DE10058482B4 - Zahnrad zur Drehimpulsdämpfung - Google Patents

Abstract

Zahnrad zur Drehimpulsdämpfung, wobei das Zahnrad (1) aus mindestens zwei axial fluchtenden Radteilen (1a, 1b) gebildet wird, die Zähne der Radteile (1a, 1b) vor dem Einbau in einen Rädertrieb gegeneinander um einen vorbestimmten Betrag „ΔS" versetzt sind, die Radteile (1a, 1b) untereinander durch elastische, jedoch innere Dämpfung aufweisende Mittel drehmomentschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur elastischen Verbindung der Radteile (1, 1b) aus gleichmäßig über den Umfang verteilten Bolzen (3) mit einem Elastomer (5) gebildet wird, wobei ein starrer Teil der Bolzen (3) mit einem ersten Radteil (1b) fest verbunden ist, hingegen der den starren Teil des Bolzens (3) konzentrisch umgebende Elastomer (5) formschlüssig in Bohrungen (4) des zweiten Radteils (1a) eingreift.

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 Getrieberasseln.
• Zur Beseitigung des Zahnflankenschlagens ist es aus der DE 38 63 700 A1 bekannt, zu dem eigentlichen Zahnrad zur Übertragung des Drehmomentes ein weiteres um einen vorgegebenen Winkel versetztes Zahnrad vorzusehen. Beide Zahnräder sind über eine Elastomerschicht miteinander verbunden, so dass das Radialspiel durch die beim Einbau des Zahnrades entstehende Vorspannung der beiden Zahnräder zueinander, eliminiert wird.
• Weiter ist es aus dem US Patent 4 660 432 bekannt, zur Kopplung von drei Zahnrädern einen Bolzen vorzusehen, der entweder in zwei benachbarte gegeneinander versetzte Zahnräder unter Zwischenlage einer elastischen Umhüllung eingreift oder unter Zwischenlage einer elastischen Umhüllung in das eine Zahnrad eingreift, während er im anderen Zahnrad drehbar gelagert ist, um mittels der exzentrischen Gestaltung seiner beiden in die Zahnräder eingreifenden Teile, durch Verdrehen im eingebauten Zustand, den Versatz der beiden Zahnräder zu erzeugen.
• Nachteilig bei den bekannten Anordnungen ist es, dass sie für Einsätze ungeeignet sind, bei denen Kräfte in beiden Drehrichtungen am Zahnrad angreifen.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zahnrad der aus dem Stand der Technik bekannten Art so auszubilden, dass unter Beibehaltung des Zahnversatzes in beiden Drehrichtungen angreifende Kräfte aufgenommen bzw. übertragen werden.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die 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 gegeneinander erreicht. Dadurch kann kein Zahnflankenspiel auftreten. Ein Zahnflankenspiel und das daraus resultierende Zahnflankenschlagen bei Drehmomentumkehr wird sicher vermieden. Das bekannte Getrieberasseln kann nicht mehr auftreten.
• 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.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung nach Anspruch 1 können den Unteransprüchen entnommen werden.
• Ein Ausführungsbeispiel des geteilten Zahnrades und zwei Beispiele für die Anwendbarkeit sind an Hand von Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
• 1 einen Schnitt I-I aus 2 mit den beiden Radteilen und Bolzen zur elastischen Verbindung
• 2 eine Ansicht des geteilten Zahnrades mit den um dem Umfang verteilten Bolzens zur elastischen Verbindung und mit der Versetzung der Zähne vor dem Einbau
• 3 eine Detaildarstellung des Bolzens mit dem Elastomer
• 4 einen Schnitt IV-IV im Bereich einer axialen Befestigungsschraube
• 5 ein geteiltes Zahnrad als an- oder abtreibendes Rad
• 6 ein geteiltes Zahnrad als reines Zwischenrad
• 1 zeigt im Halbschnitt I-I ein erfindungsgemäßen Zahnrad 1 bestehend aus zwei Radteilen 1a, 1b die zum Zwecke der Zentrierung einen Absatz 2 aufwei sen. Zur drehmomentschlüssigen Verbindung der beiden Radteile 1a, 1b sind Bolzen 3 vorgesehen, welche gleichmäßig über den Umfang verteilt sind (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 eines Elastomer 5 zur Erzeugung einer Vorspannung im Einbauzustand mit dem Radteil 1a verbunden. Eine detaillierte Darstellung eines der Bolzen 3 ist in 3 zu sehen. Die axiale Befestigung der Radteile 1a, 1b erfolgt durch Schrauben 6, es darf auf 4 verwiesen werden.
• Im Montagezustand sind die Radteile 1a, 1b in ihrer Zahnteilung erfindungsgemäß 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 selbstverständlich 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 angeordneten Elastomere 5 vorgespannt. Diese Vorspannung sorgt dafür, daß das stets vorhandene Zahnspiel aufgehoben wird.
• Die Aufhebung des Zahnspiels führt dazu, daß bei stark wechselnden Drehmomenten die Getriebegeräusche durch das Zahnflankenschlagen unterdrückt werden. 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 Zahnflankenschlagen führt. Durch die Vorspannung des geteilt ausgeführten Zahnrads wird dieser unangenehme Effekt behoben.
• Eine Ansicht des Zahnrades zeigt 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 angebracht.
• Die Schrauben 6 sind so ausgebildet, daß nach dem Festziehen derselben zwischen den Radteilen 1a und 1b ein axiales Spiel für die Verdrehung verbleibt. Eine detaillierte Darstellung einer Schraube 6 wird in 4 gezeigt.
• Ein Detail eines Bolzens 3 geht aus 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 Torsionsschwingungen zu tilgen.
• 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 abtreibendes Zahnrad (5) oder auch als reines Zwischenrad (6 ) eingebaut werden.
• Für die Wirksamkeit ist es ohne Bedeutung, welche Verzahnungsart aufgebracht wird. Dies richtet sich allein nach dem jeweiligen Einsatzfall. Bei Schrägverzahnungsarten 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 vorzuspannen, um das Zahnspiel zu eliminieren und hochdynamischen Drehschwingungen zu tilgen.

Claims (6)

1. Zahnrad zur Drehimpulsdämpfung, wobei das Zahnrad (1) aus mindestens zwei axial fluchtenden Radteilen (1a, 1b) gebildet wird, die Zähne der Radteile (1a, 1b) vor dem Einbau in einen Rädertrieb gegeneinander um einen vorbestimmten Betrag „ΔS" versetzt sind, die Radteile (1a, 1b) untereinander durch elastische, jedoch innere Dämpfung aufweisende Mittel drehmomentschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur elastischen Verbindung der Radteile (1, 1b) aus gleichmäßig über den Umfang verteilten Bolzen (3) mit einem Elastomer (5) gebildet wird, wobei ein starrer Teil der Bolzen (3) mit einem ersten Radteil (1b) fest verbunden ist, hingegen der den starren Teil des Bolzens (3) konzentrisch umgebende Elastomer (5) formschlüssig in Bohrungen (4) des zweiten Radteils (1a) eingreift.
2. Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierung beider Radteile durch Ansätze (2) an den Stirnseiten der Radteile (1a, 1b) erfolgt.
3. Zahnrad nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Befestigung der Radteile (1a, 1b) durch Schrauben (6) erfolgt.
4. Zahnrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben (6) einen Bund (7) aufweisen, der die beiden Radteile (1a, 1b) auf geringer axialer Distanz hält.
5. Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (1) als Zwischenrad in einer Getriebekette angeordnet ist.
6. Zahnrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (1) zum Antrieb eines Hubkolbenluftpressers dient.