DE102009015946A1

DE102009015946A1 - Rasselfreie Bauteilpaarung

Info

Publication number: DE102009015946A1
Application number: DE102009015946A
Authority: DE
Inventors: Claus-Hermann Lang
Original assignee: Getrag Getriebe und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer GmbH and Co
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2010-10-07
Anticipated expiration: 2029-03-28
Also published as: DE102009015946B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bauteilpaarung (10) aus einem ersten Bauteil (12) mit einer ersten Bauteilverzahnung (16) und einem zweiten Bauteil (14) mit einer zweiten Bauteilverzahnung (18), die mit der ersten Bauteilverzahnung (16) in Eingriff steht, um über die Bauteilverzahnungen (16, 18) eine Antriebskraft in einer Antriebsrichtung (20) übertragen zu können, wobei dem ersten Bauteil (12) ferner eine erste Antirasselverzahnung (32) zugeordnet ist, wobei an dem zweiten Bauteil (14) ein Antirasselbauteil (30) befestigt ist, das eine zweite Antirasselverzahnung (33) aufweist, die mit der ersten Antirasselverzahnung (32) in Eingriff steht. Dabei ist zwischen dem Antirasselbauteil und dem zweiten Bauteil ein über den Umfang im Wesentlichen durchgehendes Radialfederelement angeordnet, das in eine Umfangsnut des Antirasselbauteils greift.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mechanische Bauteilpaarung aus einem ersten Bauteil mit einer ersten Bauteilverzahnung und einem zweiten Bauteil mit einer zweiten Bauteilverzahnung, die mit der ersten Bauteilverzahnung in Eingriff steht, um über die Bauteilverzahnungen eine Antriebskraft in einer Antriebsrichtung übertragen zu können.
Derartige Bauteilpaarungen sind allgemein bekannt, beispielsweise in Form von Zahnradpaarungen und/oder der Paarung einer Zahnstange mit einem Zahnrad. Solche Bauteilpaarungen werden häufig in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, beispielsweise in Stufengetrieben, in Antrieben für Nebenaggregate etc.
Eines der Hauptprobleme bei derartigen mechanischen Bauteilpaarungen ist das so genannte Rasselphänomen. Dieses tritt hauptsächlich aufgrund von Schwingungsanregungen im Antriebsstrang auf, die beispielsweise von einem Antriebsmotor wie einem Verbrennungsmotor des Antriebsstranges erzeugt werden. Das Rasseln (auch als unsympathische Schwingungen bezeichnet) entsteht dadurch, dass sich aufgrund der Schwingungsanregung das antreibende Bauteil verzögert, das angetriebene Bauteil (z. B. ein Losrad) sich aber mit einer eingeprägten Umlaufbewegung weiterdreht und nur durch Reibungs- und Schleppmomenteffekte verzögert wird. Dabei löst sich das angetriebene Bauteil von einer Zugflanke des Antriebsbauteils, um zur Schubflanke des Antriebsbauteils hin zu schwingen und gegebenenfalls dort anzustoßen. Derartige Phänomene treten nicht nur bei Lastwechselreaktionen auf, sondern insbesondere aufgrund der höherfrequenten Anregungen aus anderen Teilen des Antriebsstranges, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor.
Zur Verringerung von solchen Geräuschen gibt es mehrere Ansätze. Zum einen können aktive getriebeexterne Maßnahmen vorgesehen werden, die beispielsweise die Störanregung aus einem Verbrennungsmotor durch ein Zweimassenschwungrad entkoppeln. Derartige Zweimassenschwungräder sind jedoch aufwändig hinsichtlich des beanspruchten Bauraumes, des notwendigen Zusatzgewichtes und hinsichtlich der Kosten. Eine weitere Möglichkeit sind passive getriebeexterne Maßnahmen, wie etwa Kapselungen oder Dämmungen des Getriebegehäuses. Auch diese Maßnahmen sind ungünstig. Ferner sind aktive getriebeinterne Maßnahmen bekannt, die gezielt an den Hauptgeräuschquellen angeordnet werden. Solche aktiven getriebeinternen Maßnahmen zielen häufig darauf ab, die funktionsbedingten Spiele zu minimieren bzw. die Beweglichkeit innerhalb dieser funktionsbedingten Spiele zu behindern. Nachteilig hierbei sind häufig der verringerte Wirkungsgrad und die Erzeugung anderer unerwünschter Geräusche (wie z. B. Heulen). Ferner ist es bekannt, zur Geräuschverringerung passive getriebeinterne Maßnahmen vorzusehen, die direkt an den Geräuschquellen (also beispielsweise an den Zahnrädern) angeordnet sind und mechanische Schwingungen tilgen oder isolieren.
Bekannte Maßnahmen hierbei sind Losradbremsen, Maßnahmen zur Zahnlückenverspannung, Maßnahmen, bei denen eine Scheibe mit einer etwas anderen Übersetzung verwendet wird, Maßnahmen mit einer Reibrad-Nebenübersetzung, Schwingungstilger, magnetische Lösungen zum Verhindern eines Lösens der Zahnflanken voneinander, etc.
Beispielsweise ist aus dem Dokument DE 103 28 482 A1 ein Zahnradgetriebe mit einer Antirasseleinrichtung bekannt. Dabei ist einem Losrad und einem Festrad jeweils ein Reibrad zugeordnet, die in Reibeingriff zueinander stehen.
Aus dem Dokument DE 197 21 851 A1 ist es bekannt, das Zahnflankenspiel in einer Zahnradpaarung zu verringern, indem an dem einen Zahnrad eine Zahnscheibe mit geringfügig verbiegbaren Zähnen angebracht wird. Die verbiegbaren Zähne der Zahnscheibe greifen in die Gegenverzahnung der Zahnradpaarung und sollen für eine Geräuschdämpfung ohne nennenswerten Verschleiß an dem anderen Zahnradelement sorgen.
Aus der DE 38 39 807 C1 ist es bekannt, das Zahnflankenspiel zwischen zwei Zahnrädern aufzuheben, indem an einem Zahnrad eine zusätzliche Zahnscheibe vorgesehen wird und indem die Zahnscheibe gegenüber dem zugeordneten Zahnrad durch Federn in Umfangsrichtung vorgespannt wird.
Ferner offenbart das Dokument DE 10 2004 008 171 A1 einen Stirnradtrieb für Nockenwellen, bei dem ein Zahnrad zweiteilig ausgebildet ist.
Aus dem Stand der Technik sind ferner Antirasselmaßnahmen bekannt (z. B. DE 1 967 959 A1 , JP 62228735A , US 4,577,525 B ), bei denen eine Antirasselverzahnung eines Antirasselbauteils einen Zahn mehr oder weniger hat als die Bauteilverzahnung des zugeordneten Bauteils.
Das Dokument JP 01153865A offenbart eine Anordnung mit einer Bauteilpaarung und einem zugeordneten Antirasselbauteil, wobei die Antirasselverzahnung des Bauteils, mit dem das Antirasselbauteil in Eingriff steht, einen anderen Schrägungswinkel aufweist als dessen Bauteilverzahnung.
Vor dem obigen Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, eine mechanische Bauteilpaarung anzugeben, mit der sich eine effektive Geräuschverringerung realisieren lässt und die einen hohen Wirkungsgrad besitzt.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Bauteilpaarung aus einem ersten Bauteil in Form eines Zahnrades mit einer ersten Bauteilverzahnung und einem zweiten Bauteil in Form eines Zahnrades mit einer zweiten Bauteilverzahnung, die mit der ersten Bauteilverzahnung in Eingriff steht, um über die Bauteilverzahnungen eine Antriebskraft in einer Antriebsrichtung übertragen zu können, wobei dem ersten Bauteil ferner eine erste Antirasselverzahnung zugeordnet ist und wobei an dem zweiten Bauteil ein Antirasselbauteil in Form eines Zahnrades befestigt ist, das in radialer Richtung (d. h. im Wesentlichen senkrecht bzw. quer zur Antriebsrichtung), wobei zwischen dem Antirasselbauteil und dem zweiten Bauteil ein über den Umfang im Wesentlichen durchgehendes Radialfederelement angeordnet ist, das in eine Umfangsnut des Antirasselbauteils greift.
Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch eine vormontierte Einheit aus einem Antirasselbauteil und aus einem Radialfederelement zur Herstellung einer Bauteilpaarung.
Durch die Maßnahme, an dem Antirasselbauteil eine Umfangsnut vorzusehen, in die ein über den Umfang im Wesentlichen durchgehendes Radialfederelement greift, kann das Radialfederelement an dem Antirasselbauteil vormontiert werden, um eine erfindungsgemäße vormontierte Einheit zu bilden. Bei der anschließenden Endmontage wird die vormontierte Einheit an dem zweiten Bauteil montiert. Das Radialfeder element und das Antirasselbauteil können jeweils als einfache Bauteile ausgeführt und daher kostengünstig hergestellt werden. Das Antirasselbauteil kann dabei aus einem relativ steifen Material hergestellt werden, was die Lebensdauer erhöht und die Kosten verringert. Das Radialfederelement kann als elastisches Bauelement auf den speziellen Einsatzzweck relativ einfach konfiguriert werden.
Dabei ist das Radialfederelement bevorzugt so ausgelegt, dass es beim Einsetzen in die Umfangsnut des Antirasselbauteils elastisch verformt wird. Hierdurch kann erreicht werden, dass das Radialfederelement mit einer gewissen Vorspannung in der Umfangsnut des Antirasselbauteils sitzt und folglich relativ sicher daran gehalten ist, um auf diese Weise die vormontierte Einheit zu bilden.
