DE10200938A1

DE10200938A1 - Automatic control of degree of backlash of gears for machine or vehicle transmission involves ring on pinion shaft engaging flat surface on crown wheel

Info

Publication number: DE10200938A1
Application number: DE2002100938
Authority: DE
Inventors: Eugen Bochskanl; Gordon Weis; Thomas Hengesbach
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-01-12
Filing date: 2002-01-12
Publication date: 2003-07-24

Abstract

The shaft (2) carrying the pinion (3) is rigidly mounted on bearings (6,7) which prevent sideways motion. The crown wheel (5) is mounted on bearings (12,13) which allow axial motion as well as rotation and has teeth (4) which mesh with the teeth of the pinion. A ring (10) on the pinion shaft engages a flat surface (11) on the crown wheel to limit the forward movement of the crown wheel. The crown wheel is pushed forward by a ring piston (16) in an annular groove (15) in a bearing and cylinder block (14). Oil is fed under pressure from an inlet (20) via a non-return valve (19).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnradgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The present invention relates to a gear transmission according to the Preamble of claim 1.

Zur Erzielung einer optimalen Getriebelebensdauer muss jede Zahnradpaarung ein bestimmtes Zahnspiel aufweisen. Bei herkömmlichen Stirnradverzahnungen ist das Zahnspiel primär durch den Achsabstand definiert. Bei "Winkelverzahnungen", d. h. bei Verzahnungen, bei denen die Achsen der miteinander kämmenden Zahnräder schräg zueinander verlaufen, wie bei Kegel-/Tellerradverzahnungen, wird das Zahnspiel üblicherweise durch Beilag- bzw. Distanzscheiben einjustiert, was mit erheblichem Aufwand verbunden ist. In order to achieve an optimal gear life, each Gear pairing have a certain backlash. With conventional Helical gear toothing is the backlash primarily due to the center distance Are defined. With "angular gears", i.e. H. for gears where the Axes of the meshing gears at an angle to each other the tooth play will run as with bevel / ring gear teeth usually adjusted by washers or spacers, what with considerable effort is involved.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zahnradgetriebe zu schaffen, bei dem das Zahnspiel in einfacher Weise einstellbar ist. The object of the invention is to provide a gear transmission in which Tooth play is easily adjustable.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. This object is solved by the features of claim 1. Advantageous refinements and developments of the invention are the See subclaims.

Das Grundprinzip der Erfindung besteht in einem Zahnradpaar, bei dem zumindest eines der beiden Zahnräder verschieblich angeordnet ist und durch eine "Andrückeinrichtung" in eine vordefinierte Position gedrückt wird, so dass sich ein konstruktiv vorgegebenes Zahnspiel einstellt. Vereinfacht ausgedrückt wird das eine Zahnrad in Richtung des anderen Zahnrads gegen ein "Anschlagelement" gedrückt, das eine bestimmte Relativstellung der beiden Verzahnungen, d. h. ein bestimmtes Zahnspiel sicherstellt. The basic principle of the invention consists in a gear pair in which at least one of the two gears is slidably disposed and is pressed into a predefined position by a "pressing device", so that there is a constructively specified tooth play. simplified one gear is expressed in the direction of the other gear pressed against a "stop element" that a certain relative position of the two gears, d. H. ensures a certain tooth play.

