DE102009015952B4 - Rattle-free component pairing - Google Patents
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Abstract
Zahnradpaarung (10) mit einem ersten Zahnrad (12) mit einer ersten Verzahnung (16) und einem zweiten Zahnrad (14) mit einer zweiten Verzahnung (18), die mit der ersten Verzahnung (16) in Eingriff steht, um über die Verzahnungen (16, 18) eine Antriebskraft in einer Drehrichtung (20) übertragen zu können, wobei dem ersten Zahnrad (12) ferner eine erste Antirasselverzahnung (32) zugeordnet ist, wobei an dem zweiten Zahnrad (14) ein Antirasselzahnrad (30) befestigt ist, das eine zweite Antirasselverzahnung (33) aufweist, die mit der ersten Antirasselverzahnung (32) in Eingriff steht, wobei das Antirasselzahnrad (30) in radialer Richtung (115) beweglich in Bezug auf das zweite Zahnrad (14) gelagert ist, wobei ein Radialanschlag (50) eine Relativbewegung des Antirasselzahnrads (30) in radialer Richtung in Bezug auf das zweite Zahnrad (14) so begrenzt, dass eine maximale Auslenkung (60) eingerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Antirasselzahnrad (30) so elastisch verformbar ausgebildet und/oder in radialer Richtung elastisch gelagert ist,...A gear pair (10) having a first gear (12) with a first toothing (16) and a second gear (14) with a second toothing (18) which is in engagement with the first toothing (16) to engage over the toothings (16). 16, 18) to transmit a driving force in a rotational direction (20), wherein the first gear (12) further comprises a first anti-rattle toothing (32), wherein on the second gear (14) a anti-ratchet gear (30) is attached, the a second anti-rattle toothing (33) which is in engagement with the first anti-rattle toothing (32), the anti-rattle toothed wheel (30) being mounted in the radial direction (115) movably with respect to the second toothed wheel (14), a radial stop (50 ) relative movement of the anti-ratchet gear (30) in the radial direction with respect to the second gear (14) limited so that a maximum deflection (60) is established, characterized in that the anti-rattle gear (30) so elastically deformable forms and / or is elastically mounted in the radial direction, ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnradpaarung aus einem ersten Zahnrad mit einer ersten Verzahnung und einem zweiten Zahnrad mit einer zweiten Verzahnung, die mit der ersten Verzahnung in Eingriff steht, um über die Verzahnungen eine Antriebskraft in einer Antriebsrichtung übertragen zu können.The present invention relates to a gear pair of a first gear with a first toothing and a second gear with a second toothing, which is in engagement with the first toothing in order to be able to transmit a driving force in a drive direction via the toothings.
Solche Zahnradpaarungen werden häufig in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, beispielsweise in Stufengetrieben, in Antrieben für Nebenaggregate etc.Such gear pairs are often used in drive trains of motor vehicles, for example, in multi-step gearboxes, in drives for auxiliary equipment, etc.
Eines der Hauptprobleme bei derartigen Zahnradpaarungen 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 Zahnrad verzögert, das angetriebene Zahnrad (z. B. ein Losrad) sich aber mit einer eingeprägten Umlaufbewegung weiterdreht und nur durch Reibungs- und Schleppmomenteffekte verzögert wird. Dabei löst sich das angetriebene Zahnrad von einer Zugflanke des Antriebszahnrads, um zur Schubflanke des Antriebszahnrads 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.One of the main problems with such gear pairs is the so-called rattle phenomenon. This occurs mainly due to vibration excitations in the drive train, which are generated for example by a drive motor such as an internal combustion engine of the drive train. The rattling (also referred to as unsympathetic vibrations) arises from the fact that due to the vibration excitation delays the driving gear, the driven gear (eg a loose wheel) but continues to rotate with an impressed orbital motion and is delayed only by friction and drag torque effects. In this case, the driven gear from a pull flank of the drive gear releases to swing to the thrust flank of the drive gear and possibly abut there. Such phenomena occur not only in load change reactions, but in particular due to the higher-frequency excitations from other parts of the drive train, such as an internal combustion engine.
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.To reduce such sounds, there are several approaches. On the one hand active external gear measures can be provided, which decouple, for example, the disturbance excitation from an internal combustion engine by a dual mass flywheel. However, such dual-mass flywheels are complex in terms of the claimed installation space, the necessary additional weight and in terms of costs. Another possibility is passive external gear measures, such as encapsulation or insulation of the gear housing. These measures are unfavorable. Furthermore, active internal gear measures are known, which are arranged specifically to the main noise sources. Such active internal transmission measures are often aimed at minimizing the functional games or hindering the mobility within these functional games. The disadvantage here is often the reduced efficiency and the generation of other unwanted noise (such as howling). Furthermore, it is known to provide noise reduction passive internal gear measures that are located directly on the noise sources (ie, for example, the gears) and erase or isolate mechanical vibrations.
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.Well-known measures here are Losradbremsen, measures to Zahnlückenverspannung, measures in which a disc is used with a slightly different ratio, measures with a friction wheel Nebenübersetzung, vibration absorber, magnetic solutions to prevent release of the tooth flanks from each other, etc.
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Aus dem Stand der Technik sind ferner Antirasselmaßnahmen bekannt (z. B.
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Vor dem obigen Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Zahnradpaarung anzugeben, mit der sich eine effektive Geräuschverringerung realisieren lässt und die einen hohen Wirkungsgrad besitzt.Against the above background, it is the object of the invention to provide a gear pairing, with which an effective noise reduction can be realized and has a high efficiency.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Zahnradpaarung aus einem ersten Zahnrad mit einer ersten Verzahnung und einem zweiten Zahnrad mit einer zweiten Verzahnung, die mit der ersten Verzahnung in Eingriff steht, um über die Verzahnungen eine Antriebskraft in einer Antriebsrichtung übertragen zu können, wobei dem ersten Zahnrad ferner eine erste Antirasselverzahnung zugeordnet ist, wobei an dem zweiten Zahnrad ein Antirasselzahnrad befestigt ist, das eine zweite Antirasselverzahnung aufweist, die mit der ersten Antirasselverzahnung in Eingriff steht, und das in radialer Richtung (d. h. im Wesentlichen senkrecht bzw. quer zur Antriebsrichtung) beweglich ist, und das so elastisch verformbar ausgebildet und/oder in radialer Richtung elastisch gelagert ist, dass es im Bereich des Zahneingriffes mit der ersten Antirasselverzahnung in radialer Richtung von dem ersten Zahnrad weg gedrückt wird, wobei ein Radialanschlag eine Relativbewegung des Antirasselzahnrads in radialer Richtung in Bezug auf das zweite Zahnrad so begrenzt, dass eine maximale Auslenkung eingerichtet wird, und wobei der Radialanschlag über den Umfang des zweiten Zahnrades einen einheitlichen Radius aufweist.According to a first aspect of the present invention, the above object is achieved by a gear pair of a first gear with a first toothing and a second gear with a second toothing, which is in engagement with the first toothing to drive a driving force in a drive direction via the toothings Further, the first gear is associated with a first anti-rattle toothing, wherein on the second gear a anti-ratchet gear is fixed, which has a second anti-rattle toothing, which is in engagement with the first anti-rattle teeth, and in the radial direction (ie substantially perpendicular or transversely to the drive direction) is movable, and so elastically deformable and / or elastically mounted in the radial direction, that it is pressed away in the region of the meshing with the first anti-rattle toothing in the radial direction of the first gear, wherein a radial stop a Relativb Enwegung the anti-ratchet gear in the radial direction with respect to the second gear limited so that a maximum deflection is established, and wherein the radial stop over the circumference of the second gear has a uniform radius.
Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Radialanschlag kann sichergestellt werden, dass das Antirasselzahnrad nicht aufgrund von Zentripetal- bzw. Zentrifugalkräften zu stark exzentrisch in Bezug auf das zweite Zahnrad ausgelenkt wird. Die Betriebssicherheit der Zahnradpaarung kann folglich erhöht werden.By means of the radial stop provided according to the invention, it can be ensured that the anti-ratchet toothed wheel is not deflected too eccentrically with respect to the second toothed wheel due to centripetal or centrifugal forces. The reliability of the gear pairing can thus be increased.
