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Die Erfindung betrifft ein Stirnzahnrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2008 049 680 A1 ist bereits ein Stirnzahnrad, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einer Verzahnung, mit einem Hauptrad und einem mit dem Hauptrad gekoppelten Verspannrad, die jeweils einen Teil der Verzahnung ausbilden und die während eines Eingriffs mit einem korrespondierenden zweiten Stirnzahnrad dazu vorgesehen sind, ein Zahnflankenspiel zu minimieren, und mit einer Feder, die zur Minimierung des Zahnflankenspiels eine Federkraft auf das Verspannrad ausübt, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein besonders vorteilhaftes Zahnflankenspiel ausgleichendes Stirnzahnrad bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einem Stirnzahnrad, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einer Schrägverzahnung, mit einem Hauptrad und einem mit dem Hauptrad gekoppelten Verspannrad, die jeweils einen Teil der Schrägverzahnung ausbilden und die während eines Eingriffs mit einem korrespondierenden zweiten Stirnzahnrad dazu vorgesehen sind, ein Zahnflankenspiel zu minimieren, sowie mit einer Feder, die zur Minimierung des Zahnflankenspiels eine Federkraft auf das Verspannrad ausübt.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Feder dazu vorgesehen ist, das Verspannrad zur Minimierung des Zahnflankenspiels in einer linearen Bewegung von dem Hauptzahnrad wegzudrücken. Dadurch kann besonders einfach ein Versatz zwischen Zähnen des Hauptrads und Zähnen des Verspannrads erreicht werden, wodurch insbesondere einfach ein Zahnflankenspiel des Stirnzahnrads ausgeglichen werden kann. Unter einer „Schrägverzahnung” soll insbesondere eine Verzahnung eines Zahnrads verstanden werden, deren Zähne in einem definierten Winkel zu einer Hauptrotationsachse des Zahnrads verlaufen, wobei der definierte Winkel größer als 0,5 Grad, insbesondere größer als 1,5 Grad ist. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Unter einem „Hauptrad” soll dabei insbesondere ein Teil des Stirnzahnrads verstanden werden, das mit seiner Hauptverzahnung den größten Teil der Schrägverzahnung ausbildet und hauptsächlich einem Moment an ein weiteres Stirnzahnrad überträgt. Unter einem „Verspannrad” soll insbesondere ein Teil des Stirnzahnrads verstanden werden das mit seiner Nebenverzahnung nur einen kleinen Teil der Schrägverzahnung des Stirnzahnrads ausbildet und hauptsächlich durch Verschiebung zu der Hauptverzahnung des Hauptrads zur Verspannung des Stirnzahnrads vorgesehen ist.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Feder als eine Tellerfeder ausgebildet ist, die eine von dem Hauptrad weg gerichtete axiale Federkraft auf das Verspannrad ausübt. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Feder bereitgestellt werden. Unter einer „axialen Federkraft” soll insbesondere eine Kraft verstanden werden die zumindest im Wesentlichen koaxial zu einer Hauptrotationsachse des Verspannrads orientiert ist. Unter „zumindest im Wesentlichen” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass eine axiale Federkraft insbesondere weniger als 25 Grad, vorzugsweise weniger als 10 Grad und besonders bevorzugt weniger als 5 Grad von der Hauptrotationsachse des Verspannrads abweicht.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Hauptrad ein Befestigungselement aufweist, das zur linearen Führung und zur Verdrehsicherung des Verspannrads gegenüber dem Hauptrad vorgesehen ist. Dadurch kann das Verspannrad besonders vorteilhaft zu dem Hauptrad gelagert und geführt werden.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass das Befestigungselement einen Steg ausbildet und das Verspannrad eine Nut aufweist, die zur formschlüssigen Verbindung mit dem Steg des Hauptrads vorgesehen ist. Dadurch können das Hauptrad und das Verspannrad besonders einfach und Vorteilhaft drehfest miteinander verbunden werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Stirnzahnrad in einer schematischen Darstellung in einem verspannten Zustand,
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2 ein Ausschnitt aus einer Schnittansicht des erfindungsgemäßen Stirnzahnrads in einer schematischen Darstellung,
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3 eine schematische Darstellung eines Hauptrads des erfindungsgemäßen Stirnzahnrads und
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4 eine schematische Darstellung eines Verspannrads des erfindungsgemäßen Stirnzahnrads.
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Die 1 bis 4 zeigen ein erfindungsgemäßes Stirnzahnrad. Das Stirnzahnrad kann beispielsweise in einer Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs verbaut sein und dort zum Antrieb einer Nockenwelle vorgesehen sein. Das Stirnzahnrad weist eine Schrägverzahnung 10 auf. Mit der Schrägverzahnung 10 kämmt das Stirnzahnrad in einem montierten Zustand mit einem korrespondierenden Stirnzahnrad. Das Stirnzahnrad weist eine Hauptrotationsachse auf. Entlang der Hauptrotationsachse verläuft eine axiale Richtung des Stirnzahnrads.