Bevorzugt besteht der erste Aspekt der Erfindung darin, dass das größte auftretende Drehflankenspiel der Bauteilverzahnungen durch die radiale Verformbarkeit bzw. radial elastische Lagerung des Antirasselbauteils ausgeglichen werden kann, da das Antirasselbauteil folglich im Bereich des Zahneingriffs radial elastisch ausweichen kann. Mit anderen Worten erfolgt der Zahneingriff zwischen den Antirasselverzahnungen so, dass eine solche Kraft zwischen dem Antirasselbauteil und dem zweiten Bauteil in Antriebsrichtung wirkt, dass die Bauteilverzahnungen auch bei hochfrequenten Anregungen (wie z. B. von einem Verbrennungsmotor, insbesondere Dieselmotor) nicht so innerhalb des Zahnflankenspiels umschlagen, dass ein Rasselgeräusch erzeugt wird. Insbesondere kann über die Antirasselverzahnungen ein Schleppmoment, insbesondere ein Reibmoment in Umfangsrichtung erzeugt werden, das die störenden Anregungen dämpft. Das Schleppmoment sollte dabei geeignet sein, die oszillierenden Massenkräfte zu verringern, insbesondere zu eliminieren.
Bei dieser Ausführungsform können alle fertigungsbedingten Toleranzen sowie thermischen Deformationen, die sich auf die Drehflankenspiele auswirken, bevorzugt bis zu 100% ausgeglichen werden.
Dabei kann das Antirasselbauteil selbst elastisch verformbar sein, so dass es im Bereich des Zahneingriffs radial elastisch ausweichen kann. Zusätzlich ist das Antirasselbauteil in radialer Richtung elastisch gelagert. Bei dieser Ausführungsform kann aufgrund des radial elastischen Ausweichens im Bereich des Zahneingriffs ein Mittelpunkt des Antirasselbauteils exzentrisch gegenüber einem Mittelpunkt des zweiten Bauteils versetzt angeordnet sein. Hierbei kann mit anderen Worten ein beliebiger Punkt des Antirasselbauteils eine kreisförmige Bewegung um den Mittelpunkt des zweiten Bauteils herum ausführen.
Die Kräfte, die zu einer radialen Auslenkung des Antirasselbauteils führen, können beim Verlassen des Zahneingriffes aufgrund der radialelastischen Eigenschaft des Radialfederelementes wieder an das System zurückgegeben werden.
Die Bauteilpaarung ist eine Zahnradpaarung. In diesem Fall ist die Antriebsrichtung eine in Umfangsrichtung des antreibenden Zahnrades gerichtete Antriebsrichtung. In diesem Fall kann man ein Bauteil als geteiltes Rad auffassen, wobei ein Teil für die Lastübertragung verantwortlich ist und der andere Teil (Antirasselbauteil) für die Spielfreiheit sorgen kann.
Die erfindungsgemäße Bauteilpaarung ist ferner in beiden Antriebsrichtungen (also bei Zahnrädern beispielsweise in beiden Drehrichtungen) wirksam. Ferner ist die erfindungsgemäße Bauteilpaarung sowohl bei gerad- als auch bei schrägverzahnten Bauteilverzahnungen anwendbar.
Die Antirasselverzahnungen können hinsichtlich der Zahnformen identisch oder ähnlich aufgebaut sein wie die Bauteilverzahnungen. Die Antirasselverzahnungen können jedoch auch eine beliebige andere Form besitzen, wobei es bevorzugt ist, wenn die Antirasselverzahnungen punkt- oder linienförmig aneinander angreifen. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Antirasselverzahnungen punkt- oder linienförmig auf der Höhe des Wälzkreises miteinander in Eingriff stehen.
Bei der erfindungsgemäßen Bauteilpaarung ist es generell irrelevant, ob das erste oder das zweite Bauteil das antreibende Bauteil ist. Bevorzugt ist das Antirasselbauteil jedoch mit einem Festrad (also einem Zahnrad, das fest mit einer Drehwelle verbunden ist) verbunden, da das hiermit in Eingriff stehende Losrad häufig durch Schaltkupplungen (Synchronisierungen etc.) verbaut ist, so dass das Antirasselbauteil dort nicht oder nur mit größerem Aufwand angebracht werden kann.
Ferner versteht sich, dass einem Bauteil wie einem Zahnrad auch zwei oder mehr Antirasselbauteile zugeordnet sein können, beispielsweise auf axial gegenüberliegenden Seiten eines Zahnrades. Dies ist insbesondere dann bevorzugt, wenn das zweite Bauteil mit mehr als einem ersten Bauteil in Eingriff steht. Dabei kann jedes Antirasselbauteil auf die spezielle Verzahnung mit einem ersten Bauteil abgestimmt werden.
Zur Terminologie ist dabei folgendes anzumerken. Wenn irgendeine Verzahnung eine andere Verzahnung antreibt, lastlos oder leistungsführend, dann zieht diese Verzahnung die angetriebene Verzahnung über die Zugflanke der treibenden Verzahnung an der Zugflanke der angetriebenen Verzahnung im Sinne der momentanen Antriebs- bzw. Umlaufrichtung. Kommt es zu Umschlägen der Flankenanlagen – wie etwa beim Rasseln oder Zug-Schub-Lastwechselreaktionen – dann kommen die Rückflanken dieser Zahnräder zum Eingriff. Diese Terminologie ändert sich dann, wenn sich der Drehsinn oder die Antriebs- bzw. Umlaufrichtung dieser Verzahnungspaarung ändert.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird die Zugflanke der treibenden Verzahnung auch als Schubflanke bezeichnet, und die Zugflanke der angetriebenen Verzahnung auch als Rückflanke. Gleichermaßen werden im Rahmen der vorliegenden Anmeldung die nicht im Eingriff befindlichen Rückflanken ebenfalls als Schubflanke bzw. Rückflanke bezeichnet.
Ferner ist die Zahnzahl und/oder die Zahnteilung (Modul) der Bauteilverzahnungen und der jeweils zugeordneten Antirasselverzahnungen vorzugsweise identisch. Im Gegensatz zu Antirasselmaßnahmen, bei denen beispielsweise die Antirasselverzahnung des Antirasselbauteils einen Zahn mehr oder weniger hat als die zugeordnete Bauteilverzahnung, werden aufgrund der identischen Zahnzahl bzw. Zahnteilung ständige Verspannungen und eine damit einhergehende Wirkungsgradverschlechterung vermieden. (Gegebenenfalls kann jedoch die Antirasselverzahnung dieselbe Teilung, aber weniger Zähne aufweisen als die zugeordnete Bauteilverzahnung, indem nur jedem zweiten, dritten, vierten (allgemein n-ten) Bauteilzahn ein Antirasselzahn zugeordnet ist, und zwar insbesondere in Abhängigkeit von dem Frequenzbereich der störenden Anregung; eine hinreichende Sprungüberdeckung sollte gegeben sein).
Auch ist es bevorzugt, wenn die Bauteilverzahnungen und die jeweils zugeordneten Antirasselverzahnungen hinsichtlich anderer Verzahnungseigenschaften im Wesentlichen identisch sind, beispielsweise hinsichtlich des Verzahnungstyps (z. B. Evolventenverzahnung), des Schrägungswinkels, des Kopfkreisdurchmessers, des Teilkreisdurchmessers, des Eingriffswinkels, etc.
Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Getriebe mit einer solchen Bauteilpaarung, insbesondere ein Kraftfahrzeuggetriebe, und durch einen Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe.
Sofern das Kraftfahrzeuggetriebe als Stufengetriebe in Vorgelegebauweise ausgebildet ist, können ein oder mehrere Radsätze (jeweils mit einem Losrad und wenigstens einem Festrad) eine erfindungsgemäße Bauteilpaarung aufweisen. Die Rasselneigung derartiger Getriebe kann durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen soweit verringert werden, dass das Stufengetriebe ohne Zweimassenschwungrad (ZMS) ausgeführt sein kann. Dies führt zu einem deutlich höheren Wirkungsgrad, da die Gesamtmasse bzw. der sog. Massenfaktor verringert werden können. Auch die erheblichen Kosten für ein ZMS können so eingespart werden. Ferner kann die bei ZMS störende Aufschaukelneigung verringert werden. Zudem kann durch die Verringerung der zu beschleunigenden Drehmassen ein besseres Ansprechverhalten erzielt werden (das so ausgestattete Fahrzeug „hängt besser am Gas”). Ein Antriebsstrang mit einem solchen Stufengetriebe kann dabei eine angepasste Anfahrkupplung aufweisen, die einen integrierten Torsionsdämpfer (torsionsgedämpfte Kupplungsscheibe) aufweist. Das Stufengetriebe kann ein manuelles, eine automatisiertes oder ein Doppelkupplungsgetriebe sein.
Sofern das Getriebe als Wandlerautomat ausgebildet ist, kann wenigstens einer der Planetenradsätze eine erfindungsgemäße Bauteilpaarung aufweisen. Die hierdurch verringere Rasselneigung kann dazu genutzt werden, um eine den hydrodynamischen Wandler überbrückende Überbrückungskupplung häufiger (früher) zu schließen. Hierdurch kann der Wirkungsgrad gesteigert werden.
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
Das Radialfederelement kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, im einfachsten Fall als O-Ring aus Gummi, oder bevorzugt aus Federstahl.
Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn das Radialfederelement als Wellfeder ausgebildet ist.
Eine solche Wellfeder ist relativ leicht herzustellen und kann eine relativ große Elastizität in radialer Richtung bereitstellen. Der Querschnitt der Wellfeder kann rund sein, kann aber auch polygonal sein. Die Wellfeder erstreckt sich vorzugsweise in einer Ebene, die im Wesentlichen radial ausgerichtet ist. Im Längsschnitt kann die Wellfeder jedoch auch konisch zulaufend ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Umfangsnut an einem Innenumfang des Antirasselbauteils ausgebildet.
Hierbei ist es konstruktiv besonders einfach, ein radiales Ausweichen des Antirasselbauteils aus der ersten Antirasselverzahnung heraus zu realisieren, insbesondere dann, wenn sich die Wellfeder an den zweiten Bauteil in radialer Richtung abstützt. Ferner ist es hierbei bevorzugt, wenn die Wellfeder in ihrem elastisch nicht verform ten Zustand einen etwas größeren Außendurchmesser aufweist als der Durchmesser des Bodens der Innenumfangsnut des Antirasselbauteils. Hierdurch kann das Radialfederelement in radialer Richtung etwas elastisch zusammengedrückt werden, um in die Umfangsnut eingesetzt zu werden und wird anschließend aufgrund der elastischen, radial nach außen wirkenden Rückstellkräfte des Radialfederelements daran gehalten.