Bevorzugt besteht der erste Aspekt der Erfindung darin, dass das größte auftretende Drehflankenspiel der Verzahnungen durch die radiale Verformbarkeit bzw. radial elastische Lagerung des Antirasselzahnrads ausgeglichen werden kann, da das Antirasselzahnrad 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 Antirasselzahnrad und dem zweiten Zahnrad in Antriebsrichtung wirkt, dass die Verzahnungen auch bei hochfrequenten Anregungen (wie z. B. von einem Verbrennungsmotor, insbesondere Dieselmotor) nicht so innerhalb des Zahnflankenspiels umschlagen, dass ein Rasselgeräusch erzeugt wird. Anders ausgedrückt 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.The first aspect of the invention preferably consists in that the largest occurring rotational backlash of the teeth can be compensated by the radial deformability or radially elastic mounting of the anti-ratchet gear, since the anti-ratchet toothed wheel can thus deflect radially elastically in the region of the toothed engagement. In other words, the tooth engagement between the anti-rattle toothings is such that such a force acts between the anti-rattle toothed wheel and the second toothed wheel in the drive direction that the toothings do not become so within the range even with high-frequency excitations (such as, for example, from an internal combustion engine, in particular a diesel engine) Backlash game turn that a rattle noise is generated. In other words, a drag torque, in particular a friction torque in the circumferential direction can be generated on the anti-rattle toothing, which damps the disturbing suggestions. The drag torque should be suitable to reduce the oscillating mass forces, in particular to eliminate.
Bei dieser Ausführungsform können alle fertigungsbedingten Toleranzen sowie thermischen Deformationen, die sich auf die Drehflankenspiele auswirken, bevorzugt bis zu 100% ausgeglichen werden.In this embodiment, all production-related tolerances and thermal deformations, which have an effect on the rotational flank play, can be compensated preferably up to 100%.
Dabei kann das Antirasselzahnrad selbst elastisch verformbar sein, so dass es im Bereich des Zahneingriffs radial elastisch ausweichen kann. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann das Antirasselzahnrad in radialer Richtung elastisch gelagert sein. Bei dieser Ausführungsform kann aufgrund des radial elastischen Ausweichens im Bereich des Zahneingriffs ein Mittelpunkt des Antirasselzahnrads exzentrisch gegenüber einem Mittelpunkt des zweiten Zahnrads versetzt angeordnet sein. Hierbei kann mit anderen Worten ein beliebiger Punkt des Antirasselzahnrads eine kreisförmige Bewegung um den Mittelpunkt des zweiten Zahnrads herum ausführen.In this case, the anti-rattle toothed wheel itself can be elastically deformable so that it can yield radially elastically in the region of the toothed engagement. Alternatively or additionally, the anti-rattle gear can be mounted elastically in the radial direction. In this embodiment, due to the radially elastic deflection in the region of the meshing engagement, a center of the anti-ratchet gear may be arranged eccentrically offset from a center of the second gear. Here, in other words, any point of the anti-ratchet gear may make a circular motion around the center of the second gear.
Die Kräfte, die zu einer radialen Auslenkung des Antirasselzahnrads führen, können beim Verlassen des Zahneingriffes aufgrund der radial elastischen Eigenschaft des Radialfederelementes wieder an das System zurückgegeben werden.The forces that lead to a radial deflection of the anti-ratchet gear can be returned to the system when leaving the meshing due to the radially elastic property of the radial spring element.
Das Antirasselzahnrad ist so angeordnet bzw. ausgebildet ist, dass es im Bereich des Zahneingriffs mit der ersten Antirasselverzahnung in radialer Richtung von dem ersten Zahnrad weggedrückt wird, also im Bereich des Zahneingriffs radial elastisch ausweicht.The anti-ratchet gear is arranged or formed so that it is pushed away from the first gear in the radial direction in the region of the tooth engagement with the first ratchet toothing, that is, it deflects radially elastically in the region of the tooth engagement.
Dabei ist das Antirasselzahnrad in der Regel zu dem ersten Zahnrad hin vorgespannt, so dass das radiale Ausweichen gegen die Vorspannung erfolgt. In der Regel erfolgt jedenfalls ein radiales Auslenken des Antirasselzahnrads im Bereich des Zahneingriffs.In this case, the anti-ratchet gear is usually biased toward the first gear, so that the radial deflection takes place against the bias. In any case, a radial deflection of the anti-ratchet gear in the region of the meshing takes place in any case.
Sofern das Antirasselzahnrad und das zweite Zahnrad über einen Reibeingriff miteinander in Verbindung stehen, kann durch diese Auslenkung die Reibkraft erhöht werden, so dass Relativbewegungen zwischen dem zweiten Zahnrad und dem Antirasselzahnrad in Antriebsrichtung aufgrund des Reibeingriffes stärker gedämpft werden. Hierdurch kann ein Umschlagen der Verzahnungen und folglich ein Rasseln oder Klappern verhindert werden.If the anti-ratchet gear and the second gear are connected to each other via a frictional engagement, the frictional force can be increased by this deflection, so that Relative movements between the second gear and the anti-ratchet gear in the drive direction due to the frictional engagement are attenuated more. As a result, a turning of the teeth and thus rattling or rattling can be prevented.
Die radiale Auslenkbarkeit des Antirasselzahnrads gegenüber dem zweiten Zahnrad, an dem das Antirasselzahnrad festgelegt ist, ermöglicht jedoch nicht nur eine Erhöhung der Reibkräfte. Auch können Klemmeffekte während eines Zweiflanken-Wälzeingriffes verringert und vorzugsweise vermieden werden.However, the radial deflectability of the anti-ratchet gear with respect to the second gear on which the anti-rattle gear is fixed, not only allows an increase in the frictional forces. Also, clamping effects during a two-flank rolling engagement can be reduced and preferably avoided.
Da das radiale Wegdrücken des Antirasselzahnrads 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.Since the radial pushing away of the anti-rattle gear is done with a relatively small force, the loss of efficiency is substantially negligible. In addition, the forces required for radial deflection at the exit from the tooth engagement can be at least partially returned.
Bei der Zahnradpaarung ist die Antriebsrichtung eine in Umfangsrichtung des antreibenden Zahnrades gerichtete Antriebsrichtung. In diesem Fall kann man ein Zahnrad als geteiltes Rad auffassen, wobei ein Teil für die Lastübertragung verantwortlich ist und der andere Teil (Antirasselzahnrad) für die Spielfreiheit sorgen kann. Die Zahnradpaarung kann jedoch auch eine Kombination aus einer Zahnstange und einem Zahnrad sein, wobei die Antriebsrichtung im Wesentlichen linear verläuft.In the gear pairing, the driving direction is a driving direction directed in the circumferential direction of the driving gear. In this case, you can take a gear as a split wheel, with one part is responsible for the load transfer and the other part (anti-rattle gear) can provide the backlash. However, the gear pair may also be a combination of a rack and a gear, wherein the drive direction is substantially linear.
Die erfindungsgemäße Zahnradpaarung ist ferner in beiden Antriebsrichtungen (also bei Zahnrädern beispielsweise in beiden Drehrichtungen) wirksam. Ferner ist die erfindungsgemäße Zahnradpaarung sowohl bei gerad- als auch bei schrägverzahnten Verzahnungen anwendbar.The gear pairing according to the invention is also effective in both drive directions (that is to say in the case of gears, for example in both directions of rotation). Furthermore, the gear pair according to the invention is applicable to both straight and helical gears.
Die Antirasselverzahnungen können hinsichtlich der Zahnformen identisch oder ähnlich aufgebaut sein wie die Verzahnungen. 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.The anti-rattle teeth can be identical or similar in terms of tooth shapes as the teeth. However, the anti-rattle toothings can also have any other shape, it being preferred for the anti-rattle toothing to engage with one another in a punctiform or linear manner. It is particularly preferred if the anti-rattle toothings are punctiform or linearly engaged with each other at the height of the pitch circle.