Die Erfindung ist ganz allgemein zur automatischen Einstellung der Relativposition zweier Wälzpartner geeignet. Sie ist sowohl bei Zahnradpaaren mit parallelen Drehachsen anwendbar als auch bei "Winkeltrieben", d. h. Zahnrädern, deren Drehachsen schräg zueinander verlaufen bzw. deren Drehachsen einander schneiden. Die Einstellung der Relativposition der Zahnräder kann beispielsweise hydraulisch erfolgen. The invention is very general for automatic adjustment of the Relative position of two rolling partners suitable. She is both at Gear pairs with parallel axes of rotation applicable as well "Angular drives", i.e. H. Gears whose axes of rotation are oblique to each other run or their axes of rotation intersect. The setting of the Relative position of the gears can be done hydraulically, for example.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Winkeltrieb mit einem geradverzahnten Stirnradritzel und einem damit kämmenden Tellerrad vorgesehen. Das Tellerrad weist eine Kronenradverzahnung auf, die so gestaltet ist, dass sie einwandfrei mit dem geradverzahnten Stirnradritzel kämmt. Das Ritzel weist also eine kostengünstig herstellbare Evolventenverzahnung (Standardverzahnung) auf. Zur Sicherstellung eines einwandfreien Laufs ist ein vorgegebenes Zahnspiel erforderlich. Das Zahnspiel kann allein durch die axiale Stellung des Tellerrades eingestellt werden. According to a development of the invention, an angular drive with a straight-toothed spur gear and a meshing ring gear intended. The ring gear has a crown gear toothing, so is designed to work perfectly with the spur gear spur gear combs. The pinion thus has an inexpensive to produce Involute toothing (standard toothing). To ensure one a perfect tooth play is required for perfect running. The Backlash can only be set by the axial position of the ring gear become.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Tellerrad über Nadellager axial verschieblich im Getriebe gelagert und wird über die "Andrückeinrichtung" gegen ein Anschlagelement gedrückt. Dabei liegt eine der beiden Stirnseiten des Tellerrads gleitend an dem Andrückelement an. Im Betrieb entsteht somit zwischen der Stirnseite des Tellerrads und dem Andrückelement Gleitreibung. Zur Minimierung der Gleitreibung und zur Erzielung einer hohen Lebensdauer weisen das Andrückelement und die "Kontaktfläche" am Tellerrad eine entsprechend hohe Oberflächenqualität auf. Vorzugsweise sind sie geschliffen und poliert. According to a development of the invention, the ring gear is over needle bearings axially displaceable in the gearbox and is on the "Pressing device" pressed against a stop element. One of the two lies End faces of the ring gear sliding on the pressing element. Operational thus arises between the face of the ring gear and the Pressure element sliding friction. To minimize sliding friction and Achieving a long service life show the pressure element and "Contact surface" on the ring gear has a correspondingly high surface quality on. They are preferably ground and polished.

Die Andrückeinrichtung kann eine Hydraulikeinrichtung sein. Vorzugsweise ist ein hydraulisch betätigbarer Ringkolben vorgesehen, der das Tellerrad von der "Rückseite" her gegen auf der "Vorderseite" des Tellerrads angeordnete Anschlagelement drückt. Zur Beaufschlagung des Hydraulikkolbens ist ein Ölanschluss vorgesehen, der z. B. an einen Motoröl- bzw. Getriebeölkreislauf angeschlossen sein kann. The pressing device can be a hydraulic device. Preferably a hydraulically actuated ring piston is provided, which the ring gear from the "back" towards the "front" of the ring gear arranged stop element presses. To apply the Hydraulic piston an oil connection is provided, the z. B. to an engine oil or gear oil circuit can be connected.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Ölanschluss und dem Hydraulikkolben ein Rückschlagventil angeordnet. Das Rückschlagventil stellt einen bestimmten Mindestöldruck am Hydraulikkolben sicher. Insbesondere verhindert es bei einem vorübergehenden Abfall des Motor- bzw. Getriebeöldrucks, dass sich dies unmittelbar auf ein "Nachlassen" der Andrückkraft am Tellerrad auswirkt. According to a development of the invention is between the oil connection and a check valve is arranged in the hydraulic piston. The check valve ensures a certain minimum oil pressure at the hydraulic piston. In particular, it prevents the engine or transmission oil pressure, that this is immediately due to a "decrease" in the Pressing force on the ring gear affects.

Das Anschlagelement kann die Form einer Scheibe haben. Ihre Außenumfangsfläche liegt dann gleitend an einer zugeordneten Kontaktfläche an der Stirnseite des Tellerrades an. Vorzugsweise ist das Anschlagelement bzw. die "Anschlagscheibe" für das Tellerrad drehfest auf der Welle des anderen Zahnrades d. h. auf der Ritzelwelle angeordnet. The stop element can have the shape of a disc. Your The outer circumferential surface is then sliding against an associated one Contact surface on the face of the ring gear. Preferably that is Stop element or the "stop disk" for the ring gear on the shaft of the other gear d. H. arranged on the pinion shaft.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die "Zahnspieleinstellung" zwei "Gleitlagerstellen" auf. Der erste "Gleitkontakt" ist durch den Gleitkontakt zwischen der Stirnseite des Tellerrads und dem Anschlagelement gebildet. Ein zweiter "Gleitkontakt" besteht zwischen dem drehfest und axial verschieblich angeordneten Hydraulikkolben und der Rückseite des Tellerrads. In one embodiment of the invention, the "tooth play adjustment" two "plain bearings". The first "sliding contact" is through the sliding contact formed between the end face of the ring gear and the stop element. A second "sliding contact" exists between the rotationally and axially slidably arranged hydraulic piston and the back of the Gear.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: In the following the invention using an exemplary embodiment in Connection with the drawing explained in more detail. Show it:

