DE102004049837A1 - Arrangement of toothed wheels, comprising elastic segments inserted between hubs - Google Patents

Arrangement of toothed wheels, comprising elastic segments inserted between hubs Download PDF

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Raimund Beier
Armin Bertsch
Werner Dipl.-Ing. Hofheinz
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    • 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

Abstract

The arrangement (1) is assembled of a first wheel (2) and a second wheel (3), each comprising of a hub (4, 5) and a gear rim (6, 7) surrounding the hub. The wheels (2, 3) can be rotated in relation to each other around a common axle (8) and are supported against each other with their complementary surfaces. A ring-shaped elastic element (14) divided into four segments (14a, 14b, 14c, 14d) is inserted into the space between the surfaces (15, 16) of the hubs (4, 5), putting the wheels (2, 3) under tension and reducing the radial tolerance.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a gear arrangement according to the preamble of patent claim 1.

Wenn der Zahn eines Zahnrades in die Zahnlücke eines Gegenzahnrades eingreift, bietet die Zahnlücke typischerweise mehr Raum als zum Aufnehmen des Zahnes gebraucht wird. Dieses Übermaß an Raum wird üblicherweise mit „Zahnspiel" bezeichnet, wobei dieses aufgrund einer Reihe von Faktoren, wie beispielsweise Radialspiel in den Zahnradlagern, schwanken kann. Das mit dem Zahnspiel verbundene Übermaß an Raum führt gewöhnlich dazu, dass die Zähne eines Zahnrades einer erheblichen Stoßbelastung unterliegen. Diese Beanspruchung erzeugt oftmals starke Geräusche und kann zusätzlich zu Zahnradverschleiß führen. Eine Verringerung des Zahnspiels ist insbesondere bei Brennkraftmaschinen von besonderer Bedeutung.If the tooth of a toothed wheel engages the tooth gap of a counter toothed wheel, provides the tooth gap typically more space needed to pick up the tooth becomes. This excess of space becomes common with "backlash", where this due to a number of factors, such as radial play in the gear bearings, can vary. The excess of space associated with the backlash usually leads to that the teeth a gear subject to a considerable impact load. These Stress often generates strong sounds and can be used in addition to Gear wear lead. A reduction The backlash is especially in internal combustion engines of special Importance.

Aus der DE 203 13 595 U1 ist eine gattungsgemäße Zahnradanordnung mit geräuscharmen Laufeigenschaften bekannt, die ein mit einem Gegenzahnrad im Eingriff stehendes Zahnradpaar umfasst. Die Geräuschreduktion wird durch eine spielfreie Konstruktion zwischen den im Eingriff stehenden Zahnrädern erreicht. Das Zahnradpaar umfasst zwei Einzelzahnräder, die gegeneinander federnd verspannt sind, so dass beim Eingriff eines solchen geteilten Zahnrades in das Gegenzahnrad sich die beiden Einzelzahnräder federnd an die einander gegenüberliegenden Zahnflanken des Gegenzahnrades spielfrei anlegen. Um die gegenseitige federnde Verspannung der beiden Einzelzahnräder zu erreichen, weist jedes der beiden Einzelzahnräder in den aneinander angrenzenden Seitenflächen mindestens eine Aussparung auf, in der jeweils ein gemeinsames federndes Element angeordnet ist, das sowohl am einen als auch am anderen Einzelzahnrad befestigt ist. Über das federnde Element sind die Zahnräder untereinander vorspannbar, wobei das axiale Zusammendrücken des federnden Elementes die Federvorspannung ergibt. Dies erzeugt einen hohen Bauraumbedarf, da das federnde Element, um die notwendige Vorspannung erreichen zu können, eine bestimmte Anzahl von Windungen aufweisen muss.From the DE 203 13 595 U1 a generic gear assembly with low-noise running properties is known, which comprises a standing with a counter gear meshing gear pair. The noise reduction is achieved by a play-free construction between the meshing gears. The gear pair includes two single gears, which are resiliently clamped against each other, so that the engagement of such a divided gear in the counter gear, the two single gears resiliently play against the opposite tooth flanks of the counter gear play. In order to achieve the mutual elastic tension of the two single gears, each of the two single gears in the adjacent side surfaces at least one recess in which in each case a common resilient element is arranged, which is attached to both one and the other single gear. About the resilient element, the gears are biased each other, wherein the axial compression of the resilient member results in the spring preload. This creates a large space requirement, since the resilient element in order to achieve the necessary bias must have a certain number of turns.