Bei der erfindungsgemäßen Zahnradpaarung ist es generell irrelevant, ob das erste oder das zweite Zahnrad das antreibende Zahnrad ist. Bevorzugt ist das Antirasselzahnrad 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 Antirasselzahnrad dort nicht oder nur mit größerem Aufwand angebracht werden kann.In the gear pairing according to the invention, it is generally irrelevant whether the first or the second gear is the driving gear. Preferably, however, the anti-rattle gear is connected to a fixed gear (ie, a gear fixedly connected to a rotary shaft) because the idler gear engaged therewith is often installed by clutches (synchronizers, etc.) so that the anti-ratchet gear will not ride there or only with it greater effort can be attached.
Ferner versteht sich, dass einem Zahnrad auch zwei oder mehr Antirasselzahnräder zugeordnet sein können, beispielsweise auf axial gegenüberliegenden Seiten eines Zahnrades. Dies ist insbesondere dann bevorzugt, wenn das zweite Zahnrad mit mehr als einem ersten Zahnrad in Eingriff steht. Dabei kann jedes Antirasselzahnrad auf die spezielle Verzahnung mit einem ersten Zahnrad abgestimmt werden.Furthermore, it is understood that a gear and two or more anti-rattle gears may be assigned, for example, on axially opposite sides of a gear. This is particularly preferred when the second gear is engaged with more than one first gear. Each anti-ratchet gear can be adapted to the special toothing with a first gear.
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.As regards terminology, the following should be noted. If any toothing drives another toothing, without load or performance, then this toothing pulls the driven toothing on the traction edge of the driving toothing on the traction edge of the driven toothing in the sense of the current drive or circumferential direction. If it comes to envelopes of the edge systems - such as when rattling or train-push-load change reactions - then come the trailing edges of these gears for engagement. This terminology changes when the direction of rotation or the drive or circumferential direction of this gear pairing changes.
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.In the context of the present application, the traction edge of the driving toothing is also referred to as the shear flank, and the traction flank of the driven toothing is also referred to as the trailing flank. Similarly, in the context of the present application, the non-engaged trailing edges are also referred to as a trailing edge or trailing edge.
Ferner ist die Zahnzahl und/oder die Zahnteilung (Modul) der Verzahnungen und der jeweils zugeordneten Antirasselverzahnungen vorzugsweise identisch. Im Gegensatz zu Antirasselmaßnahmen, bei denen beispielsweise die Antirasselverzahnung des Antirasselzahnrads einen Zahn mehr oder weniger hat als die zugeordnete Verzahnung, 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 Verzahnung, 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).Furthermore, the number of teeth and / or the tooth pitch (module) of the teeth and the respectively associated anti-rattle toothings are preferably identical. In contrast to anti-rattle measures in which, for example, the anti-rattle toothing of the anti-ratchet tooth has a tooth more or less than the associated toothing, constant tensions and a concomitant deterioration in efficiency are avoided due to the identical number of teeth or tooth pitch. (Optionally, however, the anti-rattle toothing may have the same pitch but fewer teeth than the associated toothing, with an anti-rattle tooth associated with only every second, third, fourth (generally nth) tooth of the tooth, particularly as a function of the frequency range of the spurious excitation; a sufficient jump coverage should be given).
Auch ist es bevorzugt, wenn die Verzahnungen 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.It is also preferred if the toothings and the respectively associated anti-rattle toothings are substantially identical with respect to other toothing properties, for example with regard to the type of toothing (eg involute toothing), the helix angle, the tip circle diameter, the pitch circle diameter, the pressure angle, etc.
Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Getriebe mit einer solchen Zahnradpaarung, insbesondere ein Kraftfahrzeuggetriebe, und durch einen Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe.The above object is further achieved by a transmission with such a gear pair, in particular a motor vehicle transmission, and by a drive train with such a transmission.
Sofern das Kraftfahrzeuggetriebe als Stufengetriebe in Vorgelegebauweise ausgebildet ist, können ein oder mehrere Radsätze (jeweils mit einem Losrad und wenigstens einem Festrad) eine erfindungsgemäße Zahnradpaarung 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.If the motor vehicle transmission is designed as a stepped transmission in countershaft design, one or more sets of wheels (each with a loose wheel and at least one fixed gear) may have a gear pair according to the invention. The rattle tendency of such transmissions can be reduced to such an extent by the measures according to the invention that the multistage transmission can be designed without a dual mass flywheel (DMF). This leads to a significantly higher efficiency, since the total mass or the so-called mass factor can be reduced. The considerable costs for a ZMS can also be saved in this way. Furthermore, the tendency to spin up in the case of ZMS can be reduced. In addition, a better response can be achieved by reducing the rotational masses to be accelerated (the vehicle so equipped "better hangs on the gas"). A drive train with such a stepped transmission can have an adapted starting clutch, which has an integrated torsion damper (torsionally damped clutch disc). The multi-step transmission can be a manual, an automated or a dual-clutch transmission.
Sofern das Getriebe als Wandlerautomat ausgebildet ist, kann wenigstens einer der Planetenradsätze eine erfindungsgemäße Zahnradpaarung 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.If the transmission is designed as a torque converter, at least one of the planetary gear sets may have a gear pairing according to the invention. The thus reduced rattle tendency can be used to more frequently close (earlier) a bypass clutch bridging the hydrodynamic converter. As a result, the efficiency can be increased.
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.The task is thus completely solved.
Vorzugsweise begrenzt der Radialanschlag eine Bewegung des Antirasselzahnrads in Bezug auf das zweite Zahnrad derart, dass eine maximale Auslenkung einer radial elastischen Verformung bzw. Lagerung eingerichtet ist.Preferably, the radial stop limits movement of the anti-ratchet gear with respect to the second gear such that maximum deflection of radially elastic deformation or bearing is established.
Hierdurch kann vermieden werden, dass die radial elastische Verformung bzw. Lagerung, wie sie beispielsweise durch ein Radialfederelement eingerichtet ist, zu groß wird. Mit anderen Worten wird der Radialanschlag unabhängig von der radial elastischen Verformung bzw. Lagerung realisiert.In this way, it can be avoided that the radially elastic deformation or mounting, as is established, for example, by a radial spring element, becomes too great. In other words, the radial stop is realized independently of the radially elastic deformation or storage.
Dabei ist es von Vorteil, wenn das zweite Zahnrad eine erste, sich axial erstreckende Schulter und das Antirasselzahnrad eine zweite, sich axial erstreckende Schulter aufweist, wobei die Schultern den Radialanschlag bilden.It is advantageous if the second gear has a first, axially extending shoulder and the anti-ratchet gear has a second, axially extending shoulder, the shoulders form the radial stop.
Hierdurch kann der Radialanschlag konstruktiv vergleichsweise einfach eingerichtet werden. Vorzugsweise sind die Schultern im Bereich aufeinander zu weisender, radial ausgerichteter Flächen des zweiten Zahnrads bzw. des Antirasselzahnrads ausgebildet.As a result, the radial stop can be structurally set up comparatively easily. Preferably, the shoulders are formed in the region of mutually facing, radially aligned surfaces of the second gear or anti-ratchet gear.
So ist es von besonderem Vorzug, wenn das zweite Zahnrad eine axiale Ausnehmung aufweist, die die erste Schulter bildet.So it is of particular advantage if the second gear has an axial recess which forms the first shoulder.
Eine derartige Ausnehmung lässt sich an einem Zahnrad vergleichsweise einfach vorsehen. Dabei ist die axiale Ausnehmung vorzugsweise radial außerhalb eines ggf. vorgesehenen Ringvorsprunges vorgesehen, an dem sich das Antirasselzahnrad in radialer Richtung abstützt.Such a recess can be comparatively easy to provide on a gear. In this case, the axial recess is preferably provided radially outside of an optionally provided annular projection, on which the anti-ratchet gear is supported in the radial direction.
In entsprechender Weise ist es bevorzugt, wenn das Antirasselzahnrad einen axialen Vorsprung aufweist, der die zweite Schulter bildet.Correspondingly, it is preferred if the anti-ratchet gear has an axial projection forming the second shoulder.
Bei dem in Axialrichtung generell relativ schmalen Antirasselzahnrad lässt sich ein solcher axialer Vorsprung vergleichsweise einfach realisieren.In the anti-ratchet wheel, which is generally relatively narrow in the axial direction, such an axial projection can be realized comparatively easily.