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Des Stirnzahnrad umfasst ein Hauptrad 11 und ein Verspannrad 12. Das Hauptrad 11 und das Verspannrad 12 bilden jeweils einen Teil der Schrägverzahnung 10 aus und sind während eines Eingriffs mit einem korrespondierenden zweiten Stirnzahnrad dazu vorgesehen, ein Zahnflankenspiel zu minimieren.
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Das Hauptrad 11 bildet eine Hauptverzahnung 17 aus, die als eine Schrägverzahnung ausgebildet ist. Dazu weist des Hauptrad 11 mehrere über seinen äußeren Umfang gleichmäßig verteilte Zähne 18 auf. Das Hauptrad 11 umfasst ein Befestigungselement 15 und ein Zahnkranzelement 19. Das Befestigungselement 15 und das Zahnkranzelement 19 sind einstückig miteinander ausgebildet. Das Befestigungselement 15 ist als eine Hohlwelle ausgebildet. Über das als Hohlwelle ausgebildete Befestigungselement 15 ist das Stirnzahnrad auf einer Getriebewelle montierbar. Dazu wird in das als Hohlwelle ausgebildete Befestigungselement 15 ein nicht näher dargestelltes Wälzlager eingepresst. Über das Wälzlager ist das Stirnzahnrad drehbar zu der Getriebewelle gelagert. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Stirnzahnrad mittels einer Gleitlagerung auf der Getriebewelle gelagert ist. Das Zahnkranzelement 19 bildet die Hauptverzahnung 17 des Hauptrads 11 aus. Dabei weist das als Hohlwelle ausgebildete Befestigungselement 15 eine axiale Länge auf, die größer ist wie eine axiale Länge der von dem Zahnkranzelement 19 ausgebildeten Hauptverzahnung 17 des Hauptrads 11. Dadurch steht das als Hohlwelle ausgebildete Befestigungselement 15 in einer axial vorderen Seite des Hauptrads 11 in axialer Richtung über die Hauptverzahnung 17 hinaus. Das Befestigungselement 15 des Hauptrads 11 bildet einen Steg 16 aus, der zur formschlüssigen Anbindung des Verspannrads 12 vorgesehen ist. Der Steg 16 ist auf einer Außenseite des als Hohlwelle ausgebildeten Befestigungselements 15 angebracht. Der Steg 16 verläuft parallel zu der axialen Richtung des Stirnzahnrads. Zur Anbindung des Verspannrads 12 weist das Hauptrad 11 eine Aufnahme 23 auf.
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Das Verspannrad 12 ist mit dem Hauptrad 11 gekoppelt. Das Verspannrad 12 bildet eine Nebenverzahnung 20 aus, die ebenfalls als eine Schrägverzahnung ausgebildet ist. Dazu weist das Verspannrad 12 ebenfalls mehre über seinen äußeren Umfang gleichmäßig verteilte Zähne 21 auf. Die Hauptverzahnung 17 des Hauptrads 11 und die Nebenverzahnung 20 des Verspannrads 12 sind gleich ausgebildet. Dazu weisen die Zähne 18 der Hauptverzahnung 17 und die Zähne 21 der Nebenverzahnung 20 eine gleiche Zahnform auf. Zur Lagerung weist das Verspannrad 12 ein konzentrisch angeordnetes Befestigungselement 22 auf. Das Befestigungselement 22 ist als ein Zapfen ausgebildet, der in einer dem Hauptrad 11 zugewandten Seite über die Nebenverzahnung 20 übersteht. Zur formschlüssigen Verbindung des Verspannrads 12 mit dem Hauptrad 11 weist das Verspannrad 12 eine Nut 14 auf. Die Nut 14 ist korrespondierend zu dem Steg 16 des Hauptrads 11 ausgebildet. Die Nut 14 ist dazu vorgesehen, formschlüssig in den Steg 16 einzugreifen. Die Nut 14 ist an einem Innendurchmesser des Befestigungselements 22 des Verspannrads 12 eingebracht.
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Das Verspannrad 12 ist mit seinem Befestigungselement 22 in der Aufnahme 23 des Hauptrads 11 angeordnet. Das Verspannrad 12 ist axial verschiebbar in der Aufnahme 23 des Hauptrads 11 angeordnet. Zur Verdrehsicherung und zur axialen Führung ist der Steg 16 des Hauptrads 11 in der Nut 14 des Verspannrads 12 angeordnet. Dadurch ist das Verspannrad 12 in Umfangsrichtung zu dem Hauptrad 11 fixiert. Über die formschlüssige Verbindung zwischen der Nut 14 und dem Steg 16 ist das Verspannrad 12 drehfest mit dem Hauptrad 11 verbunden. Axial ist das Verspannrad 12 auf dem Befestigungselement 15 des Hauptrads 11 beweglich angeordnet. Dazu ist das Verspannrad 12 auf dem Befestigungselement 15 gleitgelagert.
