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Die
Erfindung betrifft eine Zahnkranz-Kombination mit einem ersten Zahnkranz
und einem zweiten Zahnkranz. Insbesondere ist die Zahnkranz-Kombination
für spielfrei
arbeitende Zahntriebe als Nebenantriebe oder Hilfsantriebe in Brennkraftmaschinen
vorgesehen, wie sie serienmäßig in Straßenkraftfahrzeugen
eingesetzt werden. Über derartige
Nebenantriebe werden beispielsweise Kühlflüssigkeitspumpen zur Kühlung der
Brennkraftmaschine angetrieben.
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Eine
Zahnkranz-Kombination der genannten Art ist beispielsweise aus der
DE 74 00 276 U bekannt.
Gemäß dieser
Schrift ist einer der beiden Zahnkränze in axialer Richtung der
Drehachse dicker ausgeführt
und überträgt den überwiegenden
Anteil der Kräfte
und Drehmomente auf ein mit den Zahnkränzen kämmendes Zahnrad. Der andere
Zahnkranz übernimmt
den Spielausgleich. Die beiden Zahnkränze liegen mit ihren Stirnflächen eng
aneinander an und sind durch über
den Umfang gleichmäßig verteilte
Spannstifte miteinander verbunden. Die Spannstifte bringen die notwendigen
Federungskräfte
auf.
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Die
genannten Spannstifte sind zwar voll gekapselt. Bei einem Bruch
oder bei einem Lösen
der Verbindung der beiden Zahnkränze
kann es dennoch dazu kommen, dass die Spannstifte oder Bruchstücke zu einem
Schaden in beweglichen Teilen führen. Insbesondere
kann dabei eine Brennkraftmaschine geschädigt oder zerstört werden.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zahnkranz-Kombination
anzugeben, mit der die Gefahr eines derartigen Schadens verringert wird
und mit der außerdem
ein geräuscharm
arbeitender Zahntrieb realisiert werden kann.
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Es
wird eine Zahnkranz-Kombination vorgeschlagen, mit einem ersten
Zahnkranz und einem zweiten Zahnkranz, wobei die Zahnkränze bezüglich einer
gemeinsamen Drehachse koaxial angeordnet sind und mit einem gemeinsamen
Befestigungselement verbunden sind, wobei die Zahnkränze über das
gemeinsame Befestigungselement drehfest mit einem drehbeweglichen
Teil verbunden werden können,
das um die Drehachse drehbeweglich ist, und wobei der erste und/oder
der zweite Zahnkranz über ein
elastisches Element aus elastomerem Material mit dem gemeinsamen
Befestigungselement verbunden ist, so dass die Zahnkränze in einem
entspannten Zustand des elastischen Elements gegeneinander verdreht
angeordnet sind. Der Ausdruck „verdrehte
Anordnung" bezieht
sich auf eine Verdrehung bezüglich
der Drehachse. Das drehbewegliche Teil ist z. B. eine Welle. Es
kann aber auch das Befestigungselement selbst eine Welle sein, die
wiederum mit einem anderen drehbeweglichen Teil verbunden werden
können.
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Die
durch das elastische Element hergestellte elastische Verbindung
ist insbesondere so beschaffen, dass die Zahnkränze unter Verspannen des elastischen
Elements bezogen auf die Drehachse in eine zweite Drehstellung relativ
zueinander gebracht werden können,
in der sie einen kleineren Verdrehwinkel aufweisen als in dem entspannten
Zustand des elastischen Elements.
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Bevorzugt
wird, dass zumindest innerhalb der Zahnkranz-Kombination keine weitere
mechanische Verbindung zwischen dem ersten Zahnkranz und/oder dem
zweiten Zahnkranz einerseits und dem Befestigungselement andererseits
vorhanden ist. Mit anderen Worten: der erste Zahnkranz und/oder
der zweite Zahnkranz sind ausschließlich über das elastische Element
oder über
jeweils ein derartiges elastisches Element mit dem Befestigungselement
verbunden.
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Durch
das elastische Element kann eine unlösbare Verbindung des Zahnkranzes
mit dem Befestigungselement erreicht werden. Selbst bei einer Beschädigung der
Zahnkranz-Kombination entstehen daher keine losen Teile aus der
elastischen Verbindung, die zu weiteren Schäden führen könnten. Insbesondere kann der
Zahnkranz an einer Seite des elastischen Elements unlösbar und
unmittelbar mit dem elastischen Element verbunden sein und kann das
elastische Element an einer anderen Seite des elastischen Elements
unmittelbar oder indirekt (mittelbar) und ebenfalls unlösbar mit
dem Befestigungselement oder mit einem zwischen dem elastische Element
und dem Verbindungselement angeordneten Teil verbunden sein. Unter
einer unlösbaren
Verbindung wird insbesondere eine Verbindung verstanden, bei der
selbst bei einer Zerstörung
des elastischen Elements (durch entsprechend große angreifende Kräfte) Reste
des elastischen Elements an dem verbundenen Teil anhaften bleiben.