Alternativ ist es jedoch in gleicher Weise denkbar, dass an dem zweiten Zahnrad ein axialer Vorsprung vorgesehen ist, wohingegen an dem Antirasselzahnrad eine axiale Ausnehmung vorgesehen ist.Alternatively, however, it is conceivable in the same way that an axial projection is provided on the second gear, whereas an axial recess is provided on the anti-ratchet gear.
Insgesamt ist es bevorzugt, wenn die durch den Radialanschlag definierte maximale Exzentrizität zwischen dem zweiten Zahnrad und dem Antirasselzahnrad kleiner ist als die sich durch den Eingriff der Antirasselverzahnungen ergebende maximale Exzentrizität.Overall, it is preferable if the maximum eccentricity defined by the radial stop between the second gear and the anti-ratchet gear is smaller than the maximum eccentricity resulting from the engagement of the anti-rattle gears.
Hierdurch kann die durch den Radialanschlag eingerichtete maximale Exzentrizität auf einen Wert eingerichtet werden, der etwas größer ist als die im normalen Betrieb erzielte Exzentrizität, die sich beispielsweise dadurch ergibt, dass das Antirasselzahnrad im Bereich des Zahneingriffs der Antirasselverzahnungen radial aus der ersten Antirasselverzahnung herausgedrückt wird. Die durch den Radialanschlag definierte maximale Exzentrizität kann bspw. kleiner sein als 1 mm, insbesondere als 0,5 mm, und insbesondere kleiner als 0,25 mm. Besonders bevorzugt ist es ebenfalls, wenn die maximale Exzentrizität auf einen Wert zwischen 5–10 mal größer als eine Differenz zwischen der Dicke der Zähne des zweiten Zahnrads und der Dicke der Zähne des Antirasselzahnrads ist.As a result, the maximum eccentricity established by the radial stop can be set to a value slightly greater than the eccentricity achieved during normal operation, which results, for example, from pushing the anti-ratchet wheel radially out of the first anti-rattle toothing in the region of meshing of the anti-rattle teeth. The maximum eccentricity defined by the radial stop can, for example, be less than 1 mm, in particular less than 0.5 mm, and in particular less than 0.25 mm. It is also particularly preferred if the maximum eccentricity is between 5-10 times greater than a difference between the teeth thickness second gear and the thickness of the teeth of the anti-rattle gear is.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Antirasselzahnrad derart angeordnet bzw. ausgebildet, dass zwischen der ersten und der zweiten Antirasselverzahnung ein permanenter Zweiflanken-Wälzeingriff gegeben ist.According to a further preferred embodiment, the anti-rattle toothed wheel is arranged or designed such that a permanent two-flank rolling engagement is provided between the first and the second anti-rattle toothing.
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 Verzahnung vorhanden ist). In diesem Fall ist das Zahnflankenspiel der Antirasselverzahnungen jedoch vorzugsweise kleiner als das Zahnflankenspiel der Verzahnungen.In other words, the first and the second anti-rattle toothing are in rolling engagement such that, for example, always at least one tooth of the second anti-rattle toothing touches the two opposite flanks of a tooth gap of the first anti-rattle toothing. Although it is generally also conceivable that anti-rattle toothing interpret each other so that between them also a certain backlash prevails (as it is usually present in the toothing). In this case, however, the backlash of anti-rattle teeth is preferably smaller than the backlash of the teeth.
Durch den Zweiflanken-Wälzeingriff können zudem Relativbewegungen der Bauteile in Antriebsrichtung in beide Drehrichtungen gedämpft werden.By the two-flank Wälzeingriff also relative movements of the components can be damped in the drive direction in both directions.
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 Verzahnung.In general, the two-flank rolling engagement can be realized in any desired manner, for example by a positive profile displacement and / or the fact that the second anti-rattle toothing has a larger pitch circle diameter than the associated second toothing.
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.However, it is particularly preferred if the teeth of one of the anti-rattle toothings have a tooth thickness which is greater than or equal to the tooth gap of the teeth of the other anti-rattle toothing.
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 Antirasselzahnrad im Bereich des Zahneingriffs der Antirasselverzahnungen in radialer Richtung weggedrückt, und zwar von dem ersten Zahnrad weg bzw. zu dem zweiten Zahnrad hin.In other words, the two-flank rolling engagement is realized by making the backlash between the anti-rattle teeth zero and negative, respectively. If the tooth thickness is greater than the tooth gap, then the anti-ratchet gear is pushed away in the radial direction in the region of the meshing of anti-rattle toothing, from the first gear away and to the second gear out.
Wie oben erwähnt, kann hierdurch eine Reibkraft zwischen dem Antirasselzahnrad und dem zweiten Zahnrad in Antriebsrichtung erhöht werden.As mentioned above, a frictional force between the anti-ratchet gear and the second gear in the driving direction can thereby be increased.
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 Zahnrads, und/oder durch eine entsprechende Profilverschiebung.According to a further preferred embodiment, the tooth thickness of the teeth of one of the anti-rattle toothings is greater by 20 μm to 500 μm, in particular by 50 μm to 250 μm, than the tooth thickness of the teeth of the associated toothed wheel and / or by a corresponding profile displacement.
Diese Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die erste Antirasselverzahnung durch die erste Verzahnung gebildet wird. Durch dieses Zahndickenaufmaß kann erreicht werden, dass beispielsweise die Zahndicke der zweiten Antirasselverzahnung größer ist als die größte Zahnlücke der ersten Antirasselverzahnung, und zwar bei allen Betriebszuständen und allen Randbedingungen (funktionsbedingte, fertigungsbedingte (Toleranzen sowie bei beliebiger thermischer und/oder mechanischer Deformation der Bauteile).This embodiment is particularly advantageous when the first anti-rattle toothing is formed by the first toothing. By this Zahndickenaufmaß can be achieved, for example, that the tooth thickness of the second anti-rattle toothing is greater than the largest tooth gap of the first anti-rattle toothing, under all operating conditions and all boundary conditions (functional, production-related (tolerances and any thermal and / or mechanical deformation of the components) ,
Von besonderem Vorzug ist es ferner, wenn die radiale Auslenkung des Antirasselzahnrads im Bereich des Zahneingriffs mit der ersten Antirasselverzahnung kleiner ist als 500 μm, insbesondere kleiner als 250 μm, besonders bevorzugt kleiner als 150 μm. Die radiale Auslenkung des Antirasselzahnrads im Bereich des Zahneingriffs ist insbesondere kleiner als die maximale Exzentrizität, die durch den Radialanschlag eingerichtet ist.It is furthermore of particular advantage if the radial deflection of the anti-ratchet toothed wheel in the region of the meshing engagement with the first anti-rattle toothing is smaller than 500 μm, in particular smaller than 250 μm, particularly preferably smaller than 150 μm. The radial deflection of the anti-ratchet gear in the region of the tooth engagement is in particular smaller than the maximum eccentricity, which is established by the radial stop.
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 Antirasselzahnrad eingeleiteten Kräfte hinreichend sind, um ein Rasseln oder Klappern der Verzahnungen zu verringern und vorzugsweise zu verhindern.By dimensioning the anti-rattle teeth such that only such a small radial deflection is achieved, the efficiency of the anti-rattle measure can be very high, even if the hereby introduced into the anti-rattle gear forces are sufficient to reduce rattling or rattling of the teeth and preferably to prevent.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt eine Federrate, mit der das Antirasselzahnrad 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.According to a further preferred embodiment, a spring rate with which the anti-rattle toothed wheel is biased in the radial direction or elastically deflectable in the radial direction is in the range of 2 to 100 N / mm, in particular in the range of 5 to 20 N / mm.
Es hat sich gezeigt, dass derartige Federraten zum einen Klemmeffekte verringern können und andererseits der Wirkungsgrad der Antirasselmaßnahme hoch sein kann.It has been found that such spring rates can reduce clamping effects and, on the other hand, the effectiveness of the anti-tampering measure can be high.
Andererseits kann die erwünschte Dämpfungseigenschaft zum Verhindern eines Rasselns der Verzahnung sicher erzielt werden.On the other hand, the desired damping characteristic for preventing rattling of the teeth can be surely achieved.