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Zur Minimierung des Zahnflankenspiels weist das Stirnzahnrad eine Feder 13 auf, die eine Federkraft auf das Verspannrad 12 ausübt. Die Feder 13 ist dazu vorgesehen, das Verspannrad 12 zur Minimierung des Zahnflankenspiels in einer linearen Bewegung von dem Hauptrad 11 wegzudrücken. Dazu ist die Feder 13 zwischen dem Hauptrad 11 und dem Verspannrad 12 des Stirnzahnrads angeordnet. Die Feder 13 ist als eine Tellerfeder ausgebildet.
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Die als Tellerfeder ausgebildete Feder 13 übt eine axiale Federkraft auf das Verspannrad 12 aus, die von dem Hauptrad 11 weg gerichtet ist. Dadurch drückt die Feder 13 das Hauptrad 11 und das Verspannrad 12 auseinander.
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Für eine Begrenzung der axialen Verschiebung des Verspannrads 12 weist das nicht näher dargestellte Wälzlager eine Schulter auf. Die Schulter des Wälzlagers befindet sich in einem montierten Zustand auf einer Seite des Stirnzahnrads an der das Verspannrad 12 angeordnet ist. Die Schulter reicht in radialer Richtung bis über das als Hohlwelle ausgebildete Befestigungselement 15 des Hauptrads 11 hinaus und steht in Kontakt mit einer axialen Anlagefläche 24 des Verspannrads 12. Auf einer dem Verspannrad 12 abgewandten Seite weist das Wälzlager eine Nut auf, in der ein Sprengring zur Sicherung des Stirnzahnrads in eine zweite axiale Richtung angebracht ist. Das Hauptrad 11 des Stirnzahnrads liegt an dem Sprengring an. Durch die Schulter und den Sprengring des Wälzlagers sind das Hauptrad 11 und das Verspannrad 12 in axialer Richtung zueinander fixiert. Durch das Wälzlager ist das Verspannrad 12 verliersicher mit dem Hauptrad 11 verbunden. Dabei ist in einem vormontierten Zustand zwischen dem Hauptrad 11 und dem Verspannrad 12 ein Montagespalt vorhanden. Eine Größe des Montagespalts ist durch die Schulter und den Sprengring des Wälzlagers gegeben die einen Weg begrenzen um den die Feder 13 das Hauptrad 11 und das Verspannrad 12 auseinander drücken kann. Durch den Montagespalt weisen die Hauptverzahnung 17 des Hauptrads 11 und die Nebenverzahnung 20 des Verspannrads 12 einen Montagezahnversatz zueinander auf.
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Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Verspannrad 12 auf eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Weise verliersicher mit dem Hauptrad 11 verbunden ist. Das Verspannrad 12 kann beispielsweise durch einen auf dem als Hohlwelle ausgebildeten Befestigungselement 15 in einer Nut angebrachten Sprengring zu dem Hauptrad 11 positioniert und so gegen herausfallen gesichert werden.
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Für eine Montage an der Getriebevorrichtung wird das Stirnzahnrad mittels des nicht näher dargestellten Wälzlagers auf der dazu vorgesehenen Getriebewelle angebracht. Das Verspannrad 12 und das Hauptrad 11 weisen dabei den Montageversatz auf, wodurch die Nebenverzahnung 20 des Verspannrads 12 um den Montagezahnversatz zu der Hauptverzahnung 17 des Hauptrads 11 verschoben ist. Zur Einführung der Schrägverzahnung 10 des Stirnzahnrads in die Schrägverzahnung 10 eines korrespondierenden Stirnzahnrads werden das Hauptrad 11 und das Verspannrad 12 durch eine Aufbringung einer der Federkraft entgegenwirkenden Montagekraft zusammengedrückt, bis der Montageversatz zwischen dem Hauptrad 11 und dem Verspannrad 12 gleich Null ist. Liegen die Zähne 18 der Hauptverzahnung 17 und die Zähne 21 der Nebenverzahnung 20 in einer Flucht kann die Hauptverzahnung 17 des Hauptrads 11 und die Nebenverzahnung 20 des Verspannrads in die Verzahnung des korrespondierenden Stirnzahnrads eingeführt werden. Wird die Montagekraft wieder entfernt, verdreht sich das Verspannrad 12 soweit zu dem Hauptrad 11, bis die Nebenverzahnung 20 an der Verzahnung des korrespondierenden Stirnrads anliegt. Durch die Federkraft der als Tellerfeder ausgeführten Feder 13 wird die Nebenverzahnung 20 des Verspannrads 12 stets gegen die Verzahnung des korrespondierenden Stirnrads gedrückt. Dadurch wird ein Zahnflankenspiel zwischen dem Stirnzahnrad und dem korrespondierenden Stirnzahnrad aufgehoben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008049680 A1 [0002]
