DE10058482A1 - Zahnrad zur Drehimpulsdämpfung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnrad zur Drehimpulsdämpfung. Beim Antrieb von Arbeitsmaschinen die ein Drehmoment mit Vorzeichenwechsel aufweisen, wie z. B. Kolbenluftpresser, treten bei der Drehmomentübertragung mittels Zahnrädern durch das Aufeinanderschlagen von Zahnflanken unangenehme Getriebegeräusche auf. Erfindungsgemäß werden diese Geräusche dadurch vermieden, daß das Zahnrad 1 aus zwei Radteilen 1a, 1b gebildet wird, die über ein Elastomer 5 drehmomentschlüssig verbunden sind. Vor dem Einbau sind die Zähne der Radteile 1a, 1b gegeneinander verdreht (Fig. 2). Beim Einbau müssen die Radteile 1a, 1b so gegeneinander verdreht werden, daß die Zähne fluchten. Durch die Zähne eines mit dem Zahnrad 1 kämmenden Zahnrades werden die Zähne der Radteile 1a, 1b in dieser Lage gehalten. Durch den Elastomer 5 wird als Folge der Verdrehung eine dauerhafte Vorspannung erzeugt, so daß die Zahnflanken der Radteile 1a, 1b und des damit kämmenden Zahnrades stets in formschlüssigem Kontakt stehen. Bei einem Vorzeichenwechsel des Drehmoments können keine Getriebegeräusche auftreten, da durch die Vorspannung das Spiel der Zahnflanken zuverlässig vermieden wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnrad zur Drehimpulsdämpfung.

Zahnräder die stark wechselnden Drehmomenten ausgesetzt sind neigen zum Getrieberasseln. Besonders ausgeprägt tritt diese Erscheinung beim Antrieb von Luftpressern an Motoren von Nutzfahrzeugen auf. Kolbenluftpresser haben die Eigenschaft, daß sich das Vorzeichen des Drehmoments nach dem Überschreiten des oberen Totpunktes durch Rückexpansion kurzzeitig umkehrt. Die Folge ist ein aufeinanderschlagen der Zahnflanken und das daraus resultierende Getriebe­ rasseln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das durch Wechseldrehmomente her­ vorgerufene Getrieberasseln zu beseitigen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die Teilung des Zahnrades und durch die Versetzung der Zähne wird durch Verformung des elastischen Mittels eine Vorspannung der Zähne gegen­ einander erreicht. Dadurch kann kein Zahnflankenspiel auftreten. Ein Zahnflan­ kenspiel und das daraus resultierende Zahnflankenschlagen bei Drehmomentumkehr wird sicher vermieden. Das bekannte Getrieberasseln kann nicht mehr auf­ treten.

Durch die gewollte Verdrehung der Radteile gegeneinander um den maximalen Betrag "ΔS" wird ein Teil des Zahnflankenimpulses in Verformungsarbeit der Elastomerelemente umgesetzt, (teilinelastischer Stoß). Dies hat zur Folge, daß die Parameterregung durch Zahneingriffstöße weitgehend abgebaut wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Anordnung des elastischen Mittels kann Un­ teranspruch 2 entnommen werden.

Ein Ausführungsbeispiel des geteilten Zahnrades und zwei Beispiele für die An­ wendbarkeit sind an Hand von Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt I-I aus Fig. 2 mit den beiden Radteilen und Bolzen zur elastischen Verbindung

Fig. 2 eine Ansicht des geteilten Zahnrades mit den um dem Umfang ver­ teilen Bolzen zur elastischen Verbindung und mit der Versetzung der Zähne vor dem Einbau

Fig. 3 eine Detaildarstellung des Bolzens mit dem Elastomer

Fig. 4 einen Schnitt IV-IV im Bereich einer aalen Befestigungsschraube

Fig. 5 ein geteiltes Zahnrad als an- oder abtreibendes Rad

Fig. 6 ein geteiltes Zahnrad als reines Zwischenrad

Fig. 1 zeigt im Halbschnitt I-I ein erfindungsgemäßes Zahnrad 1 bestehend aus zwei Radteilen 1a, 1b die zum Zwecke der Zentrierung einen Absatz 2 aufweisen. Zur drehmomentschlüssigen Verbindung der beiden Radteile 1a, 1b sind Bolzen 3 vorgesehen, welche gleichmäßig über den Umfang verteilt sind (Fig. 2). Diese Bolzen 3 sind einerseits fest mit dem Radteil 1b verbunden, beispielsweise durch Preßsitz, andererseits greifen die Bolzen 3 in Bohrungen 4 des Radteils 1a ein und sind erfindungsgemäß über elastische Mittel, beispielsweise in Form ei­ nes Elastomer 5 zur Erzeugung einer Vorspannung im Einbauzustand mit dem Radteil 1a verbunden. Eine detaillierte Darstellung eines der Bolzen 3 ist in Fig. 3 zu sehen. Die axiale Befestigung der Radteile 1a, 1b erfolgt durch Schrauben 6, es darf auf Fig. 4 verwiesen werden.

Im Montagezustand sind die Radteile 1a, 1b in ihrer Zahnteilung erfindungsge­ mäß um den Betrag "ΔS" verdreht.