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 Zahnradpaarungen sind diese Werte entsprechend anzupassen.The above dimensions concerning the tooth thickness, the radial deflection and the spring rate relate to a conventional motor vehicle transmission for passenger cars, in particular to a center distance of the shafts carrying the components in the range of 60 mm to 90 mm and / or to a maximum transmissible via the transmission torque in the range of 150 Nm to 300 Nm. For smaller or larger gear pairings, these values must be adjusted accordingly.
Von besonderem Vorteil ist es ferner, wenn zwischen dem Antirasselzahnrad und dem zweiten Zahnrad ein Radialfederelement angeordnet ist, mittels dessen das Antirasselzahnrad in radialer Richtung elastisch auslenkbar bzw. zu dem ersten Zahnrad hin vorgespannt ist.It is particularly advantageous, if between the anti-ratchet gear and the second Gear a radial spring element is arranged, by means of which the anti-ratchet gear is elastically deflectable in the radial direction or biased toward the first gear.
Hierdurch kann das Drehflankenspiel der Verzahnungen zu 100% ausgeglichen werden, da das Antirasselzahnrad radial in die erste Antirasselverzahnung des ersten Zahnrads eingedrückt werden kann, so dass ein Zahn der zweiten Antirasselverzahnung mit den gegenüberliegenden Flanken von Zähnen der ersten Antirasselverzahnung in Eingriff steht.In this way, the rotational backlash of the teeth can be compensated for 100%, since the anti-rattle gear can be pressed radially into the first anti-rattle toothing of the first gear, so that a tooth of the second anti-rattle toothing with the opposite edges of teeth of the first anti-rattle toothing is engaged.
Das Radialfederelement kann als ringförmiges Wellfederelement ausgebildet sein, kann jedoch auch als „Coil”-Feder oder als Gummifeder ausgebildet sein.The radial spring element may be formed as an annular wave spring element, but may also be designed as a "coil" spring or as a rubber spring.
Das Radialfederelement kann dabei ferner die Funktion des Reibeingriffes zwischen dem Antirasselzahnrad und dem zweiten Zahnrad erfüllen, sofern auch der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung realisiert wird.The radial spring element can also fulfill the function of the frictional engagement between the anti-ratchet gear and the second gear, provided that the second aspect of the present invention is realized.
Es ist bevorzugt, wenn das Radialfederelement als Ringfeder aus einem elastisch verformbaren Material wie Federstahl hergestellt ist.It is preferred if the radial spring element is produced as an annular spring made of an elastically deformable material such as spring steel.
Bei Verwendung von Federstahl für das Radialfederelement kann die Zahnradpaarung über weite Temperaturbereiche (insbesondere auch bei sehr tiefen oder sehr hohen Temperaturen wie sie im Kraftfahrzeug üblich sind) zuverlässig eine Antirasselwirkung erzeugen.When using spring steel for the radial spring element, the gear pairing over wide temperature ranges (especially at very low or very high temperatures as they are common in motor vehicles) reliably produce an anti-rattle effect.
Ferner kann der Federring in Umfangsrichtung geschlossen sein, ist jedoch vorzugsweise in Umfangsrichtung an einer Stelle unterbrochen, insbesondere, um die Montage in einer Radialnut des zweiten Zahnrads zu erleichtern.Further, the spring ring may be circumferentially closed, but is preferably interrupted in the circumferential direction at one point, in particular to facilitate mounting in a radial groove of the second gear.
Ein Radialfederelement aus Stahl hat ferner den Vorteil, die Schmierstoffverträglichkeit besser ist als beispielsweise bei O-Ringen. Das Gleiche gilt hinsichtlich der Alterungsbeständigkeit.A steel radial spring element also has the advantage that the lubricant compatibility is better than, for example, O-rings. The same applies with regard to aging resistance.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Antirasselzahnrad einen Radialfederabschnitt auf und stützt sich radial an dem zweiten Zahnrad ab, so dass das Antirasselzahnrad selbst in radialer Richtung elastisch auslenkbar bzw. zu dem ersten Zahnrad hin vorgespannt ist.According to a further embodiment, the anti-rattle toothed wheel has a radial spring section and is supported radially on the second toothed wheel, so that the anti-ratchet toothed wheel is elastically deflectable or biased toward the first toothed wheel itself in the radial direction.
Die Funktion des Radialfederabschnittes ist dabei im Wesentlichen die Gleiche wie jene des separaten Radialfederelementes. Die beiden Ausführungsformen können auch miteinander kombiniert sein.The function of the radial spring section is essentially the same as that of the separate radial spring element. The two embodiments can also be combined with each other.
Bei Ausbildung des Antirasselzahnrads mit einem Radialfederabschnitt kann jedoch die Teileanzahl der Zahnradpaarung verringert werden.When forming the anti-ratchet gear with a radial spring portion, however, the number of parts of the gear pair can be reduced.
Obgleich es generell bevorzugt ist, das Antirasselzahnrad und das zweite Zahnrad über einen Reibeingriff in Antriebsrichtung miteinander zu verbinden (s. u.), kann das Antirasselzahnrad auch in Antriebsrichtung formschlüssig mit dem zweiten Zahnrad verbunden sein.Although it is generally preferred to connect the anti-ratchet gear and the second gear via a frictional engagement in the drive direction (see below), the anti-ratchet gear may also be positively connected to the second gear in the drive direction.
Bei dieser Ausführungsform kann es von Vorteil sein, wenn das Antirasselzahnrad selbst in Antriebsrichtung eine gewisse Elastizität zwischen der zweiten Antirasselverzahnung und dem Lageabschnitt des Antirasselzahnrads aufweist, um Schwingungsanregungen in Antriebsrichtung dämpfen zu können.In this embodiment, it may be advantageous if the anti-rattle gear even in the drive direction has a certain elasticity between the second anti-rattle toothing and the locating portion of the anti-rattle toothed wheel in order to damp vibration excitations in the drive direction.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an dem zweiten Zahnrad ein axial vorstehender Ringvorsprung ausgebildet, der dem Antirasselzahnrad zugewandt ist.According to a further preferred embodiment, an axially protruding annular projection is formed on the second gear, which faces the anti-ratchet gear.
Der Ringvorsprung kann beispielsweise als Führungsmittel zur Führung des Antirasselzahnrads in Antriebsrichtung verwendet werden. Der Ringvorsprung kann jedoch auch noch weitere Funktionen besitzen.The annular projection can be used for example as a guide means for guiding the anti-ratchet gear in the drive direction. However, the annular projection may also have other functions.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Antirasselzahnrad seitlich neben dem zweiten Zahnrad angeordnet ist.Furthermore, it is advantageous if the anti-ratchet gear is arranged laterally next to the second gear.
Dies vereinfacht die Konstruktion, wobei unter einer Anordnung seitlich neben dem zweiten Zahnrad auch verstanden werden soll, dass das Antirasselzahnrad auf einem axial vorstehenden Ringvorsprung des zweiten Zahnrads geführt ist. Besonders bevorzugt ist es dabei jedoch, wenn die Antirasselverzahnungen seitlich neben den Verzahnungen angeordnet sind.This simplifies the construction, wherein an arrangement laterally next to the second gear should also be understood to mean that the anti-ratchet gear is guided on an axially projecting annular projection of the second gear. However, it is particularly preferred in this case if the anti-rattle toothings are arranged laterally next to the toothings.
Das Antirasselzahnrad kann aus einem beliebigen geeigneten Material, wie z. B. Stahl, hergestellt sein.The anti-rattle gear can be made of any suitable material, such. As steel, be made.
Es ist jedoch insgesamt vorteilhaft, wenn das Antirasselzahnrad aus Kunststoff hergestellt ist.However, it is generally advantageous if the anti-rattle gear is made of plastic.
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.As a plastic, for example, polyamide can be used, which has a high strength and rigidity and a very good chemical resistance. Furthermore, polyamide has a high resistance to wear and good sliding properties.
Die mechanischen Eigenschaften lassen sich durch Faserverbunde mit Glas- oder Kohlefasern anpassen, insbesondere um die Wasseraufnahme zu senken.The mechanical properties can be adapted by fiber composites with glass or carbon fibers, in particular to reduce the water absorption.
