-15 auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.Introductoryly it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals or the same component designations, wherein the disclosures contained in the entire description mutatis mutandis to the Austrian patent office AT 507 071 B1 2010-02-15 Parts with the same reference numerals or the same component names can be transferred. Also, the location information chosen in the description, such as top, bottom, side, etc. related to the immediately described and illustrated figure and are to be transferred to the new situation mutatis mutandis when a change in position. Furthermore, individual features or combinations of features from the different exemplary embodiments shown and described can also represent independent, inventive or inventive solutions.
[0028] Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.All information on ranges of values in the present description should be understood to include any and all portions thereof, e.g. is the statement 1 to 10 to be understood that all sub-areas, starting from the lower limit 1 and the upper limit 10 are included, ie. all sub-areas begin with a lower limit of 1 or greater and end at an upper limit of 10 or less, e.g. 1 to 1.7, or 3.2 to 8.1 or 5.5 to 10.
[0029] Fig. 1 zeigt in Explosionsdarstellung eine Zahnradanordnung 1, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Diese Zahnradanordnung 1, auch „split-gear" genannt, weist ein Hauptzahnrad 2 und ein gegenüber diesem relativ in einer Umfangsrichtung 3 verdrehbares Zahnrad 4 auf, wobei das Hauptzahnrad 2 eine Nabe 5 aufweist, die insbesondere einstückig mit dem Hauptzahnrad 2 ausgebildet ist. Das verdrehbare Zahnrad 4 ist auf der Nabe 5 des Hauptzahnrades 2 verdrehbar angeordnet. Die Nabe 5 weist eine Ausnehmung 6 in Form einer Bohrung zur Aufnahme einer nicht dargestellten Welle auf.Fig. 1 shows an exploded view of a gear arrangement 1, as it is known from the prior art. This gear arrangement 1, also called "split-gear" has a main gear 2 and a relative to this relatively rotatable in a circumferential direction 3 gear 4, wherein the main gear 2 has a hub 5, which is in particular integrally formed with the main gear 2. The rotatable gear 4 is rotatably mounted on the hub 5 of the main gear 2. The hub 5 has a recess 6 in the form of a bore for receiving a shaft, not shown.
[0030] Das verdrehbare Zahnrad 4 ist mittels eines Federelementes 7, das in diesem Fall als so genannte Ω - Feder ausgebildet ist, in Umfangsrichtung 3 gegenüber dem Hauptzahnrad 2 vorgespannt, wie dies in der WO 2005/090830 A1 beschrieben ist, die somit in diesem Umfang des prinzipiellen Aufbaus der Zahnradanordnung 1 zum Inhalt vorliegender Beschreibung gehört. Für die Vorspannung ist, wie eingangs beschrieben, ein Stützsteg ausgebildet, der einen Montageanschlag für einen weiteren Stützsteg bildet. Das Federelement 7 liegt an diesen Stützstegen mit seinen beiden offenen Endbereichen an. Das Federelement 7 kann in einer Ausnehmung im Hauptzahnrad 2 angeordnet sein.The rotatable gear 4 is biased in the circumferential direction 3 relative to the main gear 2 by means of a spring element 7, which is formed in this case as a so-called Ω - spring, as described in WO 2005/090830 A1, which thus in This scope of the basic structure of the gear assembly 1 to the content of this description belongs. For the bias, as described above, a support web is formed, which forms an assembly stop for another support web. The spring element 7 abuts against these support webs with its two open end regions. The spring element 7 may be arranged in a recess in the main gear 2.