Fig. 1 einen ersten Schnitt durch ein Zahnradgetriebe gemäß der Erfindung; Figure 1 shows a first section through a gear transmission according to the invention.

Fig. 2 einen zweiten Schnitt durch das Zahnradgetriebe der Fig. 1; und Fig. 2 shows a second section through the gear transmission of Fig. 1; and

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit zwei Zahnrädern mit parallelen Drehachsen. Fig. 3 shows an embodiment with two gears with parallel axes of rotation.

Fig. 1 zeigt ein Zahnradgetriebe 1 mit einer Ritzelwelle 2, auf der hier einstückig ein geradverzahntes Stirnradritzel 3 vorgesehen ist, das mit der Verzahnung 4 eines Tellerrads 5 kämmt. Die Ritzelwelle 2 ist über eine durch zwei Kugellager 6, 7 gebildete Fest-/Los-Lagerung in einem Gehäuse 8, 9 gelagert. Fig. 1 shows a gear transmission 1 with a pinion shaft 2 , on which here a straight-toothed spur gear 3 is provided, which meshes with the toothing 4 of a ring gear 5 . The pinion shaft 2 is mounted in a housing 8 , 9 via a fixed / loose bearing formed by two ball bearings 6 , 7 .

Auf der Ritzelwelle 2 ist drehfest eine Anschlagscheibe 10 angeordnet. Die Anschlagscheibe 10 liegt in der hier gezeigten Betriebsstellung des Getriebes mit ihrem Außenumfang an der Stirnseite 11 des Tellerrads 5 an. A stop disk 10 is arranged on the pinion shaft 2 in a rotationally fixed manner. In the operating position of the transmission shown here, the stop disc 10 lies with its outer circumference on the end face 11 of the ring gear 5 .

Das Tellerrad 5 ist drehbar und axial verschieblich über Nadellager 12, 13 in einem "Zylinderelement" 14 gelagert, das fest im Gehäuseteil 8 angeordnet ist. Das Zylinderelement 14 weist einen Zylinderraum 15 auf, in dem drehfest und axial verschieblich ein Ringkolben 16 angeordnet ist, der gegen eine "Anlaufscheibe" 17 drückt. Die "Anlaufscheibe" 17 ist an der "Rückseite" des Tellerrads 5 befestigt. Der Zylinderraum 15 steht über eine Druckleitung 18 und ein Rückschlagventil 19 mit einem Druckölanschluss 20 in Verbindung. The ring gear 5 is rotatable and axially displaceable via needle bearings 12 , 13 in a "cylinder element" 14 which is fixed in the housing part 8 . The cylinder element 14 has a cylinder space 15 , in which an annular piston 16 is arranged in a rotationally fixed and axially displaceable manner and presses against a “thrust washer” 17 . The "thrust washer" 17 is attached to the "rear" of the ring gear 5 . The cylinder chamber 15 is connected to a pressure oil connection 20 via a pressure line 18 and a check valve 19 .

Während des Betriebs wird der Ringkolben 16 über den Druckölanschluss 20 und das Rückschlagventil 19 mit Öldruck beaufschlagt. Der Ringkolben 16drückt dabei das Tellerrad 5 gegen die Anschlagscheibe 10. Hierdurch wird die Verzahnung 4 des Tellerrads "automatisch" ordnungsgemäß bezüglich des Ritzels 3 positioniert. Das heißt, es stellt sich "automatisch" das für einen einwandfreien Betrieb erforderliche Zahnspiel ein. Das Rückschlagventil 19 verhindert, dass sich das Tellerrad 5 bei einem kurzzeitigen Abfall des Öldrucks "zurückverschiebt". Anders ausgedrückt ist auch bei einem kurzzeitigen Öldruckabfall eine Aufrechterhaltung des erforderlichen Zahnspiels sichergestellt. During operation, the annular piston 16 is pressurized with oil pressure via the pressure oil connection 20 and the check valve 19 . The ring piston 16 presses the ring gear 5 against the stop disk 10 . As a result, the toothing 4 of the ring gear is "automatically" properly positioned with respect to the pinion 3 . This means that the backlash required for perfect operation is "automatically" set. The check valve 19 prevents the ring gear 5 from "shifting back" in the event of a brief drop in the oil pressure. In other words, the required backlash is maintained even in the event of a brief drop in oil pressure.