Vorzugsweise werden Additive auf Polyolefin-Basis hinzugegeben, um eine hohe Schlagfähigkeit zu gewährleisten. Preferably, polyolefin-based additives are added to ensure high impact resistance.
Ferner kann das Antirasselzahnrad aus Kunststoff kostengünstig hergestellt werden. Zudem ist es möglich, das Antirasselzahnrad aus Kunststoff mit relativ hoher Präzision zu fertigen, so dass das Zahnflankenspiel zwischen den Antirasselverzahnungen geringer ausgebildet sein kann als das Zahnflankenspiel zwischen den Verzahnungen.Furthermore, the anti-rattle gear made of plastic can be produced inexpensively. In addition, it is possible to manufacture the anti-rattle gear made of plastic with relatively high precision, so that the backlash between the anti-rattle teeth can be made smaller than the backlash between the teeth.
Daher ist es bevorzugt, wenn das Antirasselzahnrad mit einer höheren Präzision gefertigt ist als das zweite Zahnrad.Therefore, it is preferable that the anti-rattle gear is manufactured with a higher precision than the second gear.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die zweite Antirasselverzahnung und/oder die erste Antirasselverzahnung Zähne auf, die in Antriebsrichtung elastisch verformbar sind.According to a further preferred embodiment, the second anti-rattle toothing and / or the first anti-rattle toothing have teeth which are elastically deformable in the drive direction.
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.In this way, when the anti-rattle teeth have a backlash, noises that may occur according to the second aspect when turning over the anti-rattle teeth can be damped. However, the elastic deformability of the teeth in the drive direction can be useful even in a two-flank rolling engagement between the anti-rattle teeth according to the first aspect, and for the reasons mentioned above.
Bevorzugt ist es ferner, wenn die zweite Antirasselverzahnung Zähne aufweist, die vom Zahnkopf aus mit radialen Schlitzen ausgebildet sind.It is further preferred if the second anti-rattle toothing has teeth which are formed by the tooth head with radial slots.
Auf diese Weise kann die elastische Verformbarkeit auch bei relativ steifen Kunststoffen (oder sonstigen Werkstoffen des Antirasselzahnrads, wie z. B. Stahl) erhöht werden.In this way, the elastic deformability can be increased even with relatively stiff plastics (or other materials of anti-ratchet gear, such as steel).
Die erste Antirasselverzahnung ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform an dem ersten Zahnrad ausgebildet.The first anti-rattle toothing is formed according to a preferred embodiment of the first gear.
Hierdurch kann die Teileanzahl verringert werden.As a result, the number of parts can be reduced.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die erste Antirasselverzahnung mit der ersten Verzahnung ausgerichtet ist, insbesondere in axialer Richtung. Mit anderen Worten können hierbei Zähne der ersten Verzahnung mit Zähnen der ersten Antirasselverzahnung ausgerichtet sein.It is preferred if the first anti-rattle toothing is aligned with the first toothing, in particular in the axial direction. In other words, in this case teeth of the first toothing can be aligned with teeth of the first anti-rattle toothing.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die erste Antirasselverzahnung Teil der ersten Verzahnung ist.Furthermore, it is advantageous if the first anti-rattle toothing is part of the first toothing.
Bei dieser Ausführungsform ist die erste Verzahnung generell breiter ausgebildet als die zweite Verzahnung, wobei der axial überstehende Teil der ersten Verzahnung die erste Antirasselverzahnung bildet.In this embodiment, the first toothing is generally wider than the second toothing, wherein the axially projecting part of the first toothing forms the first anti-rattle toothing.
Auf diese Weise kann das erste Zahnrad kostengünstig gefertigt werden.In this way, the first gear can be manufactured inexpensively.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die erste Antirasselverzahnung an einem Gegenbauteil ausgebildet, das an dem ersten Zahnrad starr festgelegt ist.According to an alternative embodiment, the first anti-rattle toothing is formed on a mating component, which is rigidly fixed to the first gear.
Bei dieser Ausführungsform können die Antirasselverzahnungen von der Geometrie und/oder von der Materialauswahl her ideal aufeinander abgestimmt werden.In this embodiment, the anti-rattle teeth can be ideally matched to one another based on the geometry and / or the material selection.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn das Gegenbauteil seitlich neben dem ersten Zahnrad angeordnet ist.It is particularly advantageous if the counter component is arranged laterally next to the first gear.
Die obige Aufgabe wird gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung gelöst durch eine Zahnradpaarung aus einem ersten Zahnrad mit einer ersten Verzahnung und einem zweiten Zahnrad mit einer zweiten Verzahnung, die mit der ersten Verzahnung in Eingriff steht, um über die Verzahnungen eine Antriebskraft in einer Antriebsrichtung übertragen zu können, wobei dem ersten Zahnrad ferner eine erste Antirasselverzahnung zugeordnet ist, wobei an dem zweiten Zahnrad ein Antirasselzahnrad befestigt ist, das gegenüber dem zweiten Zahnrad in Antriebsrichtung versetzbar gelagert ist und eine zweite Antirasselverzahnung aufweist, die mit der ersten Antirasselverzahnung in Eingriff steht, wobei das Antirasselzahnrad in radialer Richtung beweglich in Bezug auf das zweite Zahnrad gelagert ist, wobei ein Radialanschlag eine Relativbewegung des Antirasselzahnrads in radialer Richtung in Bezug auf das zweite Bauteil so begrenzt,k dass eine maximale Auslenkung eingerichtet wird, wobei das Antirasselzahnrad so elastisch verformbar ausgebildet und/oder in radialer Richtung elastisch gelagert ist, dass es im Bereich des Zahneingriffes mit der ersten Antirasselverzahnung in radialer Richtung von dem ersten Zahnrad weg gedrückt wird, wobei der Raidalanschlag über den Umfang des zweiten Zahnrades einen einheitlichen Radius aufweist, und wobei dem zweiten Zahnrad und dem Antirasselzahnrad jeweils ein Reibabschnitt zugeordnet ist, die mittelbar oder unmittelbar in Reibeingriff miteinander stehen.The above object is achieved according to the second aspect of the invention by a gear pair of a first gear with a first toothing and a second gear with a second toothing, which is in engagement with the first toothing to transmit a driving force in a drive direction via the toothings to the first gear further associated with a first anti-rattle toothing, wherein on the second gear anti-ratchet gear is mounted, which is mounted relative to the second gear displaceable in the drive direction and a second anti-rattle toothing, which is in engagement with the first anti-rattle toothing, wherein the anti-ratchet gear is movably supported in the radial direction with respect to the second gear, wherein a radial stop limits relative movement of the anti-ratchet gear in the radial direction with respect to the second component such that maximum deflection is established, the anti-ratchet gear so elastically deformable formed and / or is elastically mounted in the radial direction that it is pressed away in the radial direction of the first gear in the region of the meshing with the first anti-rattle toothing, wherein the Raidalanschlag over the circumference of the second gear has a uniform radius, and wherein the second gear and the anti-ratchet gear each having a friction portion is assigned, which are indirectly or directly in frictional engagement with each other.
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 ein Zahnflankenspiel zwischen den zugeordneten Verzahnungen.According to the second aspect, a two-flank rolling engagement between the anti-rattle gears is not required. However, it is preferred if a backlash between the anti-rattle teeth is smaller than a backlash between the associated teeth.
Die Zahnradpaarungen gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung lassen sich mit den Merkmalen der Zahnradpaarungen des ersten Aspektes der Erfindung kombinieren, soweit vorliegend nichts anderes erwähnt ist. The gear pairings according to the second aspect of the invention can be combined with the features of the gear pairs of the first aspect of the invention, unless otherwise mentioned herein.