[0031] Um das weitere verdrehbare Zahnrad 4 auch in einer axialen Richtung 8 gegen das Hauptzahnrad vorzuspannen, ist ein weiteres Federelement 9, das bei dieser Ausführungsvariante die Form einer Tellerfeder, insbesondere einer im weitesten Sinne zu bezeichnenden geschlitzten Tellerfeder, angeordnet. Dieses weitere Federelement 9 weist einen äußeren Ring 10 auf, von dem schräg radial nach innen weisend mehrere Zungen 11, sogenannte Federzungen, abstehen. Diese Zungen 11 werden von einer umlaufenden Nut 12, die in einem Endbereich 13 der Nabe 5 ausgebildet ist, aufgenommen. Durch die Federspannung wird somit das weitere verdrehbare Zahnrad 4 in der axialen Richtung gegenüber dem Hauptzahnrad vorgespannt.In order to bias the further rotatable gear 4 in an axial direction 8 against the main gear, another spring element 9, which in this embodiment, the shape of a plate spring, in particular a slotted plate spring to be designated in the broadest sense, arranged. This further spring element 9 has an outer ring 10, from which obliquely pointing radially inwards several tongues 11, so-called spring tongues, protrude. These tongues 11 are received by a circumferential groove 12, which is formed in an end portion 13 of the hub 5. By the spring tension thus the further rotatable gear 4 is biased in the axial direction relative to the main gear.
[0032] In Fig. 2 ist eine erste Ausführungsvariante der Erfindung in Form des Federelementes 7 mit darauf angeordneten Dämpfungselementen 14 dargestellt. Die Dämpfungselemente 14 sind dabei sowohl an einer vorderen Oberfläche 15 sowie einer hinteren Oberfläche 16 vorhanden, wobei die Dämpfungselemente 14 insbesondere mit diesen Oberflächen 15, 16 verbunden, beispielsweise verklebt sind, wie dies voranstehend bereits ausgeführt wurde.In Fig. 2, a first embodiment of the invention in the form of the spring element 7 is arranged thereon with damping elements 14. The damping elements 14 are present both on a front surface 15 and a rear surface 16, wherein the damping elements 14 in particular with these surfaces 15, 16 are connected, for example glued, as has already been stated above.
[0033] Pro Oberfläche 15, 16 sind bei dieser Ausführungsvariante jeweils vier Dämpfungselemente 14 vorhanden. Es besteht aber im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit mehr oder weniger diskret angeordnete Dämpfungselemente 14 vorzusehen, beispielsweise zwei, drei, fünf, sechs, sieben, acht oder auch mehr als acht.Per surface 15, 16 four damping elements 14 are present in this embodiment variant. However, within the scope of the invention it is also possible to provide more or less discretely arranged damping elements 14, for example two, three, five, six, seven, eight or even more than eight.
[0034] Das Dämpfungselement 14 ist vorzugsweise hitze- bzw. temperaturbeständig ausgeführt. Generell können aber auch die voranstehend genannten Werkstoffe eingesetzt werden. Weiters kann das Dämpfungselement 14 elastische bzw. federelastische Eigenschaften aufweisen.The damping element 14 is preferably made heat and temperature resistant. In general, however, the above-mentioned materials can be used. Furthermore, the damping element 14 may have elastic or spring-elastic properties.
[0035] Es besteht weiters die Möglichkeit, wie dies ebenfalls schon voranstehend ausgeführt 4/11 österreichisches Patentamt AT507 071 B1 2010-02-15 wurde, die Dämpfungselemente 14 mehrschichtig auszubilden. Dabei sind z.B. Werkstoffkombinationen von Duroplasten und/oder Thermoplasten mit zumindest einem Elastomer verwendbar.There is also the possibility, as also stated above 4/11 Austrian Patent Office AT507 071 B1 2010-02-15 was to form the damping elements 14 multi-layered. Thereby, e.g. Material combinations of thermosets and / or thermoplastics with at least one elastomer used.
[0036] Die Dämpfungselemente 14 haben eine zumindest annähernd prismenartige Form mit einer Höhe 17, einer Länge 18 und einer Breite 19. Nachdem das Federelement 7 rund ausgeführt ist, besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, dass die Dämpfungselemente 14 in ihrer Länge 18 diese Rundung zumindest annähernd nachbilden.The damping elements 14 have an at least approximately prismatic shape with a height 17, a length 18 and a width 19. After the spring element 7 is made round, of course, there is also the possibility that the damping elements 14 in length 18 this rounding at least approximate.