Wird das aus den Radteilen 1a, 1b bestehende Zahnrad in ein Getriebe eingebaut, so müssen die Zahnflanken der beiden im Eingriff stehenden Zahnräder selbst­ verständlich fluchten. Diese wird dadurch erreicht, daß sich die Radteile 1a, 1b gegeneinander um den aus dem Montagezustand vorgegebenen Betrag "ΔS" verdrehen. Dabei werden die zwischen den Bohrungen 4 und den Bolzen 3 ange­ ordneten Elastomere 5 vorgespannt. Diese Vorspannung sorgt dafür, daß das stets vorhandene Zahnspiel aufgehoben wird.

Die Aufhebung des Zahnspiels führt dazu, daß bei stark wechselnden Drehmo­ menten die Getriebegeräusche durch das Zahnflankenschlagen unterdrückt wer­ den. Derartige unangenehme Getriebegeräusche treten vor allem beim Antrieb von Luftpressern für Nutzfahrzeuge in Erscheinung. Die Luftpresser haben die Eigenschaft, daß beim Überschreiten des oberen Totpunkts durch Rückexpansion eine Vorzeichenumkehr des Drehmoments eintritt, was zum Zahnllankenschla­ gen führt. Durch die Vorspannung des geteilt ausgeführten Zahnrads wird dieser unangenehme Effekt behoben.

Eine Ansicht des Zahnrades zeigt Fig. 2. Zur Vorspannung wird die Radhälfte 1a mit Bohrungen 4 versehen, welche gleichmäßig über den Umfang verteilt sind und in welche die Bolzen 3 eingreifen, welche von dem Elstomer 5 umgeben sind. Zur axialen Fixierung sind über den Umfang verteilte Schrauben 6 ange­ bracht.

Die Schrauben 6 sind so ausgebildet, daß nach dem Festziehen derselben zwi­ schen den Radteilen 1a und 1b ein axiales Spiel für die Verdrehung verbleibt. Eine detaillierte Darstellung einer Schraube 6 wird in Fig. 4 gezeigt.

Ein Detail eines Bolzens 3 geht aus Fig. 3 hervor. Der Bolzen 3 ist mit einem Elastomer 5 konzentrisch umgeben. Das Elastomer 5 dient zur Erzeugung einer Vorspannung und hat gleichzeitig Dämpfungseigenschaften, um auftretende Tor­ sionsschwingungen zu tilgen.

Fig. 4 stellt einen Schnitt IV-IV im Bereich einer Schraube 6 dar. Die Schraube ist so ausgelegt, daß ein Bund 7 die beiden Radteile 1a, 1b auf geringer axialer Toleranz hält, um eine Verdrehung der Radteile 1a, 1b zu ermöglichen.

Das erfindungsgemäße Zahnrad 1 kann in ein Getriebe sowohl als an- oder ab­ treibendes Zahnrad (Fig. 5) oder auch als reines Zwischenrad (Fig. 6) eingebaut werden.

Für die Wirksamkeit ist es ohne Bedeutung, welche Verzahnungsart aufgebracht wird. Dies richtet sich allein nach dem jeweiligen Einsatzfall. Bei Schrägverzah­ nungsarten ist darauf zu achten, daß die Radteile durch auftretende Axialkräfte nicht axial zueinander verschoben werden können. Die Fixierung der Radteile gegeneinander ist nach dieser Bedingung auszulegen.

Es versteht sich, daß die Anordnung des Elastomers zwischen den geteilten Radteilen 1a, 1b nicht auf das gezeigte Beispiel beschränkt ist. Der allgemeine Erfindungsgedanke liegt darin die Radteile 1a, 1b mit einem elastischen, innere Dämpfung aufweisenden Mittel drehmomentschlüssig gegeneinander vorzuspan­ nen, um das Zahnspiel zu eliminieren und hochdynamischen Drehschwingungen zu tilgen.

Claims (2)

1. Zahnrad zur Drehimpulsdämpfung, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahn­ rad (1) aus mindestens zwei axial fluchtenden Radteilen (1a, 1b) gebildet wird, daß die Zähne der Radteile (1a, 1b) vor dem Einbau in einen Rädertrieb gegeneinander und einen vorbestimmten Betrag "ΔS" versetzt sind, und daß die Radteile (1a, 1b) untereinander durch elastische, jedoch innere Dämpfung aufweisende Mittel drehmomentschlüssig miteinander verbunden sind.

2. Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (1) aus zwei Radteilen besteht, daß das Mittel zur elastischen Verbindung der Rad­ teile (1a, 1b) aus gleichmäßig über den Umfang verteilten Bolzen (3) mit ei­ nem Elastomer (5) gebildet wird, wobei ein starrer Teil der Bolzen (3) mit ei­ nem ersten Radteil (1b) fest verbunden ist, hingegen der den starren Teil des Bolzens (3) konzentrisch umgebende Elastomer (5) formschlüssig in Bohrun­ gen (4) des zweiten Radteils (1a) eingreift und daß die Zentrierung beider Radteile durch Absätze (2) an den Stirnseiten der Radteile (1a, 1b) erfolgt.