Dadurch, dass das zweite Zahnrad und das Antirasselzahnrad in Reibeingriff miteinander stehen, wird das Antirasselzahnrad von dem zweiten Zahnrad 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 Zahnrads von einer Schubflanke (auch als Rückflanke oder als nicht arbeitende Flanke bezeichenbar) des angetriebenen Zahnrads lösen und sogar bis zur gegenüberliegenden Flanke umschlagen (aufgrund des generell vorhandenen Zahnflankenspiels zwischen den Verzahnungen). Die Relativbewegung zwischen den zwei Zahnrädern wird dabei mittels des Antirasselzahnrads bzw. des Reibeingriffes zwischen dem Antirasselzahnrad und dem zweiten Zahnrad verzögert bzw. gedämpft.Characterized in that the second gear and the anti-ratchet gear are in frictional engagement with each other, the anti-rattle gear is taken by the second gear in the stationary state, without effect-reducing tension effects occur. In the case of a vibration excitation, starting from the steady state, the trailing edge (also referred to as leading edge or as working edge) of the driving gear from a thrust edge (also referred to as trailing edge or as non-working edge) of the driven gear solve and even to Turn over the opposite flank (due to the generally existing backlash between the teeth). The relative movement between the two gears is delayed or damped by means of the anti-ratchet gear or the friction engagement between the anti-ratchet gear and the second gear.
Dabei ist das Zahnflankenspiel zwischen den Antirasselverzahnungen vorzugsweise geringer als das Zahnflankenspiel zwischen den Verzahnungen. Wenn das Zahnflankenspiel zwischen den Antirasselverzahnungen größer Null ist, kann hierdurch erreicht werden, dass bei einer Verzögerung des antreibenden Zahnrads zunächst die zweite Antirasselverzahnung umschlägt (aufgrund des kleineren Zahnflankenspiels). Während des weiteren Verlaufes der Bewegung des antreibenden Zahnrads in Richtung zur Gegenflanke wird diese Bewegung dann aufgrund des Reibeingriffes zwischen dem zweiten Zahnrad und dem Antirasselzahnrad verzögert. Hierdurch kann erreicht werden, dass das zweite Zahnrad beim Umschlagen nicht oder jedenfalls mit einer geringeren Relativgeschwindigkeit auf das erste Zahnrad umschlägt. Da die Antirasselverzahnungen 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.The backlash between the anti-rattle teeth is preferably less than the backlash between the teeth. If the backlash between the anti-rattle teeth is greater than zero, it can be achieved that, with a delay of the driving gear, the second anti-rattle toothing initially turns over (due to the smaller backlash). During the further course of the movement of the driving gear toward the counter flank, this movement is then delayed due to the frictional engagement between the second gear and the anti-ratchet gear. In this way it can be achieved that the second gear does not turn over during handling or at least with a lower relative speed to the first gear. Since the anti-rattle toothing here in normal operation, so for example under train or thrust, not constantly engaged or preferably are not braced against each other, by the anti-rattle measures according to the present invention, no secondary tonal noise generated such. B. howling.
Das Zahnflankenspiel zwischen den Antirasselverzahnungen kann jedoch auch bei dem zweiten Aspekt der Erfindung Null sein, so dass ein Zweiflankenwälzkontakt erzielt wird.However, the backlash between the anti-rattle teeth can be zero even in the second aspect of the invention, so that a two-flank rolling contact is achieved.
Auf diese Weise kann eine gewünschte Reibwirkung gut eingestellt werden.In this way, a desired friction effect can be well adjusted.
Der Antirasselmechanismus der erfindungsgemäßen Zahnradpaarung 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 Antirasselzahnrad und dem zweiten Zahnrad wirken. Da das Antirasselzahnrad 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.The anti-rattle mechanism of the gear pairing according to the invention is not a gear in mechanical engineering sense but a support mechanism for retaining or decelerating or damping the otherwise backlash in the rotational backlash and forth toothings. The anti-rattle measure is characterized by a high efficiency, since the mechanism acts only in the swinging (folding) of the teeth, but otherwise only internal forces between the anti-ratchet gear and the second gear act. Since the anti-rattle toothed wheel can be designed to be relatively narrow (for example in the range from 0.5 to 8 mm, in particular from 1 to 5 mm), there are also no significantly increased churning losses.
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 überdruckt. Da der Mechanismus auch hierbei nur während der Phase des Umschlagens der Verzahnungen in Wirkung tritt, ergeben sich hierdurch keine Verschlechterungen beim Wirkungsgrad.The anti-rattle mechanism can be provided with low weight and at low cost. Noise such as howling is not generated. When load changes (ie low-frequency turnover) the anti-rattle mechanism is overprinted. Since the mechanism in this case only during the phase of turning over the gears in effect, this results in no deterioration in the efficiency.
Im Gegensatz zu Maßnahmen des Standes der Technik sind bei dem zweiten Aspekt der Erfindung das Antirasselzahnrad und das zweite Zahnrad in Antriebsrichtung gegeneinander beweglich. Da das Antirasselzahnrad und das zweite Zahnrad über den Reibgriff in einer Wirkbeziehung stehen, kann folglich die Freiflugphase der Verzahnungen beim Umschlagen minimiert werden, insbesondere dann, wenn das Zahnflankenspiel zwischen den Antirasselverzahnungen kleiner ist als das Zahnflankenspiel zwischen den Verzahnungen.In contrast to prior art measures, in the second aspect of the invention, the anti-ratchet gear and the second gear are movable toward each other in the drive direction. Since the anti-rattle gear and the second gear on the friction grip in an operative relationship, thus the free flight phase of the teeth can be minimized when turning, especially when the backlash between the anti-rattle teeth is smaller than the backlash between the teeth.
Die erste und die zweite Antirasselverzahnung treten nach der Art von Verzahnungen formschlüssig miteinander in Eingriff. Die Antirasselverzahnungen müssen jedoch bei dem zweiten Aspekt der Erfindung in der Regel keine Evolventenverzahnungen wie die Verzahnungen 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.The first and the second anti-rattle toothing come into positive engagement with each other according to the type of toothing. However, in the second aspect of the invention, the anti-rattle gears are generally not required to be involute gears such as the gears. Rather, the contour of the teeth of the anti-rattle teeth can be profiled spherical or convex. Ideally, the teeth of the anti-rattle teeth are in one point or in a line. Any profile pairings (convex-convex, plano-convex or convex-plan) are conceivable.
Während das Antirasselzahnrad bei dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bevorzugt in Reibeingriff mit dem zweiten Zahnrad steht (also im stationären Zustand im Reibschluss in Antriebsrichtung mit dem zweiten Zahnrad verbunden ist), ist es in einer alternativen Ausführungsform des ersten Aspektes in der Erfindung auch möglich, das Antirasselzahnrad in Antriebsrichtung formschlüssig mit dem zweiten Zahnrad zu verbinden.While in the second aspect of the present invention the anti-ratchet gear is preferably in frictional engagement with the second gear (ie frictionally engaged with the second gear in the stationary state in the drive state), in an alternative embodiment of the first aspect it is also possible in the invention to to connect the anti-ratchet gear in the drive direction positively to the second gear.
Bei dieser Ausführungsform kann die Antirassel-Eigenschaft des Antirasselzahnrads im Wesentlichen über die radiale und/oder tangentiale Elastizität des Antirasselzahnrads realisiert werden. In this embodiment, the anti-rattle property of the anti-rattle gear can be realized substantially via the radial and / or tangential elasticity of the anti-rattle gear.
Dabei versteht sich ferner, dass auch bei dieser Ausführungsform, wie auch bei allen übrigen vorstehenden Ausführungsformen, die Antirasselverzahnung des Antirasselzahnrads auch in Antriebsrichtung (also tangential) elastisch ausgebildet sein kann, um Relativbewegungen des ersten und des zweiten Bauteiles zu dämpfen.It is further understood that also in this embodiment, as well as in all other preceding embodiments, the anti-rattle toothing of anti-ratchet gear in the drive direction (ie tangential) may be formed elastically to dampen relative movements of the first and second component.
Insgesamt ist ergänzend folgendes anzumerken: Angestrebt wird eine möglichst 100%-ige Spieleliminierung durch das Antirasselzahnrad, 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.Overall, the following is to be noted: The aim is as 100% clearance as possible by the anti-rattle gear, preferably with small forces (about up to 50 N, in particular up to 30 N and more preferably up to 10 N) and small ways (especially smaller 20 microns, preferably about 2-4 microns) is pressed into the Gegenzahnradlücke. The rolling effects of circumferential gears are not hindered, tonal and other stochastic noise effects, especially rattles are avoided or at least significantly reduced.