[0037] Es besteht im Rahmen der Erfindung weiters die Möglichkeit, dass das Dämpfungselement 14 einen sich in axialer Richtung - im eingebauten Zustand betrachtet - verjüngenden Querschnitt aufweist, dass also über die Höhe 17 die Länge 18 und/oder die Breite 19 in Richtung auf das verdrehbare Zahnrad 4 und/oder das Hauptzahnrad 2 kleiner wird bzw. werden. Dies kann so weit geführt werden, dass die Anlagefläche des Dämpfungselementes 14 an das verdrehbare Zahnrad 4 und/oder das Hauptzahnrad 2 mit einer Rundung versehen ist, z.B. kugelkalottenartig ausgeführt ist.It is within the scope of the invention, furthermore, the possibility that the damping element 14 in the axial direction - viewed in the installed state - has a tapered cross section, that is over the height 17, the length 18 and / or the width 19 in the direction the rotatable gear 4 and / or the main gear 2 is smaller or become. This can be done so far that the contact surface of the damping element 14 is provided to the rotatable gear 4 and / or the main gear 2 with a rounding, for. executed in a spherical cap.
[0038] Die Höhe 17 des Dämpfungselementes 14 in axialer Richtung kann so bemessen sein, dass das Dämpfungselement 14 im Ruhezustand der Zahnradanordnung 1 spannungslos am Hauptzahnrad 2 und/oder am verdrehbaren Zahnrad 4 anliegt.The height 17 of the damping element 14 in the axial direction can be dimensioned so that the damping element 14 in the idle state of the gear assembly 1 without voltage on the main gear 2 and / or on the rotatable gear 4 is applied.
[0039] Obwohl in Fig. 2 die gegenüberliegende Anordnung der Dämpfungselemente 14 dargestellt ist, d.h. das ein Dämpfungselement 14 auf der Oberfläche 15 einem Dämpfungselement 14 auf der Oberfläche 16 in axialer Richtung gegenüberliegend angeordnet ist, kann auch vorgesehen sein, dass diese Dämpfungselemente 14 gegeneinander versetzt sind, also um einen vordefinierbaren Winkelbetrag, der zwischen 0,5° und 150° betragen kann, gegeneinander „verdreht" angeordnet sind, sodass das Dämpfungselement 14 auf der Oberfläche 15 einer „Lücke" gegenüberliegt, d.h. das die Dämpfungselemente 14 auf der Oberfläche 15 zwischen jeweils zwei Dämpfungselementen 14 auf der Oberfläche 16 angeordnet sind, in axialer Richtung betrachtet. Eine teilweise „Überlappung" der Dämpfungselemente 14 auf den Oberflächen 15, 16, wiederum in axialer Richtung betrachtet, ist aber möglich. Der Winkelbetrag kann auch ausgewählt sein aus einem Bereich von 5° und 100° bzw. aus einem Bereich von 10° und 30°.Although in Fig. 2, the opposite arrangement of the damping elements 14 is shown, i. E. that a damping element 14 on the surface 15 is arranged opposite a damping element 14 on the surface 16 in the axial direction, can also be provided that these damping elements 14 are offset from each other, ie by a predefinable angle amount, between 0.5 ° and 150 ° may amount to each other "twisted " are arranged so that the damping element 14 on the surface 15 of a "gap". opposite, i. that the damping elements 14 are arranged on the surface 15 between each two damping elements 14 on the surface 16, viewed in the axial direction. A partial "overlap" the damping elements 14 on the surfaces 15, 16, in turn, viewed in the axial direction, but is possible. The angle amount may also be selected from a range of 5 ° and 100 ° or from a range of 10 ° and 30 °.