Dies ist insbesondere dann besonders günstig zu realisieren, wenn das Radialfederelement in Umfangsrichtung an einer Stelle unterbrochen ist, also nicht als umfangsmäßig durchgehendes Radialfederelement ausgebildet ist. Dies gilt nicht nur für eine Wellfeder, sondern für jede Art von Radialfederelement.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das zweite Bauteil einen Ringvorsprung auf, an dessen Außenumfang eine Radialnut ausgebildet ist, in die das Radialfederelement greift.
Die Radialnut an dem Außenumfang des Ringvorsprunges ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die vormontierte Einheit aus dem Antirasselbauteil und dem Radialfederelement zur Montage in die Radialnut eingeklipst werden kann. Der Montagevorgang wird hierdurch insgesamt vereinfacht. Gleichzeitig kann durch eine solche Radialnut eine axiale Fixierung des Antirasselbauteils an dem zweiten Bauteil realisiert werden, und zwar über den Eingriff des Radialfederelements sowohl an der Umfangsnut des Antirasselbauteils als auch an der Radialnut des zweiten Bauteils.
Von besonderem Vorzug ist es, wenn das Antirasselbauteil so angeordnet bzw. ausgebildet ist, dass es im Bereich des Zahneingriffs mit der ersten Antirasselverzahnung in radialer Richtung von dem ersten Bauteil weggedrückt wird, also im Bereich des Zahneingriffs radial elastisch ausweicht.
Dabei ist das Antirasselbauteil in der Regel zu dem ersten Bauteil hin vorgespannt, so dass das radiale Ausweichen gegen die Vorspannung erfolgt. In der Regel erfolgt jedenfalls ein radiales Auslenken des Antirasselbauteil im Bereich des Zahneingriffs.
Sofern das Antirasselbauteil und das zweite Bauteil über einen Reibeingriff miteinander in Verbindung stehen, kann durch diese Auslenkung die Reibkraft erhöht werden, so dass Relativbewegungen zwischen dem zweiten Bauteil und dem Antirasselbauteil in Antriebsrichtung aufgrund des Reibeingriffes stärker gedämpft werden. Hierdurch kann ein Umschlagen der Bauteilverzahnungen und folglich ein Rasseln oder Klappern verhindert werden.
Die radiale Auslenkbarkeit des Antirasselbauteils gegenüber dem zweiten Bauteil, an dem das Antirasselbauteil festgelegt ist, ermöglicht jedoch nicht nur eine Erhöhung der Reibkräfte. Auch können Klemmeffekte während eines Zweiflanken-Wälzeingriffes verringert und vorzugsweise vermieden werden.
Da das radiale Wegdrücken des Antirasselbauteils mit einer relativ geringen Kraft erfolgt, ist der Wirkungsgradverlust im Wesentlichen vernachlässigbar. Zudem können die zur radialen Auslenkung erforderlichen Kräfte beim Austritt aus dem Zahneingriff zumindest teilweise wieder zurückgegeben werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Antirasselbauteil derart angeordnet bzw. ausgebildet, dass zwischen der ersten und der zweiten Antirasselverzahnung ein permanenter Zweiflanken-Wälzeingriff gegeben ist.
Mit anderen Worten stehen die erste und die zweite Antirasselverzahnung so in Wälzeingriff, dass beispielsweise immer wenigstens ein Zahn der zweiten Antirasselverzahnung die beiden gegenüberliegenden Flanken einer Zahnlücke der ersten Antirasselverzahnung berührt. Zwar ist es generell auch denkbar, die Antirasselverzahnungen so aufeinander auszulegen, dass zwischen diesen ebenfalls ein gewisses Zahnflankenspiel herrscht (wie es auch in der Regel bei der Bauteilverzahnung vorhanden ist). In diesem Fall ist das Zahnflankenspiel der Antirasselverzahnungen jedoch vorzugsweise kleiner als das Zahnflankenspiel der Bauteilverzahnungen.
Durch den Zweiflanken-Wälzeingriff können zudem Relativbewegungen der Bauteile in Antriebsrichtung in beide Drehrichtungen gedämpft werden.
Generell kann der Zweiflanken-Wälzeingriff auf beliebige Art und Weise realisiert werden, beispielsweise durch eine positive Profilverschiebung und/oder dadurch, dass die zweite Antirasselverzahnung einen größeren Teilkreisdurchmesser aufweist als die zugeordnete zweite Bauteilverzahnung.
Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn die Zähne von einer der Antirasselverzahnungen eine Zahndicke aufweisen, die größer oder gleich der Zahnlücke der Zähne der anderen Antirasselverzahnung ist.
Mit anderen Worten wird der Zweiflanken-Wälzeingriff dadurch realisiert, dass das Zahnflankenspiel zwischen den Antirasselverzahnungen zu null bzw. negativ ausgebildet wird. Wenn die Zahndicke größer ist als die Zahnlücke, dann wird das Antirasselbauteil im Bereich des Zahneingriffs der Antirasselverzahnungen in radialer Richtung weggedrückt, und zwar von dem ersten Bauteil weg bzw. zu dem zweiten Bauteil hin.
Wie oben erwähnt, kann hierdurch eine Reibkraft zwischen dem Antirasselbauteil und dem zweiten Bauteil in Antriebsrichtung erhöht werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Zahndicke der Zähne von einer der Antirasselverzahnungen um 20 μm bis 500 μm, insbesondere um 50 μm bis 250 μm größer als die Zahndicke der Zähne des zugeordneten Bauteils, und/oder durch eine entsprechende Profilverschiebung.
Diese Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die erste Antirasselverzahnung durch die erste Bauteilverzahnung gebildet wird. Durch dieses Zahndickenaufmaß kann erreicht werden, dass beispielsweise die Zahndicke der zweiten Antirasselverzahnung größer ist als die größte Zahnlücke der ersten Antirasselverzah nung, und zwar bei allen Betriebszuständen und allen Randbedingungen (funktionsbedingte, fertigungsbedingte Toleranzen sowie bei beliebiger thermischer und/oder mechanischer Deformation der Bauteile).
Von besonderem Vorzug ist es ferner, wenn die radiale Auslenkung des Antirasselbauteils im Bereich des Zahneingriffs mit der ersten Antirasselverzahnung kleiner ist als 500 μm, insbesondere kleiner als 250 μm, besonders bevorzugt kleiner als 150 μm.
Durch die Dimensionierung der Antirasselverzahnungen derart, dass nur eine derart kleine radiale Auslenkung erzielt wird, kann der Wirkungsgrad der Antirasselmaßnahme sehr hoch sein, auch wenn die hierdurch in das Antirasselbauteil eingeleiteten Kräfte hinreichend sind, um ein Rasseln oder Klappern der Bauteilverzahnungen zu verringern und vorzugsweise zu verhindern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt eine Federrate, mit der das Antirasselbauteil in radialer Richtung vorgespannt ist bzw. in radialer Richtung elastisch auslenkbar ist, im Bereich von 2 bis 100 N/mm, insbesondere im Bereich von 5 bis 20 N/mm.
Es hat sich gezeigt, dass derartige Federraten zum einen Klemmeffekte verringern können und andererseits der Wirkungsgrad der Antirasselmaßnahme hoch sein kann. Andererseits kann die erwünschte Dämpfungseigenschaft zum Verhindern eines Rasselns der Bauteilverzahnung sicher erzielt werden.
Die obigen Dimensionierungen betreffend die Zahndicke, die radiale Auslenkung und die Federrate beziehen sich auf ein übliches Kraftfahrzeuggetriebe für Personenkraftwagen, insbesondere auf einen Achsabstand der die Bauteile tragenden Wellen im Bereich von 60 mm bis 90 mm und/oder auf ein maximal über das Getriebe übertragbares Moment im Bereich von 150 Nm bis 300 Nm. Bei kleineren oder größeren Bauteilpaarungen sind diese Werte entsprechend anzupassen.
Durch das Radialfederelement kann das Drehflankenspiel der Bauteilverzahnungen zu 100% ausgeglichen werden, da das Antirasselbauteil radial in die erste Antirasselverzahnung des ersten Bauteils eingedrückt werden kann, so dass ein Zahn der zweiten Antirasselverzahnung mit den gegenüberliegenden Flanken von Zähnen der ersten Antirasselverzahnung in Eingriff steht.
Das Radialfederelement kann als ringförmiges Wellfederelement ausgebildet sein, kann jedoch auch als „Coil”-Feder oder als Gummifeder ausgebildet sein.
Das Radialfederelement kann dabei ferner die Funktion des Reibeingriffes zwischen dem Antirasselbauteil und dem zweiten Bauteil erfüllen, sofern auch der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung realisiert wird.
Es ist ferner bevorzugt, wenn das Radialfederelement als Ringfeder aus einem elastisch verformbaren Material wie Federstahl hergestellt ist.
Bei Verwendung von Federstahl für das Radialfederelement kann die Bauteilpaarung über weite Temperaturbereiche (insbesondere auch bei sehr tiefen oder sehr hohen Temperaturen wie sie im Kraftfahrzeug üblich sind) zuverlässig eine Antirasselwirkung erzeugen.
Ein Radialfederelement aus Stahl hat ferner den Vorteil, die Schmierstoffverträglichkeit besser ist als beispielsweise bei O-Ringen. Das Gleiche gilt hinsichtlich der Alterungsbeständigkeit.
Gemäß einem zweiten Aspekt ist es ferner von Vorteil, wenn das Antirasselbauteil in Antriebsrichtung gegenüber dem zweiten Bauteil versetzbar gelagert ist und wenn dem zweiten Bauteil und dem Antirasselbauteil jeweils ein Reibabschnitt zugeordnet ist, die über das Radialfederelement in Reibeingriff miteinander stehen.