Wichtig sind daher folgende Aspekte:The following aspects are therefore important:
• Die Anwendung kann bei beliebigen umlaufenden abwälzenden Außen- oder Innenverzahnungen angewendet werden, also Stirnradgetriebe, Planetengetriebe • The application can be applied to any circumferential rolling external or internal gears, ie spur gear, planetary gear
• Die Anwendung kann auch bei beliebigen Spline-Verzahnungen angewendet werden, etwa Kupplungsspline/Steckverzahnungen,• The application can also be used with any spline toothing, such as coupling splines / splines,
• Die Anwendung kann auch bei beliebigen Klauenverzahnungen zum Einsatz kommen• The application can also be used with any dog teeth
• 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 Antirasselzahnrades (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.• The application can also be used in general with any shaft-hub connections, for example as a supplement or replacement of the feather key. Their disadvantage is that it is always game-afflicted. This is disadvantageous in the case of oscillation of one or the other component of the shaft-hub connection, since due to the play / nonlinearities, impact effects / rattling can occur. So if, for example, instead of the classical feather key after the type of anti-ratchet (or micro gear), such as a tooth as extreme simplification of the micro gear, radially and / or tangentially elastic pressed into the mating tooth gap or keyway of the Gegenbauteiles (shaft or hub), it can not Rattle effects can occur or they can be alleviated.
• Die Kräfte des Mikrozahnrades können vorzugsweise so erzeugt werden, dass das Antirasselzahnrad (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, Hydraulik, Pneumatik etc erzeugt werden, auch wenn vorliegend nur die Variante der Federelastizität vorstellt wird.The forces of the micro gear can preferably be generated so that the anti-ratchet gear (micro gear) is pressed with two flank rolling engagement due to its thicker teeth opposite the largest mating gear gap radially elastic in the mating gear gap. The forces applied for this purpose can generally be generated arbitrarily by magnetism, spring force, hydraulics, pneumatics, etc., even if only the variant of spring elasticity is presented here.
Die Anordnung des Antirasselzahnrads (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.The arrangement of the Antirasselzahnrads (micro gear) can be done at Geradverzahnungen arbitrarily on one or the other or both sides of the mother gear simultaneously. In helical gears can be depending on the direction of the helix angle preferential sides of the axial arrangement, such as one or the other side of the nut gear. Because in this case, the micro gear could be either pressed axially on the nut gear or pushed away from this as a result of the resulting superimposition of forces. Overall, however, the executed constructions are preferably to be dimensioned so that, no matter what forces act, the effect of rattling is suppressed as 100% as possible, the radial and / or Tangentialscherelastizität is given and / or the micro gear non-positively or positively in position remains unintentionally pressed axially against the nut gear or pushed away from it. In some designs made it may be that there is no free choice of the arrangement of the micro gear on any face of the nut gear. If an unfavorable position of the microgear thus results in such constraints, and thus also unfavorable superpositions of forces, then suitable constructions are to be selected, such as support rims, spring washers, etc., so that the microgear is not unintentionally pushed axially away from the nut gear.
Das Antirasselzahnrad 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 Antirasselzahnrad mit geringem Gewicht ausgebildet werden.The anti-ratchet gear is preferably designed as a ring element. Preferably, the ratio of outer diameter to inner diameter of the ring element is in the range of 100: 50 to 100: 95, in particular in the range of 100: 60 to 100: 85, in particular in the range of 100: 70 to 100: 80. As a result, the anti-rattle gear can be formed with a low weight.
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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:
Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen mechanischen Zahnradpaarung ist in
Die Zahnradpaarung
Zum Verhindern von Rasselgeräuschen ist die Zahnradpaarung
Die erste Antirasselverzahnung
Das Antirasselzahnrad
Das Antirasselzahnrad
Die Form der Nuten
Die zweite Antirasselverzahnung
Bevorzugt kann zwischen dem Radialfederelement
Alternativ kann das Radialfederelement
Zur Begrenzung der relativen Radialbewegung des Antirasselzahnrads
Da aufgrund des Herausdrückens des Antirasselzahnrads
Der Radialanschlag
Während das Antirasselzahnrad
Obgleich es aus konstruktionstechnischen Gründen bevorzugt ist, wenn eine axiale Ausnehmung
In
In
Die in
In
In
In den
Die Darstellungen der
Das Losrad
Die Verzahnungen
Das Zahnflankenspiel
Derartige Verzahnungen sind allgemein bekannt. Aufgrund des Zahnflankenspiels
Insbesondere können solche hochfrequenten Anregungen bei Verwendung einer solchen Zahnradpaarung
Das Antirasselzahnrad
Sofern sich aufgrund einer höherfrequenten Anregung die Schubflanke
Aufgrund der höherfrequenten Anregung wird das Festrad
Auf diese Weise können Rasselgeräusche, wie sie bei herkömmlichen Zahnradpaarungen auftreten, effizient verringert werden. In this way, rattle noise, as they occur in conventional gear pairings, can be reduced efficiently.
Das Antirasselzahnrad
Bei der Rückbewegung des Festrades
In
Da das Antirasselzahnrad
Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Antirasselzahnrad
In
Die Antirasselverzahnung
Die Zähne der zweiten Antirasselverzahnung
Die Antirasselverzahnungen
Die oben beschriebenen Ausführungsformen von Zahnradpaarungen erfüllen wenigstens einen der folgenden Vorteile:
Das Rasselproblem an einer spielbehafteten Zahnradpaarung wird durch nur ein Zahnrad in einer Ebene gelöst.The above-described embodiments of gear pairings fulfill at least one of the following advantages:
The problem of rattle on a gear pair with play is solved by only one gear in one plane.
Ein Spielausgleich erfolgt entweder durch eine Profilverschiebung, durch dickere Zähne der Antirasselverzahnung
Dem Antirasselzahnrad
Bei der Verwendung von Metall für das Antirasselzahnrad ist anstelle von Stahl auch die Verwendung von Aluminium (oder einem anderen Leichtmetall) denkbar. Bei einer Ausführungsform ist das Antirasselzahnrad
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 a gearbox with a plurality of sets of wheels, an anti-rattle measure is preferably formed on at least one, preferably each of the wheel sets, as above. In this case, it is preferable if the drive train in which the transmission is used has no dual-mass flywheel on the output side of the internal combustion engine. For this case, it is preferred if not only the wheelsets are formed with a anti-rattle measure, as described above, but also if rattle vibrations of the synchronizer rings are reduced in the transmission, for example by clipping corrugated springs between the coupling body and synchronizer ring.
In den
In
Bei dem Antriebsstrang
Bei dem Antriebsstrang
Hinsichtlich der Dimensionierung der erfindungsgemäßen Zahnradpaarungen 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.With regard to the dimensioning of the gear pairs according to the invention, the following should also be noted. In each application, the dimensions or geometries according to the required physical principles of action are each individually determined by usable calculation approaches and - if they are not sufficiently known or existed - by empirical experiment votes exactly so that the required function of the function carrier / components in each conceivable functional case full and as desired - as described above - is met.
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 Zahnradpaarung 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 Zahnradpaarung beeinflussen. Vereinfacht ausgedrückt gilt also: doppelte Drehzahl, oder doppelte Amplitude der Winkelbeschleunigung oder doppeltes Massenträgheitsmoment des durch die Zahnradpaarung 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.The named numerical values apply in particular to a manual transmission of a passenger vehicle with a displacement of 1.6 liters and a maximum transmittable torque of 217 Nm. The main axle is between drive shaft and secondary shaft 72 mm. Any other interpretation of the gear pairing must be individually re-tuned. It is approximately true that the parameters speed, amplitude of the angular acceleration and moments of inertia in a rational ratio linearly affect these named forces and spring stiffness of the gear pair. To put it in simple terms: double speed, or double the amplitude of the angular acceleration or double the mass moment of inertia of the loose part to be prevented by the gear pairing on rattling and rattling must be achieved with a doubling of the spring forces and stiffnesses. Conversely, the same applies to halving the named parameters. For the tooth thickness widening of the micro gear (at least in the first aspect of the invention) is generally independent of the size and design of the transmission: The tooth thickness of the micro gear must always be greater than ever occurring by manufacturing variations, thermal expansion or mechanical deformation tooth gap of the counter wheel, so always it is certainly ensured that the two-flank gear pairing of the micro gear eliminates any backlash to the mating gear by 100%.
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