Alternativ zu dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel, bei dem das Tellerrad 5 über einen Hydraulikkolben 16 gegen die Anschlagscheibe 10 gedrückt wird, kann auch vorgesehen sein, dass das Tellerrad selbst unmittelbar mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt und in Axialrichtung gegen die Anschlagscheibe 10 gedrückt wird. As an alternative to the exemplary embodiment shown here, in which the ring gear 5 is pressed against the stop disk 10 by means of a hydraulic piston 16 , it can also be provided that the ring gear itself is acted upon directly by hydraulic fluid and pressed against the stop disk 10 in the axial direction.

Die übrigen in Fig. 1 dargestellten Getriebekomponenten, wie z. B. Getriebedeckel, O-Ringdichtungen etc. sind zwar für einen einwandfreien Betrieb des Getriebes erforderlich, stehen aber nicht in unmittelbaren Zusammenhang mit der Erfindung und werden daher hier nicht im einzelnen erläutert. The remaining gear components shown in Fig. 1, such as. B. gear cover, O-ring seals etc. are required for proper operation of the transmission, but are not directly related to the invention and are therefore not explained in detail here.

Fig. 2 zeigt eine Seitenschnittdarstellung des Zahnradgetriebes der Fig. 1. Deutlich zu erkennen ist hier, dass sich die Drehachse 21 des Tellerrads 5 mit der Drehachse 22 der Ritzelwelle 2 bzw. des Ritzels 3 schneidet. Ferner ist zu erkennen, dass der Ringkolben 16 über Drehsperrstifte 23 drehfest aber axial verschieblich in dem "Zylinderelement" 14 gelagert ist. FIG. 2 shows a sectional side view of the gear transmission of FIG. 1. It can be clearly seen here that the axis of rotation 21 of the ring gear 5 intersects with the axis of rotation 22 of the pinion shaft 2 or pinion 3 . It can also be seen that the annular piston 16 is mounted in the "cylinder element" 14 in a rotationally fixed but axially displaceable manner via rotary locking pins 23 .

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit zwei miteinander kämmenden Zahnrädern 24, 25 deren Wellen 26, 27 bzw. deren Drehachsen parallel zueinander sind. Auf jeder der beiden Wellen 26, 27 ist eine kreisförmige Distanzscheibe 28, 29 angeordnet. Die beiden Distanzscheiben 28, 29 rollen im Betrieb mit ihren Außenumfängen aufeinander ab. Die eine Welle 26 ist zusammen mit dem Zahnrad 24 und der zugeordneten Distanscheibe 28 quer zur Welle 28 verschiebbar, was durch den Pfeil 30 angedeutet ist. Im Betrieb muss nun ein genau vorgegebenes Zahnspiel zwischen den Zahnrädern 28, 29 vorhanden sein. Hierzu wird die Welle 28, auf der das Zahnrad 24 angeordnet ist, mittels einer Andrückeinrichtung, die z. B. durch eine Hydraulik (nicht dargestellt) gebildet ist, parallel in Richtung der anderen Welle 29 verschoben bis die beiden Distanzscheiben 28, 29 aneinander anliegen und aufeinander abrollen. Somit ist die exakte Einhaltung des erforderlichen Zahnspiels sichergestellt. Insbesondere kann eine Führung (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die eine exakt parallele Verschiebung der Welle 26 in einem Getriebegehäuse sicherstellt. Fig. 3 shows an embodiment with two intermeshing gears 24 , 25 whose shafts 26 , 27 and their axes of rotation are parallel to each other. A circular spacer 28 , 29 is arranged on each of the two shafts 26 , 27 . The two spacers 28 , 29 roll with each other in operation with their outer circumferences. One shaft 26 , together with the gear 24 and the associated spacer disk 28 , can be displaced transversely to the shaft 28 , which is indicated by the arrow 30 . During operation, there must now be a precisely specified tooth play between the gear wheels 28 , 29 . For this purpose, the shaft 28 , on which the gear 24 is arranged, by means of a pressing device which, for. B. is formed by a hydraulic system (not shown), moved in parallel in the direction of the other shaft 29 until the two spacers 28 , 29 abut each other and roll on each other. This ensures exact compliance with the required tooth play. In particular, a guide (not shown) can be provided, which ensures an exactly parallel displacement of the shaft 26 in a transmission housing.

