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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnrad gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1, sowie eine mit einem solchen Zahnrad ausgestattete Getriebestufe gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 15.
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In Getriebestufen kann es vorkommen, dass beispielsweise aufgrund eines Wunschs nach Geräuscharmut ein oder mehrere Zahnräder eingesetzt werden, welche so ausgebildet sind, dass diese gegenüber einem oder mehreren mit diesem Zahnrad kämmenden Rädern kein Spiel hinsichtlich eines Verdrehen eines Rads gegenüber dem Zahnrad aufweisen.
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Eine solche Aufgabe zu erfüllen ist ein als geteiltes Zahnrad oder als verspanntes Zahnrad oder auch als so genanntes <<split gear>> bezeichnetes Zahnrad für eine spielfreie Getriebestufe bekannt.
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Durch
DE 7345374 ist eine Getriebestufe bekannt, bei der ein Rad eines miteinander kämmenden Zahnradpaars, vornehmlich das Antriebsrad, als verspanntes Zahnrad ausgeführt ist, welches einen Zahnkranz aufweist, der aus zwei Zahnkranzteilen besteht, die gegeneinander durch eine zwischen ihnen liegende, in Umfangsrichtung wirkende Feder vorgespannt sind. Eines der beiden Zahnkranzteile dient der Drehmomentübertragung, wohingegen das andere den Spielausgleich übernimmt.
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Durch
DE 201 04 777 U1 ist ein Zahnrad für eine spielfreie Stirnradstufe bekannt. Das Zahnrad weist eine Nabe, einen von der Nabe getragenen Zahnkranz und eine die Nabe umschließende Ringfeder auf. Der Zahnkranz ist entlang einer normal zu einer Drehachse des Zahnrads verlaufenden Teilungsebene in zwei Zahnkranzteile geteilt. Bei einem der Zahnkranzteile handelt es sich um einen nabenfesten Kranzteil, wohingegen es sich beim anderen Zahnkranzteil und einen gegenüber dem Kranzteil koaxial um die Drehachse drehbar gelagerten Kranzring handelt. Die Ringfeder stützt sich mit ihren einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Enden an Widerlagern in Form von Anschlägen einerseits des nabenfesten Kranzteils und andererseits des Kranzrings ab. Die beiden Enden der Ringfeder sind an wenigstens einem der gegeneinander radial versetzten, bei einer Drehung des Kranzrings gegenüber dem Kranzteil in Umfangsrichtung aneinander vorbei bewegbaren Anschlägen unter einer Vorspannung abgestützt.
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Den bekannten Zahnrädern gemein ist der Nachteil eines unzufriedenstellenden Massenausgleichs, wodurch es abhängig von der Drehzahl, welche ein solches Zahnrad erfährt, einerseits zu phasengleichen und/oder phasenversetzten Drehschwingungen sowie schlimmsten Falls zu Resonanzschwingungen der gegeneinander verdrehbaren Zahnkranzteile und/oder zu Schwingungen der Feder kommen kann, welche bis zur Zerstörung des Zahnrads und einer mit diesem ausgestatteten Getriebestufe führen können, und andererseits zu Schwingungen der beispielsweise als Ringfeder ausgeführten, die Vorspannung zwischen den beiden Zahnkranzteilen besorgenden, auch als Verspannfeder bezeichneten Feder. Auch wenn dies nicht zu einem unmittelbaren Versagen führt, tritt hierdurch erhöhter Verschleiß, etwa an beispielsweise als Stifte, welche in entsprechende ringförmige Öffnungen an den beiden Enden der Verspannfeder eingreifen, ausgeführten Widerlagern, an denen die Verspannfeder mit ihren beiden Enden an den beiden Zahnkranzteilen festgelegt ist, und/oder an der Verspannfeder selbst, beispielsweise an den beschriebenen Öffnungen, mit denen die Verspannfeder mit ihren beiden Enden an entsprechend ausgebildeten Widerlagern festgelegt ist, und/oder an entsprechenden, als Anschläge ausgeführten Widerlagern für die beiden Enden der Verspannfeder und/oder an den beiden Enden der Verspannfeder. Zusammengefasst kommt es hierdurch zu einer Herabsetzung der Lebensdauer der bekannten Zahnräder einhergehend mit einer verringerten Betriebssicherheit.
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Aufgabe der Erfindung ist, ein Zahnrad für eine spielfreie Getriebestufe nebst einer Getriebestufe mit erhöhter Betriebssicherheit zu entwickeln.
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Die obige Aufgabe wird jeweils gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
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Ein erster Gegenstand der Erfindung betrifft demnach ein Zahnrad für eine spielfreie Getriebestufe. Das Zahnrad, welches auch als geteiltes Zahnrad oder als verspanntes Zahnrad oder auch als so genanntes <<split gear>> bezeichnet werden kann, weist einen Zahnkranz auf, der aus einem ersten Zahnkranzteil und einem koaxial zu diesem angeordneten zweiten Zahnkranzteil besteht, welche beiden Zahnkranzteile um eine Drehachse des Zahnrads gegeneinander verdrehbar sind. Die beiden Zahnkranzteile sind durch eine zwischen ihnen liegende, in Umfangsrichtung wirkende Feder gegeneinander vorgespannt.
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Eines der beiden Zahnkranzteile dient der Drehmomentübertragung, wohingegen das andere den Spielausgleich übernimmt.
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Bei der Drehachse handelt es sich um ein geometrisches Merkmal, ähnlich einer Spiegel- oder Rotationssymmetrieachse, und nicht um ein Merkmal im Sinne eines mechanischen Elements, wie beispielsweise einer Welle.