Eine solche unlösbare
Verbindung kann beispielsweise dadurch geschaffen werden, dass ein
bereits ausvulkanisiertes Gummimaterial in einen dafür vorgesehenen
Zwischenraum eingepresst wird oder dass ein noch nicht ausvulkanisiertes
Gummimaterial in den Zwischenraum eingebracht wird und darin ausvulkanisiert
wird.
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Ein
weiterer Vorteil des elastischen Elements besteht in einer Geräuschminderung
beim Betrieb der Zahnkranz-Kombination, da elastomeres Material
im Gegensatz zu anderen elastischen Verbindungen (wie den oben genannten
Spannstiften) geräuschlos
verformt wird.
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Die
Zahnkranz-Kombination kann insbesondere Teil eines spielfrei arbeitenden
Zahntriebes sein, beispielsweise für einen Nebenantrieb einer Brennkraftmaschine.
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Als
elastomeres Material für
das elastische Element kann Kautschuk, z. B. eine Nitril- oder Ethylenacrylat-Mischung
verwendet werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. Dabei
bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente und Teile. Die
einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer Zahnkranz-Kombination,
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2 eine
schematische Seitenansicht in axialer Richtung der in 1 gezeigten
Zahnkranz-Kombination,
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3 eine
schematische Darstellung der relativen Drehstellung des ersten Zahnkranzes
unter des zweiten Zahnkranzes in einem entspannten Zustand des elastischen
Elements,
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4 ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer Zahnkranz-Kombination und
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5 ein
drittes Ausführungsbeispiel
einer Zahnkranz-Kombination.
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Die
in 1 dargestellte Zahnkranz-Kombination 1 ist
in einem Längsschnitt
entlang der Rotationsachse R bzw. der Drehachse dargestellt. Die Zahnkranz-Kombination 1 ist
im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich der Rotationsachse R ausgestaltet.
Eine Nabe 9 der Zahnkranz-Kombination 1 kann drehfest
beispielsweise mit einer Welle verbunden werden, sodass sich bei
Drehung der Welle die Nabe 9 und damit die Zahnkranz-Kombination 1 mitdreht.
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In
radialer Richtung außenseitig
ist auf die ringförmige
Nabe 9 eine ebenfalls ringförmige Gummispur 7 aufgebracht,
die unlösbar
mit der Nabe 9 verbunden wurde, beispielsweise durch Einspritzen von
Gummimaterial in einen Zwischenraum zwischen der Nabe 9 und
einem wiederum in radialer Richtung außenseitig angeordneten ringförmigen Element 10 und
anschließendes
Ausvulkanisieren. Am Außenumfang
des ringförmigen
Elements 10 sind Zähne 6 ausgebildet.
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Unter „Gummi" wird in der vorliegenden
Beschreibung jegliches elastomere Material verstanden, unabhängig davon,
ob es aus natürlichen
Stoffen wie z. B. Naturkautschuk gewonnen und/oder aus Kunststoff
hergestellt wurde.
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In
radialer Richtung außenseitig
der Nabe 9 und etwa in gleichem radialen Abstand zur Rotationsachse
R ist ein weiteres ringförmiges
Element 8 mit der Nabe 9 verbunden. Am Außenumfang
des ringförmigen
Elements 8 sind Zähne 4 ausgebildet.
An einer Seite des ringförmigen
Elements 8, die dem ringförmigen Element 10 zugewandt
ist, weist das ringförmige
Element 8 eine Ausnehmung 2 auf, in die sich die
Gummispur 7 hinein erstreckt. Optional kann sich auch das
ringförmige
Element 10 in die Ausnehmung 2 hinein erstrecken.
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Das
ringförmige
Element 8 und das ringförmige
Element 10 sind in axialer Richtung (d. h. entlang der
Rotationsachse R) unterschiedlich breit ausgestaltet. Der mit dem ringförmigen Element 8 gebildete
Zahnkranz 3 ist breiter als der mit dem ringförmigen Element 10 gebildete
Zahnkranz 5. Der Zahnkranz 5 dient überwiegend
dem Ausgleich eines Spiels zwischen einem oder mehreren Zahnrädern, die
mit den Zähnen 4, 6 der
Zahnkranz-Kombination 1 beim Betrieb eines Zahntriebes
kämmen.
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Eine
schematische Seitenansicht (Draufsicht in axialer Richtung) auf
die Zahnkranz-Kombination 1 zeigt 2.
Dabei sind in radialer Richtung von innen nach außen die
Nabe 9, die Gummispur 7, das ringförmige Element 10 und
die Zähne 6 erkennbar.
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3 zeigt
einen Teil des ersten Zahnkranzes 3 im Vordergrund und
in axialer Richtung dahinter einen Teil des zweiten Zahnkranzes 5.
Die Darstellung entspricht dem entspannten Zustand der Gummispur 7.