[0040] Im Falle der gegenüberliegenden Anordnung der Dämpfungselemente 14 besteht die Möglichkeit, diese einstückig auszubilden, sodass diese Dämpfungselemente 14 in der Folge einen zumindest annähernd u-förmigen Querschnitt aufweisen. Zur besseren Verdeutlichung dieser Ausführung ist ein derartiges Dämpfungselement in Fig. 2 strichliert dargestellt.In the case of the opposite arrangement of the damping elements 14, it is possible to form them in one piece, so that these damping elements 14 in the sequence have an at least approximately U-shaped cross-section. To better illustrate this embodiment, such a damping element in Fig. 2 is shown by dashed lines.
[0041] Neben der diskreten Anordnung der Dämpfungselemente 14 nach Fig. 2 besteht weiters die Möglichkeit, dass dieses Dämpfungselement 14 band- bzw. schnurförmig oder ringförmig ausgebildet ist, wie dies in Fig. 3 für die schnurförmige Ausführung dargestellt ist. Gezeigt ist in Fig. 3 das auf einer Welle sitzende Hauptzahnrad 2 ohne dem verdrehbaren Zahnrad 4 und ohne dem Federelement 7 (Fig. 1). Das Dämpfungselement 14 liegt lose in der Ausnehmung des Hauptzahnrades 2 und sind die Enden des Dämpfungselementes 14 durch Durchbrüche im Hauptzahnrad 2 geführt, wobei diese Enden sich auch nur bis in diese Durchbrüche erstrecken. In diesem Fall können die Durchbrüche auch als Ausnehmungen ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass sich das Dämpfungselement 14 nicht bis in diese Ausnehmungen erstreckt, sodass also diese Ausnehmungen nicht zwingend erforderlich sind.In addition to the discrete arrangement of the damping elements 14 of FIG. 2, there is also the possibility that this damping element 14 is band-shaped or string-shaped or annular, as shown in Fig. 3 for the cord-shaped design. Shown in Fig. 3, sitting on a shaft main gear 2 without the rotatable gear 4 and without the spring element 7 (Fig. 1). The damping element 14 is loosely in the recess of the main gear 2 and the ends of the damping element 14 are guided through openings in the main gear 2, wherein these ends extend only into these openings. In this case, the openings may also be formed as recesses. But it is also possible that the damping element 14 does not extend into these recesses, so that these recesses are not mandatory.
[0042] Obwohl das Dämpfungselement 14 lose in dem Hauptzahnrad angeordnet ist, besteht auch die Möglichkeit, dieses mit dem Federelement 7 zu verbinden, z.B. zu verkleben.Although the damping element 14 is loosely arranged in the main gear, it is also possible to connect this with the spring element 7, e.g. to stick together.
[0043] Das Dämpfungselement 14 ist bei dieser Ausführungsvariante aus einem faserförmigen Stoff, z.B. aus Viskose, gebildet, wie dies in Fig. 3 durch die Fasern schematisiert angedeutet ist, kann beispielsweise filzartig ausgeführt sein, bzw. aus einem Filz bestehen. Es kann jedoch eine festere Seele aufweisen und nur die Außenschichten aus filzartig ausgeführt sein, um eine bessere Festigkeit bei entsprechender Dämpfungswirkung zu erhalten. Weiters besteht die Möglichkeit, dass der faserförmige Stoff teilweise von einem Haltemittel, z.B. einem Klebeband, umwickelt bzw. gefestigt sein, wie dies ebenfalls in Fig. 3 angedeutet ist. 5/11 österreichisches Patentamt AT507 071 B1 2010-02-15 [0044] Anstelle der schnür- bzw. bandförmigen Ausführung besteht auch die Möglichkeit, das Dämpfungselement 14 ringförmig auszubilden, wobei es sich dabei nicht zwangsweise um einen durchgehenden Ring handelt sind das Dämpfungselement im wesentlichen die Geometrie des Federelementes 7 nachformen kann, also z.B. Ω-förmig ausgebildet ist.The damping element 14 in this embodiment is made of a fibrous material, e.g. made of viscose, as indicated schematically in FIG. 3 by the fibers, may for example be felt-like, or consist of a felt. However, it can have a firmer core and only the outer layers can be made of a felt, in order to obtain a better strength with a corresponding damping effect. Furthermore, there is the possibility that the fibrous material may be partially covered by a holding means, e.g. an adhesive tape, wrapped or consolidated, as is also indicated in Fig. 3. Instead of the lacing or band-shaped design, it is also possible to form the damping element 14 in a ring-shaped manner, wherein this is not necessarily a continuous ring, the damping element in the essentially the geometry of the spring element 7 can reshape, eg Is formed Ω-shaped.