Zum allgemeinen technischen Hintergrund wird noch auf die DE 201 04 777 U1 verwiesen.The general technical background is still on the DE 201 04 777 U1 directed.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Zahnradanordnung zur Verfügung zu stellen, die bei reduziertem Bauraumbedarf dennoch eine ausreichende Federvorspannungskraft zwischen den Einzelzahnrädern aufbringt.It the object of the invention is a gear arrangement available provide that with reduced space requirement nevertheless a sufficient spring biasing force between the single gears applies.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.These The object is achieved by the Characteristics specified in the characterizing part of patent claim 1.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Zahnradanordnung liegt darin, dass die Vorspannkraft durch radiales Zusammendrücken des federnden Elementes erzeugbar ist, wodurch die erforderliche Vorspannkraft bei minimalstem Bauraum der Zahnradanordnung erzielt werden kann.One significant advantage of the gear arrangement according to the invention is in that the biasing force by radially compressing the resilient element can be generated, whereby the required biasing force can be achieved with minimal installation space of the gear arrangement.

Vorteilhafterweise bildet eine äußere Umfangsfläche der Nabe des ersten Zahnrades zusammen mit einer inneren Umfangsfläche der Nabe des zweiten Einzelzahnrades mindestens eine Aufnahme mit Anlagekonturen für das mindestens eine federnde Element, wodurch zur Aufnahme des federnden Elementes der ohnehin durch die Zahnräder benötigte Bauraum ausreicht.advantageously, forms an outer peripheral surface of Hub of the first gear together with an inner peripheral surface of the Hub of the second single gear at least one recording with investment contours for the at least one resilient element, whereby for receiving the resilient element anyway through the gears needed Sufficient space.

Vorteilhafterweise erfolgt die Abstimmung der erforderlichen Verspannkraft durch Variation der Anzahl der federnden Elemente und/oder durch Variation der Anzahl der Erhebungen. Hierdurch ist beispielsweise der Einsatz von Gleichteilen möglich.advantageously, the tuning of the required clamping force is done by variation the number of resilient elements and / or by varying the number the surveys. As a result, for example, the use of identical parts possible.

Die Zahnradanordnung erlaubt vorteilhafterweise eine einfache Montage des Zahnradpaares, da die beiden Einzelzahnräder unabhängig von der Vorspannung des mindestens einen federnden Elementes zusammengefügt werden können. Die notwendige Vorspannung wird anschließend durch gezieltes Verdrehen der beiden Einzelzahnräder erreicht, wobei eine federnde Verspannung in beiden Drehrichtungen möglich ist. Anschließend kann wiederum das Zahnradpaar im vorgespannten Zustand montiert werden.The Gear arrangement advantageously allows easy installation of the gear pair, since the two single gears regardless of the bias of the at least one resilient element can be joined together. The necessary preload will follow achieved by selectively turning the two single gears, with a resilient Bracing in both directions is possible. Then you can turn the gear pair are mounted in the prestressed state.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus den übrigen Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.Further Embodiments and advantages of the invention will become apparent from the other dependent claims and the description.