Alternativ zu dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel können auch auf beiden Seiten des Zahnradpaars 24, 25 jeweils ein Distanzscheibenpaar vorgesehen sein. As an alternative to the exemplary embodiment shown here, a spacer pair can also be provided on both sides of the gear pair 24 , 25 .

Claims

1. gear transmission with two intermeshing gear wheels, a first gear wheel of the two gear wheels being arranged displaceably characterized in that a pressing device ( 14 , 16 ) is provided which presses the first gear wheel ( 5 ) in the direction of the second gear wheel ( 3 ), wherein at least one spacer element ( 10 ) is arranged in an area between the gear wheels ( 3 , 5 ) or in the area between the axes of rotation of the gear wheels ( 3 , 5 ), which ensures a predetermined tooth play between the two gear wheels ( 3 , 5 ).

2. Gear transmission according to claim 1, characterized in that the axes of rotation ( 21 , 22 ) of the two gears ( 3 , 5 ) run obliquely to one another and that the first gear ( 5 ) is arranged displaceably in its axial direction ( 21 ).

3. Gear transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one spacer element ( 10 ) is a disc-like element which is arranged coaxially with respect to the second gear wheel ( 3 ), an outer peripheral surface of the spacer element ( 10 ) sliding on an end face ( 11 ) of the first gear ( 5 ) rolls.

4. Gear transmission according to one of claims 1 to 3, characterized in that the spacer element ( 10 ) is rotatably arranged on a shaft ( 2 ) of the second gear ( 3 ).

5. Gear transmission according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first gear ( 5 ) by means of a hydraulic device ( 14 , 15 , 16 , 18 , 19 ) is pressed against the spacer element ( 10 ).

6. Gear transmission according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pressing device ( 14 , 16 ) has a non-rotatably and axially displaceably arranged in the transmission hydraulic piston ( 16 ) which bears slidingly on the first gear ( 5 ).

7. Gear transmission according to claim 6, characterized in that the hydraulic piston ( 16 ) is an annular piston which presses against an annular surface of the first gear ( 5 ).

8. Gear transmission according to claim 7, characterized in that the annular surface of the first gear ( 5 ) is formed by a flat slide bearing ring ( 17 ) which is attached to a rear end face of the first gear ( 5 ).

9. Gear transmission according to one of claims 6 to 8, characterized in that a check valve ( 19 ) is arranged between the hydraulic piston ( 16 ) and an oil supply connection ( 20 ) which is provided to act on the hydraulic piston ( 16 ).

10. Gear transmission according to one of claims 1 to 9, characterized in that the first gear is a helical ring gear ( 5 ) and the second gear is a spur gear spur gear ( 3 ).

11. Gear transmission according to claim 10, characterized in that the spacer element ( 10 ) is an annular disc which is arranged on the pinion shaft ( 2 ) and whose outer peripheral surface slidably abuts an end face ( 11 ) of the ring gear ( 5 ).

12. Gear transmission according to claim 1, characterized in that the gears ( 3 , 5 ) are arranged on mutually parallel shafts ( 26 , 27 ) and that on each of the shafts ( 26 , 27 ) each have a disk-like spacer element ( 28 , 29 ) whose outer circumferences roll on each other during operation.

13. Gear transmission according to claim 12, characterized in that the radii of the disc-like spacer elements ( 28 , 29 ) are each equal to the radius of the respectively assigned gear ( 3 , 5 ).

14. Gear transmission according to claim 12 or 13, characterized in that at least one of the two shafts ( 26 , 27 ) is displaceable in parallel in a transmission housing by means of a hydraulic actuating device.