Bei dieser Ausführungsform können der erste und der zweite Aspekt der Erfindung konstruktiv günstig und mit geringem Bauteilaufwand miteinander kombiniert werden.
Die Reibabschnitte können dabei zum einen zwischen dem Radialfederelement und der Umfangsnut des Antirasselbauteils und zum anderen zwischen dem Radialfederelement und der Radialnut des zweiten Bauteils eingerichtet werden. Dabei kann in der Umfangsnut und/oder in der Radialnut ein Reibbelag vorgesehen werden.
Hierdurch kann die Reibkraft zwischen dem Antirasselbauteil und dem zweiten Bauteil erhöht werden.
Obgleich es generell bevorzugt ist, das Antirasselbauteil und das zweite Bauteil über einen Reibeingriff in Antriebsrichtung miteinander zu verbinden, kann das Antirasselbauteil auch in Antriebsrichtung formschlüssig mit dem zweiten Bauteil verbunden sein.
Bei dieser Ausführungsform kann es von Vorteil sein, wenn das Antirasselbauteil selbst in Antriebsrichtung eine gewisse Elastizität zwischen der zweiten Antirasselverzahnung und dem Lagerabschnitt des Antirasselbauteils aufweist, um Schwingungsanregungen in Antriebsrichtung dampfen zu können.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem zweiten Bauteil ein axial vorstehender Ringvorsprung ausgebildet, der dem Antirasselbauteil zugewandt ist.
Der Ringvorsprung kann beispielsweise als Führungsmittel zur Führung des Antirasselbauteils in Antriebsrichtung verwendet werden. Der Ringvorsprung kann jedoch auch noch weitere Funktionen besitzen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Antirasselbauteil seitlich neben dem zweiten Bauteil angeordnet ist.
Dies vereinfacht die Konstruktion, wobei unter einer Anordnung seitlich neben dem zweiten Bauteil auch verstanden werden soll, dass das Antirasselbauteil auf einem axial vorstehenden Ringvorsprung des zweiten Bauteils geführt ist. Besonders bevorzugt ist es dabei jedoch, wenn die Antirasselverzahnungen seitlich neben den Bauteilverzahnungen angeordnet sind.
Das Antirasselbauteil kann aus einem beliebigen geeigneten Material, wie z. B. Stahl, hergestellt sein.
Es ist jedoch insgesamt vorteilhaft, wenn das Antirasselbauteil aus Kunststoff hergestellt ist.
Als Kunststoff kann beispielsweise Polyamid verwendet werden, das eine hohe Festigkeit und Steifigkeit sowie eine sehr gute chemische Beständigkeit besitzt. Ferner weist Polyamid einen hohen Verschleißwiderstand und gute Gleiteigenschaften auf.
Die mechanischen Eigenschaften lassen sich durch Faserverbunde mit Glas- oder Kohlefasern anpassen, insbesondere um die Wasseraufnahme zu senken.
Vorzugsweise werden Additive auf Polyolefin-Basis hinzugegeben, um eine hohe Schlagfähigkeit zu gewährleisten.
Ferner kann das Antirasselbauteil aus Kunststoff kostengünstig hergestellt werden. Zudem ist es möglich, das Antirasselbauteil aus Kunststoff mit relativ hoher Präzision zu fertigen, so dass das Zahnflankenspiel zwischen den Antirasselverzahnungen geringer ausgebildet sein kann als das Zahnflankenspiel zwischen den Bauteilverzahnungen.
Daher ist es bevorzugt, wenn das Antirasselbauteil mit einer höheren Präzision gefertigt ist als das zweite Bauteil.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die zweite Antirasselverzahnung und/oder die erste Antirasselverzahnung Zähne auf, die in Antriebsrichtung elastisch verformbar sind.
Auf diese Weise können dann, wenn die Antirasselverzahnungen ein Zahnspiel aufweisen, Geräusche, die gemäß dem zweiten Aspekt beim Umschlagen der Antirasselverzahnungen auftreten können, gedämpft werden. Die elastische Verformbarkeit der Zähne in Antriebsrichtung kann jedoch auch bei einem Zweiflanken-Wälzeingriff zwischen den Antirasselverzahnungen gemäß dem ersten Aspekt sinnvoll sein, und zwar aus den oben genannten Gründen.
Bevorzugt ist es ferner, wenn die zweite Antirasselverzahnung Zähne aufweist, die vom Zahnkopf aus mit radialen Schlitzen ausgebildet sind.
Auf diese Weise kann die elastische Verformbarkeit auch bei relativ steifen Kunststoffen (oder sonstigen Werkstoffen des Antirasselbauteils, wie z. B. Stahl) erhöht werden.
Die erste Antirasselverzahnung ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform an dem ersten Bauteil ausgebildet.
Hierdurch kann die Teileanzahl verringert werden.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die erste Antirasselverzahnung mit der ersten Bauteilverzahnung ausgerichtet ist, insbesondere in axialer Richtung. Mit anderen Worten können hierbei Zähne der ersten Bauteilverzahnung mit Zähnen der ersten Antirasselverzahnung ausgerichtet sein.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die erste Antirasselverzahnung Teil der ersten Bauteilverzahnung ist.
Bei dieser Ausführungsform ist die erste Bauteilverzahnung generell breiter ausgebildet als die zweite Bauteilverzahnung, wobei der axial überstehende Teil der ersten Bauteilverzahnung die erste Antirasselverzahnung bildet.
Auf diese Weise kann das erste Bauteil kostengünstig gefertigt werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die erste Antirasselverzahnung an einem Gegenbauteil ausgebildet, das an dem ersten Bauteil starr festgelegt ist.
Bei dieser Ausführungsform können die Antirasselverzahnungen von der Geometrie und/oder von der Materialauswahl her ideal aufeinander abgestimmt werden.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn das Gegenbauteil seitlich neben dem ersten Bauteil angeordnet ist.
Die obige Aufgabe wird gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung gelöst durch eine Bauteilpaarung aus einem ersten Bauteil in Form eines Zahnrades mit einer ersten Bauteilverzahnung und einem zweiten Bauteil in Form eines Zahnrades mit einer zweiten Bauteilverzahnung, die mit der ersten Bauteilverzahnung in Eingriff steht, um über die Bauteilverzahnungen eine Antriebskraft in einer Antriebsrichtung übertragen zu können, wobei dem ersten Bauteil ferner eine erste Antirasselverzahnung zugeordnet ist, wobei an dem zweiten Bauteil ein Antirasselbauteil in Form eines Zahnrades befestigt ist, das gegenüber dem zweiten Bauteil in Antriebsrichtung versetzbar gelagert ist und eine zweite Antirasselverzahnung aufweist, die mit der ersten Antirasselverzahnung in Eingriff steht, wobei dem zweiten Bauteil und dem Antirasselbauteil jeweils ein Reibabschnitt zugeordnet ist, die in Reibeingriff miteinander stehen, wobei zwischen dem Antirasselbauteil und dem zweiten Bauteil ein über den Umfang im Wesentlichen durchgehendes Radialfederelement angeordnet ist, das in eine Umfangsnut des Antirasselbauteils greift.
Gemäß dem zweiten Aspekt ist ein Zweiflanken-Wälzeingriff zwischen den Antirasselverzahnungen nicht erforderlich. Bevorzugt ist es jedoch, wenn ein Zahnflankenspiel zwischen den Antirasselverzahnungen kleiner ist als zwischen den zugeordneten Bauteilverzahlungen.
Die Bauteilpaarungen gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung lassen sich mit den Merkmalen der Bauteilpaarungen des ersten Aspektes der Erfindung kombinieren, soweit vorliegend nichts anderes erwähnt ist.
Dadurch, dass das zweite Bauteil und das Antirasselbauteil in Reibeingriff miteinander stehen, wird das Antirasselbauteil von dem zweiten Bauteil im stationären Zustand mitgenommen, ohne dass wirkungsgradverringernde Verspannungseffekte auftreten. Im Falle einer Schwingungsanregung kann, ausgehend aus dem stationären Zustand, sich die Zugflanke (auch als Vorderflanke oder als arbeitende Flanke bezeichenbar) des antreibenden Bauteils von einer Schubflanke (auch als Rückflanke oder als nicht arbeitende Flanke bezeichenbar) des angetriebenen Bauteils lösen und sogar bis zur gegenüberliegenden Flanke umschlagen (aufgrund des generell vorhandenen Zahnflankenspiels zwischen den Bauteilverzahnungen). Die Relativbewegung zwischen den zwei Bauteilen wird dabei mittels des Antirasselbauteils bzw. des Reibeingriffes zwischen dem Antirasselbauteil und dem zweiten Bauteil verzögert bzw. gedampft.
Dabei ist das Zahnflankenspiel zwischen den Antirasselverzahnungen vorzugsweise geringer als das Zahnflankenspiel zwischen den Bauteilverzahnungen. Wenn das Zahnflankenspiel zwischen den Antirasselverzahnungen größer Null ist, kann hierdurch erreicht werden, dass bei einer Verzögerung des antreibenden Bauteils zunächst die zweite Antirasselverzahnung umschlägt (aufgrund des kleineren Zahnflankenspiels). Während des weiteren Verlaufes der Bewegung des antreibenden Bauteils in Richtung zur Gegenflanke wird diese Bewegung dann aufgrund des Reibeingriffes zwischen dem zweiten Bauteil und dem Antirasselbauteil verzögert. Hierdurch kann erreicht werden, dass das zweite Bauteil beim Umschlagen nicht oder jedenfalls mit einer geringeren Relativgeschwindigkeit auf das erste Bauteil umschlägt. Da die Anti rasselverzahnungen hierbei im normalen Betrieb, also beispielsweise unter Zug oder Schub, nicht ständig miteinander in Eingriff stehen bzw. vorzugsweise nicht gegeneinander verspannt sind, wird durch die Antirasselmaßnahmen gemäß der vorliegenden Erfindung auch kein sekundäres tonales Geräusch erzeugt, wie z. B. Heulen.