In der einzigen Figur ist im Folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Sie zeigt eine Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Zahnradanordnung 1.In the single figure, an embodiment of the invention is explained in more detail below with further details. It shows an exploded view of the gear arrangement according to the invention 1 ,

Die Zahnradanordnung 1 besteht aus einem ersten Einzelzahnrad 2 und einem zweiten Einzelzahnrad 3, welche jeweils eine als Vorsprung ausgebildete Nabe 4, 5 und einen von der Nabe 4, 5 getragenen Zahnkranz 6, 7 aufweisen. Der Zahnkranz 6 des ersten Einzelzahnrades 2 ist breiter ausgebildet und dient der Leistungsübertragung. Der Zahnkranz 7 des zweiten Einzelzahnrades 3 ist schmäler ausgebildet und dient zur Erzeugung eines Rückstellmomentes.The gear arrangement 1 consists of a first single gear 2 and a second single gear 3 , which each have a boss formed as a projection 4 . 5 and one from the hub 4 . 5 worn sprocket 6 . 7 exhibit. The sprocket 6 of the first single gear 2 is wider and serves for power transmission. The sprocket 7 of the second single gear 3 is narrower out forms and serves to generate a restoring moment.

Die Einzelzahnräder 2, 3 sind gegeneinander verdrehbar auf einer gemeinsamen Drehachse 8 gelagert, wobei das erste Einzelzahnrad 2 über eine innere Umfangsfläche 9 seiner Nabe 4 auf der Drehachse 8 und das zweite Einzelzahnrad 3 mit einer äußeren Umfangsfläche 10 seiner Nabe 5 an einer inneren Umfangsfläche 11 des Zahnkranzes 6 des ersten Einzelzahnrades 2 gelagert ist, dergestalt dass, die vorspringende Nabe 5 des zweiten Einzelzahnrades 3 in einem zwischen Zahnkranz 6 und Nabe 4 des zweiten Einzelzahnrades 2 gebildeten Raum 12 des zweiten Einzelzahnrades 2 angeordnet ist und die beiden Zahnkränze 6, 7 mit ihren Seitenflächen 13 aneinanderliegen. Die beiden Einzelzahnräder 2, 3 stehen mit einem hier nicht dargestellten Gegenzahnrad gemeinsam im Eingriff.The single gears 2 . 3 are mutually rotatable on a common axis of rotation 8th stored, wherein the first single gear 2 over an inner peripheral surface 9 his hub 4 on the axis of rotation 8th and the second single gear 3 with an outer peripheral surface 10 his hub 5 on an inner peripheral surface 11 of the sprocket 6 of the first single gear 2 is stored, such that, the projecting hub 5 of the second single gear 3 in a between sprocket 6 and hub 4 of the second single gear 2 formed space 12 of the second single gear 2 is arranged and the two sprockets 6 . 7 with their side surfaces 13 against one another. The two single gears 2 . 3 are engaged with a counter gear, not shown here together.

Die Einzelzahnräder 2, 3 sind über ein federndes Element 14 gegeneinander federnd verspannt bzw. vorgespannt, so dass beim Eingriff eines solchen geteilten Zahnrades in das Gegenzahnrad sich die beiden Einzelzahnräder 2, 3 federnd an die einander gegenüberliegenden Zahnflanken des Gegenzahnrades spielfrei anlegen. Erfindungsgemäß wird die Vorspannkraft durch radiales Zusammendrücken des federnden Elementes 14 erzeugt.The single gears 2 . 3 are over a resilient element 14 against each other resiliently biased or biased, so that when engaging such a split gear in the counter gear, the two single gears 2 . 3 resiliently against the opposite tooth flanks of the counter gear play free of play. According to the invention, the biasing force is achieved by radially compressing the resilient element 14 generated.

Eine äußere Umfangsfläche 15 der Nabe 4 des ersten Einzelzahnrades 2 bildet zusammen mit einer inneren Umfangsfläche 16 der Nabe 5 des zweiten Einzelzahnrades 3 mindestens eine Aufnahme mit Anlagekonturen für das mindestens eine federnde Element 14, wobei die Umfangsflächen 15, 16 mindestens teilweise Teil der Anlagekonturen sind.An outer peripheral surface 15 the hub 4 of the first single gear 2 forms together with an inner peripheral surface 16 the hub 5 of the second single gear 3 at least one receptacle with system contours for the at least one resilient element 14 , wherein the peripheral surfaces 15 . 16 at least partially part of the investment contours.