[0045] Auch bei dieser Ausführung besteht die Möglichkeit, dass sich das Dämpfungselement 14 nicht über die gesamte Oberfläche 15 des Federelementes 7 erstreckt, sondern nur teilweise in diskreten Bereichen dieser Oberfläche 15 angeordnet ist.Also in this embodiment, there is the possibility that the damping element 14 does not extend over the entire surface 15 of the spring element 7, but is only partially disposed in discrete areas of this surface 15.
[0046] Bei sämtlichen Ausführungsformen der Erfindung besteht die Möglichkeit, dass das oder die Dämpfungselement(e) 14 ein oder beidseitig auf dem Federelement 7 angeordnet ist bzw. sind, also auf der Oberfläche 15 und/oder der Oberfläche 16.In all embodiments of the invention, there is the possibility that the one or more damping element (s) 14 is or are arranged on one or both sides of the spring element 7, ie on the surface 15 and / or the surface 16.
[0047] Die faserförmige Ausführung ist auch bei dem Beispiel nach Fig. 2 möglich, insbesondere bei der mehrschichtigen Ausbildung, wobei eine dem Federelement 7 näher liegenden Schicht bevorzugt aus einem anderen, festeren Werkstoff gebildet ist.The fibrous embodiment is also possible in the example of Fig. 2, in particular in the multi-layered design, wherein the spring element 7 closer layer is preferably formed of a different, more rigid material.
[0048] Es besteht weiters die Möglichkeit, dass das Federelement 7 im Bereich des oder der Dämpfungselement(e) 14 eine Ausnehmung bzw. Ausnehmungen aufweist, beispielsweise in Form einer Vertiefung bzw. von Vertiefungen, in der bzw. denen das oder die Dämpfungsele-ment(e) 14 teilweise aufgenommen sind, um eine bessere Lagefixierung zu erreichen. Diese Ausnehmung(en) können dabei in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung 3 am Federelement 7 ausgebildet sein.There is also the possibility that the spring element 7 has a recess or recesses in the area of the damping element or elements (e) 14, for example in the form of a depression or depressions in which the damping element (s) is / are formed. ment (s) 14 are partially included in order to achieve a better positional fixation. This recess (s) can be formed in the radial direction and / or in the circumferential direction 3 on the spring element 7.
[0049] In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsvariante der Erfindung ist das Federelement 7 mit dem Dämpfungselement 14 zumindest teilweise be- bzw. umspritzt bzw. beschichtet, also beispielsweise das Dämpfungselement 14 im flüssigen oder zäh- bzw. schmelzplastischen Zustand auf das Federelement 7 aufgebracht. Daneben ist es auch möglich, den noch nicht auspolymerisierten Werkstoff für das Dämpfungselement 14 auf das Federelement 7 aufzustreichen bzw. aufzuspritzen oder im Tauchverfahren aufzubringen. Beispielsweise könnte das Dämpfungselement 14 vor dem Aufbringen auf das Federelement 7 eine zumindest annähernd lackartige Konsistenz aufweisen.In a further embodiment variant of the invention, not shown, the spring element 7 with the damping element 14 at least partially applied or encapsulated or coated, so for example, the damping element 14 applied in the liquid or tough or molten plastic state on the spring element 7 , In addition, it is also possible to coat the not yet polymerized material for the damping element 14 on the spring element 7 or aufzuspritzen or apply by dipping. For example, the damping element 14 before applying to the spring element 7 may have an at least approximately paint-like consistency.