Das Zahnflankenspiel zwischen den Antirasselverzahnungen kann jedoch auch bei dem zweiten Aspekt der Erfindung Null sein, so dass ein Zweiflankenwälzkontakt erzielt wird.
Der Antirasselmechanismus der erfindungsgemäßen Bauteilpaarung ist kein Getriebe im maschinenbautechnischen Sinn sondern ein Abstützmechanismus zum Zurückhalten bzw. Verzögern bzw. Dämpfen der ansonsten im Drehflankenspiel hin- und herschwingenden Verzahnungen. Die Antirasselmaßnahme ist durch einen hohen Wirkungsgrad gekennzeichnet, da der Mechanismus nur bei dem Hin- und Herschwingen (Umschlagen) der Verzahnungen wirkt, ansonsten jedoch nur interne Kräfte zwischen dem Antirasselbauteil und dem zweiten Bauteil wirken. Da das Antirasselbauteil relativ schmal ausgebildet werden kann (beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 8 mm, insbesondere von 1 bis 5 mm), ergeben sich auch keine wesentlich erhöhten Planschverluste.
Der Antirasselmechanismus kann mit geringem Gewicht bereitgestellt werden und zu geringen Kosten. Nebengeräusche wie Heulen werden nicht erzeugt. Bei Lastwechselschlagen (also tieffrequentem Umschlagen) wird der Antirasselmechanismus überdrückt. Da der Mechanismus auch hierbei nur während der Phase des Umschlagens der Verzahnungen in Wirkung tritt, ergeben sich hierdurch keine Verschlechterungen beim Wirkungsgrad.
Im Gegensatz zu Maßnahmen des Standes der Technik sind bei dem zweiten Aspekt der Erfindung das Antirasselbauteil und das zweite Bauteil in Antriebsrichtung gegeneinander beweglich. Da das Antirasselbauteil und das zweite Bauteil über den Reibgriff in einer Wirkbeziehung stehen, kann folglich die Freiflugphase der Bauteil verzahnungen beim Umschlagen minimiert werden, insbesondere dann, wenn das Zahnflankenspiel zwischen den Antirasselverzahnungen kleiner ist als das Zahnflankenspiel zwischen den Bauteilverzahnungen.
Die erste und die zweite Antirasselverzahnung treten nach der Art von Verzahnungen formschlüssig miteinander in Eingriff. Die Verzahnungen müssen jedoch bei dem zweiten Aspekt der Erfindung in der Regel keine Evolventenverzahnungen wie die Bauteilverzahnungen sein. Vielmehr kann die Kontur der Zähne der Antirasselverzahnungen kugelförmig oder konvex profiliert sein. Im Idealfall berühren sich die Zähne der Antirasselverzahnungen in einem Punkt oder in einer Linie. Jegliche Profilpaarungen (konvex-konvex, plan-konvex oder konvex-plan) sind dabei denkbar.
Während das Antirasselbauteil bei dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bevorzugt in Reibeingriff mit dem zweiten Bauteil steht (also im stationären Zustand im Reibschluss in Antriebsrichtung mit dem zweiten Bauteil verbunden ist), ist es in einer alternativen Ausführungsform des ersten Aspektes in der Erfindung auch möglich, das Antirasselbauteil in Antriebsrichtung formschlüssig mit dem zweiten Bauteil zu verbinden.
Bei dieser Ausführungsform kann die Antirassel-Eigenschaft des Antirasselbauteils im Wesentlichen über die radiale und/oder tangentiale Elastizität des Antirasselbauteils realisiert werden.
Dabei versteht sich ferner, dass auch bei dieser Ausführungsform, wie auch bei allen übrigen vorstehenden Ausführungsformen, die Antirasselverzahnung des Antirasselbauteils auch in Antriebsrichtung (also tangential) elastisch ausgebildet sein kann, um Relativbewegungen des ersten und des zweiten Bauteiles zu dämpfen.
Insgesamt ist ergänzend folgendes anzumerken: Angestrebt wird eine möglichst 100%-ige Spieleliminierung durch das Antirasselbauteil, das vorzugsweise mit kleinen Kräften (etwa bis zu 50 N, insbesondere bis zu 30 N und besonders bevorzugt bis zu 10 N) und geringen Wegen (insbesondere kleiner 20 Mikrometer, vorzugsweise ca. 2–4 Mikrometer) in die Gegenzahnradlücke gedrückt wird. Die Abwälzeffekte bei umlaufenden Verzahnungen werden nicht behindert, tonale und andere stochastische Geräuscheffekte, insbesondere Rasseln, werden vermieden oder zumindest deutlich gemindert.
Wichtig sind daher folgende Aspekte:

• Die Anwendung kann bei beliebigen umlaufenden abwälzenden Außen- oder Innenverzahnungen angewendet werden, also Stirnradgetriebe, Planetengetriebe
• Die Anwendung kann auch bei beliebigen Spline-Verzahnungen angewendet werden, etwa Kupplungsspline/Steckverzahnungen,
• Die Anwendung kann auch bei beliebigen Klauenverzahnungen zum Einsatz kommen
• Die Anwendung kann auch ganz allgemein bei beliebigen Welle-Nabe-Verbindungen verwendet werden, etwa als Ergänzung oder Ersatz der Passfeder. Deren Nachteil ist es, dass sie immer spielbehaftet ist. Dies ist bei Oszillation des einen oder anderen Bauteiles der Welle-Nabe-Verbindung nachteilig, da es aufgrund des Spieles/Nichtlinearitäten zu Stosseffekten/Rasseln kommen kann. Wird also etwa statt der klassischen Passfeder eine Passfeder nach Art des Antirasselbauteiles (bzw. Mikrozahnrades), etwa ein Zahn als Extremvereinfachung des Mikrozahnrades, radial- und/oder tangentialelastisch in die Gegenzahnlücke oder Passfedernut des Gegenbauteiles (Welle oder Nabe) gedrückt, kann es nicht mehr zu Rasseleffekten kommen bzw. diese können gelindert werden.
• Die Kräfte des Mikrozahnrades können vorzugsweise so erzeugt werden, dass das Antirasselbauteil (Mikrozahnrad) mit Zweiflankenwälzeingriff bedingt durch seine dickeren Zähne gegenüber der größten Gegenzahnradlücke radialelastisch in die Gegenzahnradlücke gedrückt wird. Die hierzu aufgewendeten Kräfte können allgemein auch beliebig durch Magnetismus, Federkraft, Hyd raulik, Pneumatik etc erzeugt werden, auch wenn vorliegend nur die Variante der Federelastizität vorstellt wird.

Die Anordnung des Antirasselbauteils (Mikrozahnrades) kann bei Geradverzahnungen beliebig auf der einen oder anderen oder beiden Seiten gleichzeitig des Mutterzahnrades erfolgen. Bei Schrägverzahnungen können sich je nach Richtung des Schrägungswinkels Vorzugsseiten der axialen Anordnung ergeben, etwa die eine oder die andere Seite des Mutterzahnrades. Denn in diesem Fall könnte das Mikrozahnrad als Folge der resultierenden Kräfteüberlagerungen entweder auf das Mutterzahnrad axial aufgedrückt oder von diesem weggedrückt werden. Insgesamt sind aber die ausgeführten Konstruktionen vorzugsweise so zu dimensionieren, dass, egal welche Kräfte wirken, der Effekt des Rasselns zu möglichst 100% unterdrückt wird, die Radial und/oder Tangentialscherelastizität gegeben ist und/oder das Mikrozahnrad kraft- oder formschlüssig in seiner Position verharrt, ohne ungewollt axial gegen das Mutterzahnrad zu drücken oder von diesem weggedrückt zu werden. In manchen ausgeführten Konstruktionen kann es sein, dass es keine freie Wahl der Anordnung des Mikrozahnrades auf einer beliebigen Stirnseite des Mutterzahnrades gibt. Sollten sich also in solchen Zwangsbedingungen eine ungünstige Lage des Mikrozahnrades ergeben, und damit einhergehend auch ungünstige Kräfteüberlagerungen, so sind geeignete Konstruktionen zu wählen, etwa Stützborde, Federringe, etc., damit das Mikrozahnrad nicht ungewollt axial vom Mutterzahnrad weggedrückt wird.
Das Antirasselbauteil ist vorzugsweise als Ringelement ausgebildet. Vorzugsweise liegt das Verhältnis von Außendurchmesser zu Innendurchmesser des Ringelements im Bereich von 100:50 bis 100:95, insbesondere im Bereich von 100:60 bis 100:85, insbesondere im Bereich von 100:70 bis 100:80. Hierdurch kann das Antirasselbauteil mit geringem Gewicht ausgebildet werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Längsschnittansicht durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bauteilpaarung;
2 eine schematische Längsschnittansicht durch eine vormontierte Einheit aus einem Antirasselbauteil und einem Radialfederelement zur Herstellung der Bauteilpaarung der 1;
3 eine Explosionsansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bauteilpaarung;
4 die Bauteilpaarung der 3 im zusammengebauten Zustand, wobei das Radialfederelement modifiziert ist;
5 eine schematische Abwicklung einer Bauteilpaarung aus einem Festrad und einem Losrad gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
6 eine der 5 vergleichbare Ansicht, wobei sich eine Schubflanke des Festrades von einer Rückflanke des Losrades löst;
7 eine der 6 vergleichbare Ansicht, wobei eine Rückflanke des Festrades an einer Schubflanke des Losrades anliegt;
8 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bauteilpaarung;
9 eine schematische Darstellung eines Zahneingriffs einer erfindungsgemäßen Bauteilpaarung;
10 eine schematische Darstellung eines ersten Antriebsstranges für ein Kraftfahrzeug; und
11 eine schematische Darstellung eines weiteren Antriebsstranges für ein Kraftfahrzeug.
Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen mechanischen Bauteilpaarung ist in 1 dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
Die Bauteilpaarung 10 weist ein erstes Bauteil 12 in Form eines Losrades (drehbar um eine Achse 13) und ein zweites Bauteil 14 in Form eines Festrades auf. Das Festrad 14 ist im vorliegenden Fall das antreibende Bauteil und an einer Welle 15 festgelegt. Das Losrad 12 weist eine erste Bauteilverzahnung 16 auf. Das Festrad 14 weist eine zweite Bauteilverzahnung 18 auf.
Zum Verhindern von Rasselgeräuschen ist die Bauteilpaarung 10 mit einem Antirasselmechanismus ausgestattet, der ein Antirasselbauteil 30 beinhaltet. Das Antirasselbauteil 30 ist mit dem Festrad 14 gekoppelt, und zwar so, dass das Antirasselbauteil 30 in Antriebsrichtung 20 beweglich gegenüber dem Festrad 14 ist. Das Antirasselbauteil 30 steht mit einer ersten Antirasselverzahnung 32 in Eingriff, die an dem Losrad 12 vorgesehen ist. Zu diesem Zweck weist das Antirasselbauteil 30 eine zweite Antirasselverzahnung 33 auf.
Die erste Antirasselverzahnung 32 kann ein axialer Abschnitt der ersten Verzahnung 16 sein. Die erste Antirasselverzahnung 32 kann jedoch auch anders geformt sein als die erste Verzahnung 16, jedoch axial ausgerichtet hierzu geformt sein.
Das Antirasselbauteil 30 wird mit einer relativ hohen Präzision gefertigt, derart, dass ein Umfangspiel 34 zwischen den Antirasselverzahnungen 32, 33 kleiner ist als das Zahnflankenspiel 24, und vorzugsweise kleiner gleich Null, so dass ein Zweiflanken-Wälzeingriff realisiert wird.
Das Antirasselbauteil 30 ist an dem zweiten Bauteil 14 über ein Radialfederelement 40 in Form einer Wellfeder radialelastisch gelagert. Das zweite Bauteil (Festrad) 14 weist dabei einen Ringvorsprung 42 auf, an dem sich das Radialfederelement 40 in radialer Richtung abstützt. Das Radialfederelement 40 ist an dem Innenumfang des Antirasselbauteils 30 in einer Umfangsnut 44 aufgenommen. Ferner ist an dem Außenumfang des Ringvorsprungs 42 eine Radialnut 46 vorgesehen, in die der Innenumfang des Radialfederelements 40 greift. Durch die Umfangsnut 44 ist das Radialfederelement in axialer Richtung formschlüssig mit dem Antirasselbauteil 30 gekoppelt. Durch die Radialnut 46 ist das Radialfederelement 40 in axialer Richtung formschlüssig mit dem Festrad 14 gekoppelt.
Die Form der Nuten 44, 46 kann beliebig sein, es handelt sich jedoch vorzugsweise um im Querschnitt rechteckförmige Nuten.
Durch diese Anordnung ist das Antirasselbauteil 30 mittels des Radialfederelements 30 in Bezug auf das Festrad 14 in radialer Richtung elastisch gelagert. Die zweite Antirasselverzahnung 30 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie einen Zweiflanken-Wälzkontakt mit der ersten Antirasselverzahnung 32 bildet.
Vorzugsweise ist das zwischen den Antirassenverzahnungen 32, 33 eingerichtete Zahnflankenspiel kleiner Null, so dass das Antirasselbauteil 30 im Bereich des Zahneingriffs in einer radialen Richtung 115 aus dem Zahneingriff weggedrückt wird, und zwar gegen die radialelastische Wirkung des Radialfederelements 40. Mit anderen Worten kann das Antirasselbauteil 30 in radialer Richtung gegen die Antirasselverzahnung 32 des ersten Bauteils 12 vorgespannt sein.
Bevorzugt kann zwischen dem Radialfederelement 40 und dem Antirasselbauteil 30 ein Reibeingriff 38a realisiert sein, und zwar insbesondere im Bereich der Umfangsnut 44. In entsprechender Weise kann ein Reibeingriff 38b zwischen dem Radialfederelement 40 und dem Festrad 14 eingerichtet sein, und zwar im Bereich der Radialnut 46.
Generell ist das Antirasselbauteil 30 in Umfangsrichtung 20 bevorzugt relativ zu dem Festrad 14 beweglich, und zwar über die Reibeingriffe 38a, 38b.
Alternativ kann das Radialfederelement 40 jedoch in Umfangsrichtung 20 auch formschlüssig mit dem Antirasselbauteil 30 und/oder mit dem Festrad 14 gekoppelt sein. In diesem Fall könnte der Querschnitt der Nuten 44, 46 jeweils ebenfalls wellförmig ausgebildet sein.
Dabei kann ein Rasseln allein durch den Zweiflanken-Wälzeingriff zwischen den Antirasselverzahnungen 32, 33 verringert bzw. eliminiert werden.
In 2 ist eine vormontierte Einheit 50 aus dem Antirasselbauteil 30 und dem Radialfederelement 40 der 1 gezeigt. Das Radialfederelement 40 ist dabei in die Umfangsnut 44 des Antirasselbauteils 30 eingeklipst, wobei das Radialfederelement 40 in dem in 2 gezeigten, in die Umfangsnut 44 eingesetzten Zustand in radialer Richtung leicht elastisch deformiert ist. Hierdurch kann das Radialfederelement 40 an dem Antirasselbauteil 30 in Form der vormontierten Einheit 50 sicher gehalten werden. Die vormontierte Einheit 50 kann an dem Festrad 14 montiert werden, indem das Radialfederelement 40 im Bereich seines Innenumfanges radial aufgeweitet und auf den Ringvorsprung 42 geschoben wird, bis es in die Radialnut 46 einrastet bzw. eingeklipst ist. Hierdurch wird das Antirasselbauteil 30 an dem Festrad 14 auch in axialer Richtung fixiert.
Die in den 1 und 2 gezeigte Bauteilpaarung weist zwei Zahnräder 12, 14 auf, die geradverzahnt sind. Die erfindungsgemäße Bauteilpaarung kann jedoch auch als Paarung aus einer Zahnstange und einem Zahnrad ausgebildet sein. Die Abläufe sind vollkommen identisch.
In den folgenden Figuren sind alternative oder abgewandelte Ausführungsformen von Bauteilpaarungen gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Bauteilpaarung 10 der 1 und 2 entsprechen. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Im Folgenden werden jeweils lediglich die Unterschiede erläutert.
In den 3 und 4 ist eine weitere Bauteilpaarung gezeigt, bei der das Festrad 14 und das Losrad 12 schrägverzahnt sind.
Aus der Darstellung der 3 ist zu entnehmen, dass das Radialfederelement 40 in Umfangsrichtung vorzugsweise an einer Stelle unterbrochen ist, so dass es vergleichsweise einfach in die Umfangsnut 44 eingeklipst werden kann, um die vormontierte Einheit 50 zu realisieren. Das Radialfederelement 40 gemäß 3 ist ein Wellfederelement mit einem im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt.
In 4 ist eine alternative Ausführungsform gezeigt, bei der das Radialfederelement 40 im Querschnitt rechteckförmig oder sonst wie polygonal ausgeführt ist.
In den 5 bis 7 ist eine Ausführungsform einer Bauteilpaarung gezeigt, bei der zwischen der ersten Antirasselverzahnung 32 und der zweiten Antirasselverzahnung 33 kein Zweiflanken-Wälzkontakt eingerichtet ist. Vielmehr ist zwischen diesen Verzahnungen ein Umfangsspiel 34 eingerichtet, das jedoch kleiner ist als das Zahnflankenspiel 24 zwischen den Bauteilverzahnungen 16, 18.
Bei Antrieb des Losrades (L) 12 mittels des Festrades (F) 14 in einer Antriebsrichtung 20 berührt eine Schubflanke 22 der zweiten Verzahnung 18 eine Rückflanke 26 der ersten Verzahnung 16.
Das Zahnflankenspiel 24 ist dabei die Distanz zwischen einer Rückflanke 27 der zweiten Verzahnung 18 und einer Schubflanke 28 der ersten Verzahnung 16.
Derartige Verzahnungen sind allgemein bekannt. Aufgrund des Zahnflankenspiels 24 kann es bei höherfrequenten Anregungen auf der Antriebsseite zu so genannten Rasselgeräuschen kommen. Hierbei schlagen die Verzahnungen 16, 18 um, so dass sich abwechselnd die Flanken 27, 28 und die Flanken 22, 26 berühren.
Insbesondere können solchen hochfrequenten Anregungen bei Verwendung einer solchen Bauteilpaarung 10 in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges auftreten, bspw. in einem Stufen- bzw. Stirnradgetriebe eines solchen Antriebsstranges. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Getriebe eingangsseitig mit einem Antriebsmotor gekoppelt ist, der Vibrationen erzeugt, wie bspw. ein Verbrennungsmotor.
Das Antirasselbauteil 30 ist ferner an dem Festrad 14 über einen Reibeingriff 38 geführt. Hierzu sind an dem Antirasselbauteil 30 (bzw. hiermit verbundenen Komponenten) und an dem Festrad 14 (oder hiermit verbundenen Komponenten) entsprechende Reibflächen ausgebildet, die ggf. durch eine axiale Andruckkraft 36 miteinander in Eingriff gebracht werden. Die entsprechende Darstellung ist in den 5 bis 7 schematischer Natur und soll lediglich andeuten, dass das Antirasselbauteil 30 in Antriebsrichtung 20 relativ zu dem Festrad 14 bewegt werden kann, wobei hierbei jedoch eine gewisse Reibkraft aufgrund des Reibeingriffes 38 zu überwinden ist. Durch diesen Antirasselmechanismus können Rasselgeräusche, wie oben beschrieben, deutlich reduziert oder sogar vollständig eliminiert werden.