Das federnde Element 14 liegt tangential in der Aufnahme an den Anlagekonturen 15, 16 der Naben 4, 5 der Einzelzahnräder 2, 3 an, wobei es die Nabe 4 des ersten Einzelzahnrades 2 mindestens teilweise umschließt. Das federnde Element 14 wird zum einen durch eine Innenfläche 17 des ersten Einzelzahnrades 2 und zum anderen durch einen an der Nabe 5 des zweiten Einzelzahnrades 3 anliegenden Ring 18 in der Aufnahme gegen Herausfallen gesichert.The springy element 14 lies tangentially in the receptacle on the system contours 15 . 16 the hubs 4 . 5 the single gears 2 . 3 where it is the hub 4 of the first single gear 2 at least partially encloses. The springy element 14 is on the one hand by an inner surface 17 of the first single gear 2 and on the other by one at the hub 5 of the second single gear 3 adjacent ring 18 secured in the receptacle against falling out.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Zahnradanordnung 1 vier federnde, in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete Elemente 14 auf, die jeweils mindestens eine nach außen bzw. von der Drehachse 8 der Zahnradanordnung 1 weg gerichtete Erhebung 14a aufweist, wobei die Abstimmung der erforderlichen Vorspannkraft bzw. Verspannkraft durch Variation der Anzahl der federnden Elemente 14 und/oder Variation der Anzahl der Erhebungen 14a erfolgt.In the present embodiment, the gear arrangement 1 four resilient, arranged in the circumferential direction one behind the other elements 14 on, each at least one outward or from the axis of rotation 8th the gear arrangement 1 directed survey 14a wherein the vote of the required biasing force or Verspannkraft by varying the number of resilient elements 14 and / or variation of the number of surveys 14a he follows.

Die Anlagekonturen 15, 16 der Naben 4, 5 sind derart ausgebildet, dass die federnden Elemente 14 im Ausgangszustand d.h. bei unverdrehten Einzelzahnrädern 2, 3 unverformt in der Aufnahme liegen. Beim Verdrehen der beiden Einzelzahnräder 2, 3 gegeneinander werden die Erhebungen 14a der federnden Elemente 14 durch die Ausgestaltung der Anlagekonturen 15 und 16, die ebenfalls Erhebungen 15a, 16a und auch Einbuchtungen 15b, 16b aufweisen, radial nach innen bzw. zur Drehachse 8 hin oder radial nach außen bzw. von der Drehachse 8 weg gedrückt, d.h. es findet ein radiales Zusammendrücken der federnden Elemente 14 statt, wobei das radiale Zusammendrücken der federnden Elemente 14 die Vorspannkraft bzw. die Verspannkraft ergibt.The investment contours 15 . 16 the hubs 4 . 5 are formed such that the resilient elements 14 in the initial state, ie with unrotated single gears 2 . 3 lie undeformed in the recording. When turning the two single gears 2 . 3 against each other are the surveys 14a the resilient elements 14 by the design of the system contours 15 and 16 , which also surveys 15a . 16a and also indentations 15b . 16b have, radially inward or to the axis of rotation 8th towards or radially outward or from the axis of rotation 8th pressed away, ie there is a radial compression of the resilient elements 14 instead, with the radial compression of the resilient elements 14 the preload force or the clamping force results.