Es ist erkennbar, dass die Zähne 4 des ersten
Zahnkranzes 3 und die Zähne 6 des
zweiten Zahnkranzes 5 um einen Winkel α um die Rotationsachse R gegeneinander
verdreht angeordnet sind. Von den Zähnen 4, 6 der
beiden Zahnkränze 3, 5 ist jeweils
ein Zahn dargestellt. Wird die Zahnkranz-Kombination beispielsweise in einem
Zahntrieb verwendet und kämmen
die Zähne 4, 6 mit
einem in radialer Richtung benachbarten Zahnrad, wird der relative
Verdrehwinkel α auf
einen Wert verringert, der dem Spiel der Zähne zwischen den einander kämmenden
Zahnrädern
entspricht. Mit anderen Worten: durch den verbleibenden Verdrehwinkel
wird das Spiel ausgeglichen.
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Die
weiteren beschriebenen Ausführungsbeispiele
(siehe 4 und 5) erfüllen dieselbe Funktion wie
das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel.
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Bei
der in 4 dargestellten Zahnkranz-Kombination 21 ist
in radialer Richtung außenseitig
der Nabe 9 eine einzige Gummispur 27 mit der Nabe 9 verbunden.
Die Gummispur 27 hat im Wesentlichen die Form eines zylindrischen
Ringes, wobei sich jedoch in radialer Richtung außenseitig
eine den gesamten Außenumfang
umlaufende kreisringförmige
Ausnehmung 22 um die Gummispur 27 erstreckt. Die
Ausnehmung 22 dient dazu, die mechanische Belastung der
Gummispur 27 während
des Betriebes zu verringern und ein Einreißen der Gummispur 27 zu
verhindern. Außerdem
stellt die Ausnehmung 22 in axialer Richtung eine Teilung
der Gummispur 27 dar. An der Teilungsgrenze grenzen ein
erster Zahnkranz 23 und ein zweiter Zahnkranz 25 aneinander
an. Zwar ist (wie auch bei den anderen in der Figurenbeschreibung dargestellten
Ausführungsbeispielen)
in axialer Richtung ein kleiner Abstand zwischen den beiden Zahnkränzen dargestellt.
Der Abstand kann jedoch auch null sein, sodass die gegeneinander
drehbeweglichen Zahnkränze
einander mechanisch kontaktieren. In radialer Richtung außenseitig
der Gummispur 27 ist wiederum das ringförmige Elemente 10 drehfest
mit der Gummispur 27 verbunden. Außerdem ist auch das ringförmige Element 8 drehfest
mit der Gummispur 27 verbunden. Die ringförmigen Elemente 8, 10 können (wie
dargestellt) andere Abmessungen in radialer Richtung haben als in
dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Die
in 5 dargestellte Zahnkranz-Kombination 31 unterscheidet
sich von der in 4 dargestellten durch das Folgende:
In radialer Richtung außenseitig
der Nabe 9 ist für
jeden der Zahnkränze 33, 35 eine
zylindrische Hülse 41a, 41b drehfest
mit der Nabe 9 verbunden. Die Hülsen 41a, 41b können einander
kontaktieren, sind jedoch nur über
die Nabe 9 miteinander verbunden. Jeweils in radialer Richtung außenseitig
der Hülsen 41a, 41b ist
eine Gummispur 37a, 37b drehfest und unlösbar mit
der Hülse 41a bzw. 41b verbunden.
Außenseitig
der Gummispuren 37a, 37b sind wiederum die ringförmigen Elemente angeordnet.
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Dieses
Ausführungsbeispiel
hat den Vorteil, dass die Zahnkränze 33, 35 getrennt
voneinander hergestellt werden können.
Beispielsweise wird zunächst
die jeweilige Hülse 41a oder 41b mit
der Gummispur 37a oder 37b verbunden, oder die
Gummispur 37a oder 37b wird in einen Zwischenraum
zwischen dem ringförmigen
Element und der Hülse 41a oder 41b eingebracht.
Erst in einem folgenden Verfahrensschritt werden die Zahnkränze 33, 35 mit
der Nabe 9 verbunden
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Kombinationen
der anhand der verschiedenen Figuren beschriebenen oder in den Figuren
dargestellten Merkmale sind möglich.
Beispielsweise kann auch bei einer Variante der in 1 dargestellten
Ausführungsform
zusätzlich
eine Hülse
vorgesehen sein, über
die die Nabe 9 mit dem Zahnkranz 5 verbunden ist.
Auch ist es möglich,
dass bei einer Variante der in 4 dargestellten
Ausführungsform eine
gemeinsame Hülse
für beide
Zahnkränze
vorgesehen ist, über
die die gemeinsame Gummispur 27 mit der Nabe 9 (allgmeiner
formuliert: mit dem Befestigungselement) verbunden ist. Weiterhin
können auch
mehr als zwei Zahnkränze
vorgesehen sein, beispielsweise jeweils ein schmaler Zahnkranz für den Spielausgleich
in axialer Richtung beidseitig eines breiteren Zahnkranzes, um einen
Spielausgleich bei verschiedenen Drehrichtungen der Zahnkranz-Kombination
zu bewirken.