Sofern sich aufgrund einer höherfrequenten Anregung die Schubflanke 22 der zweiten Verzahnung 18 von der Rückflanke 26 der ersten Verzahnung 16 löst, wird aufgrund des Reibeingriffes das Antirasselbauteil 30 hierbei mitgenommen. Zu einem gewissen Zeitpunkt, der in 2 gezeigt ist, schlägt die Rückflanke 26 der zweiten Antirasselverzahnung 33 an einer entsprechenden Schubflanke 22 der ersten Antirasselverzahnung 32 an (das Umfangsspiel 34 ist überwunden).
Aufgrund der höherfrequenten Anregung wird das Festrad 14 dann weiter in die Umschlagsrichtung bewegt. Hierbei wird diese Bewegung jedoch aufgrund des Reibeingriffes 38 verzögert bzw. gebremst bzw. gedampft. Demzufolge trifft die Rückflanke 27 des Festrades 14 mit einer deutlich verringerten Geschwindigkeit (im Ideal fall mit der Geschwindigkeit Null oder gar nicht) auf der Schubflanke 28 des Losrades 16 auf.
Auf diese Weise können Rasselgeräusche, wie sie bei herkömmlichen Bauteilpaarungen auftreten, effizient verringert werden.
Das Antirasselbauteil 30 ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, insbesondere aus Polyamid. Das erste Bauteil 12 und das zweite Bauteil 14 sind vorzugsweise aus Metall hergestellt, beispielsweise aus Stahllegierungen unter Verwendung von Chrom, Nickel, Molybdän etc.
Bei der Rückbewegung des Festrades 14 in Bezug auf das Losrad 12 erfolgt der gleiche Ablauf. Das Antirasselbauteil 30 wird zunächst von dem Festrad 14 mitgenommen, bis dessen Schubflanke 18 an der Rückflanke 26 der ersten Antirasselverzahnung 32 anschlägt. In der Folge wird die weitere Bewegung des Festrades 14 auf das Losrad 12 zu wiederum aufgrund des Reibeingriffes 38 verzögert. Daher kann erreicht werden, dass die Schubflanke 22 dann mit einer nur geringen Geschwindigkeit auf die Rückflanke 26 auftrifft (oder im Idealfall mit der Geschwindigkeit Null bzw. gar nicht auftrifft).
Aufgrund der Reibeingriffe 38a, 38b kann ein solcher Reibeingriff zwischen dem Festrad 14 und dem Antirasselbauteil 30 eingerichtet werden, bevorzugt wird jedoch ein Zweiflanken-Wälzkontakt eingerichtet, so dass das Umfangsspiel 34 zu Null (oder kleiner Null) wird.
Die Antirasselverzahnung 33 des Antirasselbauteils 30 kann starr bzw. steif ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die Antirasselverzahnung 33 des Antirasselbauteils 30 auch in Antriebsrichtung zumindest begrenzt elastisch verformbar ausgebildet ist.
Im Bereich des Zahneingriffs des ersten Bauteils 12 und des zweiten Bauteils 14 wird die Antirasselverzahnung 33 in radialer Richtung in die Antirasselverzahnung 32 des ersten Bauteils 12 gedrückt bzw. aus dieser herausgedrückt, um für den gewünschten Spielausgleich (bis zu 100%) zu sorgen.
Die Ausführungsform mit radial elastischem bzw. radial gelagertem Antirasselbauteil 30 kann mit sehr wenigen Bauteilen realisiert werden.
In 8 ist in schematischer Form eine Bauteilpaarung 10 gezeigt, bei der das Antirasselbauteil 30 in radialer Richtung 115 elastisch auslenkbar ist. Dabei ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der das Antirasselbauteil 30 insgesamt starr ausgebildet ist und radial elastisch gelagert ist. Beispielsweise aufgrund einer größeren Zahndicke (siehe unten) wird das Antirasselbauteil 30 dabei in radialer Richtung 115 aus der Antirasselverzahnung 32 des ersten Bauteils herausgedrückt. Hierdurch ergibt sich zwischen den Verzahnungen im Bereich des Zahneingriffs ein Radialversatz 150.
Da das Antirasselbauteil 30 im Wesentlichen starr ausgebildet ist, wird dieses in Bezug auf das zweite Bauteil 40 insgesamt exzentrisch versetzt, so dass auch deren Mittelpunkte radial versetzt sind, wie es bei 152 gezeigt ist.
In 9 ist in schematischer Form eine bevorzugte Ausführungsform einer Bauteilpaarung 10 gezeigt. Dabei wird beispielsweise das zweite Antirasselbauteil 14 mit einer Antriebskraft 160 in Antriebsrichtung angetrieben. Dabei liegt eine Flanke der zweiten Bauteilverzahnung 18 an einer Flanke der ersten Bauteilverzahnung 16 an. Dort wird eine Antriebskraft 162 auf das erste Bauteil 12 übertragen. Dies findet an einem Ort 164 des Zahneingriffs zwischen den Verzahnungen 16, 18 statt. In 38 ist ferner das Zahnflankenspiel 24 zwischen den Verzahnungen 16, 18 gezeigt.
Die Antirasselverzahnung 33 des Antirasselbauteils 30 ist hingegen so ausgebildet, dass sie mit der ersten Antirasselverzahnung 32 des ersten Bauteils 12 in einem Zweiflanken-Wälzeingriff steht. Dabei finden ein Zahneingriff zwischen diesen Verzahnungen zum einen an einem Ort 166 statt, der beispielsweise mit dem Ort 164 zusammenfallen kann. Zum anderen berühren sich die Verzahnungen 33, 32 auch an einer gegenüberliegende Flanke, was bei 168 gezeigt ist.
Die Zähne der zweiten Antirasselverzahnung 32 sind so ausgebildet, dass sie eine Zahndicke 170 aufweisen, die größer ist als eine Zahnlücke 172 der ersten Antirasselverzahnung 32. Dies führt dazu, dass der Zahn über die Zahneingriffe 166, 168 in radialer Richtung 115 aus der ersten Antirasselverzahnung 32 herausgedrückt wird, und zwar gegen die Kraft eines schematisch dargestellten Radialfederelementes. Die hierdurch bedingte radiale Auslenkung ist in 38 wiederum mit 150 dargestellt. In Bezug auf 38 ist anzumerken, dass die Differenz zwischen der Zahndicke 170 und der Zahnlücke 172 übertrieben vergrößert dargestellt ist, um den Sachverhalt deutlicher darzustellen. Demzufolge ist auch der Radialversatz 150 bereits übertrieben dargestellt. In der Regel ist dieser kleiner als 500 μm.
Die Antirasselverzahnungen 32, 33 sind als Evolventenverzahnungen ausgebildet. Die Angaben der Zahndicke und der Zahnlücke beziehen sich dabei nach der üblichen Nomenklatur auf die Zahndicke im sogenannten Teilkreis.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen von Bauteilpaarungen erfüllen wenigstens einen der folgenden Vorteile:
Das Rasselproblem an einer spielbehafteten Bauteilpaarung wird durch nur ein Bauteil in einer Ebene gelöst.
Ein Spielausgleich erfolgt entweder durch eine Profilverschiebung, durch dickere Zähne der Antirasselverzahnung 33 des Antirasselbauteils 30, durch eine kleinere Zahnlücke der Antirasselverzahnung 32, durch radiales Eindrücken des Antirasselbauteils 30 in die Antirasselverzahnung 32 des ersten Bauteils, durch Volumenvergrößerung des Antirasselbauteils, bis ein Spielausgleich („tight mesh”) erfolgt, durch elastische Abfederung mittels Federbereichen, die in das Antirasselbauteil 30 integ riert sind, beispielsweise in radialer und/oder tangentialer (d. h. in Antriebsrichtung) Richtung, durch Reibeingriff des Antirasselbauteils 30 in axialer oder radialer Richtung gegenüber dem zweiten Bauteil 14, wobei der Reibeingriff direkt oder indirekt erfolgen kann, und/oder durch eine axiale oder radiale Fixierung des Antirasselbauteils 30 an dem zweiten Bauteil 14.
Dem Antirasselbauteil 30 kann ein Komplementär-Antirasselbauteil zugeordnet sein, und zwar entweder durch form- oder kraftschlüssige Verbindung. Das Komplementär-Antirasselbauteil kann beispielsweise aus einem anderen Material sein als das Antirasselbauteil. Beispielsweise kann das Komplementär-Antirasselbauteil 90 aus Kunststoff (z. B. Polyimid) ausgebildet sein, wohingegen das Antirasselbauteil 30 selbst aus Metall hergestellt ist. Hierdurch kann der Umfang der Verwendung von Metall (Stahl) minimiert werden, um Kosten und Gewicht zu verringern.
Bei der Verwendung von Metall für das Antirasselbauteil ist anstelle von Stahl auch die Verwendung von Aluminium (oder einem anderen Leichtmetall) denkbar. Bei einer Ausführungsform ist das Antirasselbauteil 30 bevorzugt aus Kunststoff oder einem Leichtmetall ausgebildet, da hierdurch eine gewünschte Wärmedehnungskompensation möglich ist.
In einem Getriebe mit mehreren Radsätzen ist eine Antirasselmaßnahme wie oben bevorzugt an wenigstens einem, vorzugsweise jedem der Radsätze ausgebildet. Hierbei ist es bevorzugt, wenn der Antriebsstrang, in dem das Getriebe verwendet wird, an der Ausgangsseite des Verbrennungsmotors kein Zweimassenschwungrad aufweist. Für diesen Fall ist es bevorzugt, wenn nicht nur die Radsätze mit einer Antirasselmaßnahme ausgebildet sind, wie oben beschrieben, sondern wenn auch Rasselschwingungen der Synchronringe im Getriebe gemindert werden, beispielsweise durch Einclipsen von Wellfedern zwischen Kupplungskörper und Synchronring.
In den 10 und 11 sind beispielhafte Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge gezeigt, in denen die erfindungsgemäße Bauteilpaarung zum Einsatz kommen kann.