Claims (7)

Zahnradanordnung (1) bestehend aus einem ersten Einzelzahnrad (2) und einem zweiten Einzelzahnrad (3), welche jeweils eine Nabe (4, 5) und einen von der Nabe (4, 5) getragenen Zahnkranz (6, 7) aufweisen, wobei die Einzelzahnräder (2, 3) gegeneinander verdrehbar auf einer gemeinsamen Drehachse (8) gelagert und über mindestens ein federndes Element (14) gegeneinander verspannbar sind, und wobei die Einzelzahnräder (2, 3) mit einem Gegenzahnrad gemeinsam im Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft durch radiales Zusammendrücken des federnden Elementes (14) erzeugbar ist.Gear arrangement ( 1 ) consisting of a first single gear ( 2 ) and a second single gear ( 3 ), each of which has a hub ( 4 . 5 ) and one from the hub ( 4 . 5 ) worn ring gear ( 6 . 7 ), wherein the individual gears ( 2 . 3 ) against each other rotatable on a common axis of rotation ( 8th ) and at least one resilient element ( 14 ) are braced against each other, and wherein the individual gears ( 2 . 3 ) are in engagement with a counter gear, characterized in that the biasing force by radially compressing the resilient element ( 14 ) is producible. Zahnradanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Umfangsfläche (15) der Nabe (4) des ersten Zahnrades (2) zusammen mit einer inneren Umfangsfläche (16) der Nabe (5) des zweiten Zahnrades (3) mindestens eine Aufnahme mit Anlagekonturen (15, 16) für das mindestens eine federnde Element (14) bildet.Gear arrangement according to claim 1, characterized in that an outer peripheral surface ( 15 ) the hub ( 4 ) of the first gear ( 2 ) together with an inner peripheral surface ( 16 ) the hub ( 5 ) of the second gear ( 3 ) at least one receptacle with system contours ( 15 . 16 ) for the at least one resilient element ( 14 ). Zahnradanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Element (14) jeweils mindestens eine nach außen bzw. von der Drehachse (8) der Zahnradanordnung (1) weg gerichtete Erhebung (14a) aufweist.Gear arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the resilient element ( 14 ) at least one outwardly or from the axis of rotation ( 8th ) of the gear arrangement ( 1 ) directed survey ( 14a ) having. Zahnradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagekonturen (15, 16) der Aufnahme derart ausgestaltet sind, dass das federnde Element (14) bei unverdrehten Einzelzahnrädern (2, 3) unverformt in der Aufnahme liegt.Gear arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the contact contours ( 15 . 16 ) of the receptacle are designed such that the resilient element ( 14 ) with unrotated single gears ( 2 . 3 ) is undeformed in the recording. Zahnradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagekonturen (15, 16) der Aufnahme derart ausgestaltet sind, dass mindestens eine Erhebung (14a) des federnden Elementes (14) beim Verdrehen der beiden Einzelzahnräder (2, 3) gegeneinander radial nach innen bzw. zur Drehachse (8) hin oder radial nach außen bzw. von der Drehachse (8) weg gedrückt wird.Gear arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the investment contours ( 15 . 16 ) of the recording are designed such that at least one survey ( 14a ) of the resilient element ( 14 ) when turning the two single gears ( 2 . 3 ) against each other radially inwards or to the axis of rotation ( 8th ) or radially to the outside or from the axis of rotation ( 8th ) is pushed away. Zahnradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Element (14) einerseits durch eine Innenfläche (17) des ersten Einzelzahnrades (2) und andererseits durch einen an der Nabe (5) des zweiten Einzelzahnrades (3) anliegenden Ring (18) in der Aufnahme gesichert wird.Gear arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the resilient element ( 14 ) on the one hand by an inner surface ( 17 ) of the first single gear ( 2 ) and on the other hand by one at the hub ( 5 ) of the second single gear ( 3 ) adjacent ring ( 18 ) is secured in the recording. Zahnradanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (18) durch Kraft-, Form- oder Stoffschluss fest mit dem Zahnrad (2) verbunden ist.Gear arrangement according to claim 6, characterized in that the retaining ring ( 18 ) by force, form or material connection firmly with the gear ( 2 ) connected is.
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