[0050] Auch bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung besteht die Möglichkeit, dass das Dämpfungselement 14 in zumindest einem diskreten Bereich des Federelementes 7 angeordnet wird bzw. kann das Dämpfungselement 14 zumindest annähernd auf die gesamte Oberfläche des Federelementes 7 aufgebracht werden.Also in this embodiment of the invention, there is the possibility that the damping element 14 is disposed in at least a discrete region of the spring element 7 or the damping element 14 can be applied at least approximately to the entire surface of the spring element 7.
[0051] Von Vorteil ist bei dieser Ausführungsvariante, dass für die Verbindung des Federelementes 7 mit dem Dämpfungselement 14 in der Regel keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich sind, wobei aber auch hierbei eine Reinigung der Oberfläche des Federelementes 7 und/oder die Anbringung eines Haftvermittlers, z.B. eines Primer möglich sind.An advantage of this embodiment is that for the connection of the spring element 7 with the damping element 14 usually no additional measures are required, but in this case also a cleaning of the surface of the spring element 7 and / or the attachment of a primer, e.g. a primer are possible.
[0052] Zur Reduzierung der Reibungskräfte zwischen dem Dämpfungselement 14 und dem verdrehbaren Zahnrad 4 bzw. dem Hauptzahnrad 2, kann das Dämpfungselement 14 neben der bereits erwähnten Reduktion der Querschnittsfläche, auch eine Gleitbeschichtung, z.B. aus einem Gleitlack oder aus PTFE, aufweisen.To reduce the frictional forces between the damping element 14 and the rotatable gear 4 and the main gear 2, the damping element 14 in addition to the already mentioned reduction of the cross-sectional area, also a lubricious coating, e.g. from a bonded coating or from PTFE.
[0053] Fig. 4 zeigt schließlich einen Vergleich des Dämpfungsverhaltens einer Zahnradanordnung 1 ohne Dämpfungselement 14 (oberer Kurvenverlauf) zu einer Zahnradanordnung 1 mit Dämpfungselementen 14 entsprechend der Ausführungsvariante nach Fig. 2 (unterer Kurvenverlauf) in Abhängigkeit von der Drehzahl. In beiden Fällen bestand das Hauptzahnrad 2 und das verdrehbare Zahnrad aus einem Sinterwerkstoff, nämlich einem Sinterstahl Sint D/F mod gemäß DIN 30 910, der neben Fe 0,15 Gew.-% bis 0,4 Gew.-% C, 0,75 Gew.-% bis 0,95 Gew.-% Mo und bis 0,3 Gew.-% Mn enthält. Es können aber auch andere Sinterwerkstoffe verwendet werden, beispielsweise Sinterstähle die zusätzlich oder alternativ Cr, Ni, Cu, etc. enthalten. Gemessen wurde der Summenpegel mit einem Beschleunigungsaufnehmer der Marke Kistler (Typ 8710A50M5) in der Nähe der Lagerstelle im Meßbereich zwischen 500 U/min und 1500 U/min. 6/11Fig. 4 shows a comparison of the damping behavior of a gear assembly 1 without damping element 14 (upper curve) to a gear arrangement 1 with damping elements 14 according to the embodiment of FIG. 2 (lower curve) as a function of the speed. In both cases, the main gear 2 and the rotatable gear made of a sintered material, namely a sintered steel Sint D / F mod according to DIN 30 910, in addition to Fe 0.15 wt .-% to 0.4 wt .-% C, 0, 75 wt .-% to 0.95 wt .-% Mo and up to 0.3 wt .-% Mn. However, it is also possible to use other sintered materials, for example sintered steels which additionally or alternatively contain Cr, Ni, Cu, etc. The total level was measured with an accelerometer of the Kistler brand (Type 8710A50M5) close to the bearing in the measuring range between 500 rpm and 1500 rpm. 6/11
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