10 zeigt in schematischer Form einen Antriebsstrang 180 für ein Kraftfahrzeug, der einen Verbrennungsmotor 182 und eine Anfahrkupplung 184 aufweist. Ferner beinhaltet der Antriebsstrang 180 ein in Vorgelegebauweise ausgeführtes Stufengetriebe 186, das in üblicher Weise eine Mehrzahl von Radsätzen 188 beinhaltet. Die Radsätze 188 sind mittels Schaltkupplungen (Synchronkupplungen) schaltbar, um unterschiedliche Gangstufen des Stufengetriebes 186 ein- bzw. auszulegen. Die Radsätze 188 beinhalten in der Regel einen Konstanten-Radsatz und eine Mehrzahl von Radsätzen, die jeweils ein Losrad und ein oder mehrere Festräder beinhalten.
In 10 ist ferner beispielhaft dargestellt, dass wenigstens einer der Radsätze 188 eine Bauteilpaarung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Der Radsatz 188 beinhaltet ein erstes Bauteil 12 in Form eines Losrades, das mittels einer Synchronkupplung schaltbar ist, und ein zweites Bauteil 14 in Form eines Festrades. Dem Festrad 14 ist dabei ein Antirasselbauteil 30 der erfindungsgemäßen Art zugeordnet.
11 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Antriebsstranges 200 für ein Kraftfahrzeug, der einen Antriebsmotor 182, einen hydrodynamischen Wandler 202 und ein Planetengetriebe 204 beinhaltet. Das Planetengetriebe 204 beinhaltet wenigstens einen Planetenradsatz 206, der durch nicht näher bezeichnete Kupplungen bzw. Bremsen schaltbar ist. Dabei bilden beispielsweise die Planetenräder des Planetenradsatzes 206 zweite Bauteile 14 im Sinne einer erfindungsgemäßen Bauteilpaarung. Das Sonnenrad ist als erstes Bauteil 12A ausgebildet, das Hohlrad ist ebenfalls als erstes Bauteil 12B ausgebildet. Die Planetenräder (die zweiten Bauteile) 14 stehen sowohl mit dem Sonnenrad 12A als auch mit dem Hohlrad 12B in Eingriff. Dabei kann wenigstens einem der Planetenräder 14 ein Antirasselbauteil 30 gemäß der vorliegenden Erfindung zugeordnet sein.
Bei dem Antriebsstrang 180 der 10 ist es vorteilhaft, dass der Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor 112 und der Kupplung 184 kein Zweimassen-Schwungrad beinhalten muss. Allerdings kann die Kupplung 184 selbst mit einem Torsionsdämpfer üblicher Bauart ausgestaltet sein, der eine zwei- oder mehrstufige Kennlinie beinhalten kann.
Bei dem Antriebsstrang 200 ist es vorteilhaft, dass eine Überbrückungskupplung 208 zum Überbrücken des hydrodynamischen Wandlers 202 häufiger bzw. früher zugeschaltet werden kann, so dass der Wirkungsgrad des Antriebsstranges 200 gesteigert werden kann. Neben der Anwendung in Radsätzen von Getrieben sind auch folgende Anwendungen generell denkbar: Motorsteuerräder, Industriegetriebe, Pumpen, Zahnradpumpen, Werkzeugmaschinen, Haushaltsgeräte, Lifescience-Produkte wie elektrische Zahnbürsten, Küchenmaschinen. Die Verwendung in Getrieben ist nicht auf die Verwendung in Personenkraftwagen beschränkt, sondern auch auf die Verwendung in Getrieben für Nutzfahrzeuge abstimmbar.
Hinsichtlich der Dimensionierung der erfindungsgemäßen Bauteilpaarungen ist ferner Folgendes zu beachten. In jedem Anwendungsfall sind die Dimensionierungen bzw. Geometrien gemäß den geforderten physikalischen Wirkprinzipien jeweils individuell durch brauchbare Rechenansätze und – sofern diese nicht hinreichend bekannt oder vorhanden sind – durch empirische Versuchsabstimmungen genau so festzulegen, dass die geforderte Funktion der Funktionsträger/Bauteile in jedem denkbaren Funktionsfall voll und wie gewünscht – wie oben beschrieben – erfüllt wird.
Die benannten Zahlenwerte gelten insbesondere für ein Schaltgetriebe eines Personenkraftfahrzeuges mit einem Hubraum von 1,6 Litern und einem maximal übertragbaren Moment von 217 Nm. Der Hauptachsstand beträgt dabei zwischen Antriebswelle und Nebenwelle 72 mm. Jede andere Auslegung der Bauteilpaarung muss individuell neu abgestimmt werden. Dabei gilt näherungsweise, dass die Parameter Drehzahl, Amplitude der Winkelbeschleunigung und Massenträgheitsmomente in einem rationalen Verhältnis linear diese benannten Kräfte und Federsteifigkeiten der Bauteilpaarung beeinflussen. Vereinfacht ausgedrückt gilt also: doppelte Drehzahl, oder doppelte Amplitude der Winkelbeschleunigung oder doppeltes Massenträgheitsmoment des durch die Bauteilpaarung am Klappern und Rasseln zu hindernden Losteiles muss mit einer Verdoppelung der Federkräfte und Steifigkeiten erreicht werden. Umgekehrt gilt das Gleiche auch bei einer Halbierung der benannten Parameter. Für die Zahndickenaufweitung des Mikrozahnrades gilt (zumindest bei dem ersten Aspekt der Erfindung) generell unabhängig von der Baugröße und Bauform der Getriebe: Die Zahndicke des Mikrozahnrades muss immer größer sein als die jemals durch Fertigungsschwankungen, Wärmedehnung oder mechanische Deformation auftretende Zahnlücke des Gegenrades, damit immer sicher gewährleistet ist, dass durch die Zweiflankenwälzpaarung des Mikrozahnrades jegliches Drehflankenspiel zum Gegenrad zu 100% eliminiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10328482 A1 [0006]
- DE 19721851 A1 [0007]
- DE 3839807 C1 [0008]
- DE 102004008171 A1 [0009]
- DE 1967959 A1 [0010]
- JP 62228735 A [0010]
- US 4577525 B [0010]
- JP 01153865 A [0011]

Claims

Bauteilpaarung (10) mit einem ersten Bauteil (12) in Form eines Zahnrades mit einer ersten Bauteilverzahnung (16) und einem zweiten Bauteil (14) in Form eines Zahnrades mit einer zweiten Bauteilverzahnung (18), die mit der ersten Bauteilverzahnung (16) in Eingriff steht, um über die Bauteilverzahnungen (16, 18) eine Antriebskraft in einer Antriebsrichtung (20) übertragen zu können, wobei dem ersten Bauteil (12) ferner eine erste Antirasselverzahnung (32) zugeordnet ist, wobei an dem zweiten Bauteil (14) ein Antirasselbauteil (30) in Form eines Zahnrades befestigt ist, das eine zweite Antirasselverzahnung (33) aufweist, die mit der ersten Antirasselverzahnung (32) in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Antirasselbauteil (30) in radialer Richtung (115), wobei zwischen dem Antirasselbauteil (30) und dem zweiten Bauteil (14) ein über den Umfang im Wesentlichen durchgehendes Radialfederelement (40) angeordnet ist, das in eine Umfangsnut (44) des Antirasselbauteils (30) greift.
Bauteilpaarung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialfederelement (40) als Wellfeder ausgebildet ist.
Bauteilpaarung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsnut (44) an einem Innenumfang des Antirasselbauteils (30) ausgebildet ist.
Bauteilpaarung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (14) einen Ringvorsprung (42) aufweist, an dessen Außenumfang eine Radialnut (46) ausgebildet ist, in die das Radialfederelement (40) greift.
Bauteilpaarung nach einem der Ansprüche 1–4, wobei das Antirasselbauteil (30) so angeordnet bzw. ausgebildet ist, dass es im Bereich des Zahneingriffs mit der ersten Antirasselverzahnung in radialer Richtung (115) von dem ersten Bauteil (12) weg gedrückt wird.
Bauteilpaarung nach einem der Ansprüche 1–5, wobei das Antirasselbauteil (30) derart angeordnet bzw. ausgebildet ist, dass zwischen der ersten und der zweiten Antirasselverzahnung (32, 33) ein permanenter Zweiflanken-Wälzeingriff gegeben ist.
Bauteilpaarung nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Zähne von einer (33) der Antirasselverzahnungen (32, 33) eine Zahndicke (170) aufweisen, die größer oder gleich der Zahnlücke der Zähne der anderen Antirasselverzahnung (32) ist.
Bauteilpaarung nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die Zahndicke (170) der Zähne von einer (33) der Antirasselverzahnungen um μm bis 500 μm, insbesondere um 50 μm bis 250 μm größer ist als die Zahndicke der Zähne des zugeordneten Bauteils (14).
Bauteilpaarung nach einem der Ansprüche 1–8, wobei die radiale Auslenkung des Antirasselbauteils (30) im Bereich des Zahneingriffs mit der ersten Antirasselverzahnung (32) kleiner ist als 500 μm, insbesondere kleiner als 250 μm.
Bauteilpaarung nach einem der Ansprüche 1–9, wobei eine Federrate, mit der das Antirasselbauteil (30) in radialer Richtung vorgespannt ist, im Bereich von 2 bis 100 N/mm, insbesondere im Bereich von 5 bis 20 N/mm liegt.
Bauteilpaarung nach einem der Ansprüche 1–10, wobei das Antirasselbauteil (30) in Antriebsrichtung (20) gegenüber dem zweiten Bauteil (14) versetzbar gelagert ist und wobei dem zweiten Bauteil (14) und dem Antirasselbauteil (30) jeweils ein Reibabschnitt zugeordnet ist, die über das Radialfederelement (40) in Reibeingriff (38) miteinander stehen.
Vormontierte Einheit (50) aus einem Antirasselbauteil (30) und aus einem Radialfederelement (40) zur Herstellung einer Bauteilpaarung (10) nach einem der Ansprüche 1–11.
Getriebe mit wenigstens einer Bauteilpaarung nach einem der Ansprüche 1–11.
Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe nach Anspruch 13.