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Die Drehachse steht normal auf einer vom Zahnkranz eingeschlossenen und/oder durch diesen gebildeten Ebene auf. Beispielsweise kann es sich bei dieser Ebene um eine Teilungsebene handeln, welche den Zahnkranz in dessen Zahnkranzteile teilt.
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Die Drehachse verläuft durch den mit dem geometrischen Schwerpunkt des Zahnkranzes übereinstimmenden Mittelpunkt des Zahnkranzes in einer orthogonal zur Drehachse verlaufenden Ebene gesehen.
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Das Zahnrad zeichnet sich durch Relativbewegungen zwischen dem ersten Zahnkranzteil und/oder dem zweiten Zahnkranzteil und/oder der Feder dämpfende Dämpfungsmittel aus.
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Dämpfung im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet die Erscheinung, wonach die Amplitude einer Schwingung eines wie einleitend zum Stand der Technik beschrieben prinzipiell schwingfähigen Systems aus erstem und zweitem Zahnkranzteil und diese gegeneinander in Umfangsrichtung vorspannender Feder mit der Zeit abnimmt oder je nach Umständen überhaupt keine Schwingung auftreten kann.
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Die Relativbewegungen können Drehschwingungen zwischen den beiden Zahnkranzteilen und/oder Schwingungen zwischen der Feder und mindestens einem der beiden Zahnkranzteile und/oder Schwingungen der Feder umfassen.
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Die beiden Zahnkranzteile können eine Ruhelage aufweisen, in welcher sie hinsichtlich einer gegenseitigen Verdrehung in Bezug auf die Drehachse eine Relativposition zueinander einnehmen, in der die Feder keines der beiden Zahnkranzteile gegen das andere Zahnkranzteil zu verdrehen in der Lage ist. In der Ruhelage kann die Feder entspannt sein und/oder die Verdrehung der beiden Zahnkranzteile gegeneinander kann durch einen oder mehrere Anschläge in einer Richtung blockiert sein und/oder die Feder wirkt beidermaßen mit dem Betrage nach gleichen Kräften in entgegengesetzten Richtungen auf jedes der beiden Zahnkranzteile ein.
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Die Feder spannt die beiden Zahnkranzteile zumindest außerhalb der Ruhelage gegeneinander vor.
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Die Dämpfungsmittel können Relativbewegungen zumindest in der Ruhelage und/oder um die Ruhelage herum dämpfen.
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Die Dämpfungsmittel weisen zwei Elemente aus einem aus einer Relativbewegung zwischen dem ersten Zahnkranzteil und/oder dem zweiten Zahnkranzteil und/oder der Feder herrührende kinetische Energie absorbierenden, elastischen Material auf.
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Bei dem kinetische Energie absorbierenden, elastischen Material kann es sich beispielsweise um Gummi und/oder eine Gummimischung und/oder um einen gummiähnlichen Werkstoff handeln, um nur einige denkbare Ausgestaltungen zu nennen.
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Die Dämpfungsmittel können einen oder mehrere Anschlagdämpfer umfassen. Die Anschlagdämpfer dämpfen bevorzugt zur Ruhelage führende Relativbewegungen ab.
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Mit zunehmender Annäherung an die Ruhelage kann eine zunehmende Dämpfung vorgesehen sein.
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Das Zahnrad kann je ein Widerlager je Zahnkranzteil für die gegenüberliegenden Enden der Feder aufweisen.
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Die Feder kann mit ihren gegenüberliegenden Enden an Widerlagern einerseits des ersten Zahnkranzteils und andererseits des zweiten Zahnkranzteils abgestützt sein. Die Feder kann sich hierbei in der Ruhelage unter einer Vorspannung gegen die beiden Widerlager am ersten und am zweiten Zahnkranzteil abstützen. Die Vorspannung ist hierbei durch eine Druckkraft bewirkt. Eine Übertragung von Zugkräften zwischen Feder und Widerlager ist bei der Abstützung nicht vorgesehen, wie dies beispielsweise durch
DE 201 04 777 U1 bekannt ist.
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Alternativ kann die Feder mit ihren gegenüberliegenden Enden an den Widerlagern festgelegt sein, wobei die Feder im Bereich ihrer gegenüberliegenden Enden und die Widerlager formschlüssig miteinander verbunden sind. Um einen Formschluss einzugehen, können die Widerlager beispielsweise als Stifte ausgebildet sein, welche in korrespondierende Öffnungen an den gegenüberliegenden Enden der Feder eingreifen. Eine solche Anordnung ist beispielsweise durch
DE 7345374 bekannt.
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Die Widerlager können derart an den beiden Zahnkranzteilen angeordnet sein, dass sie einander bei einem Verdrehen der beiden Zahnkranzteile passieren. Dies kann beispielsweise durch einen in Bezug auf die Drehachse des Zahnrads radialen Versatz der beiden Widerlager zueinander verwirklicht sein. Ebenfalls denkbar ist ein axialer Versatz der beiden Widerlager in Bezug auf die Drehachse.
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Die Dämpfungsmittel können wenigstens zum Teil zwischen Widerlager und den gegenüberliegenden Enden der Feder vorgesehen sein.
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Alternativ oder zusätzlich können die Dämpfungsmittel wenigstens zum Teil zwischen wenigstens einem der Zahnkranzteile und der Feder vorgesehen sein. Beispielsweise können die Dämpfungsmittel ein oder mehrere zwischen wenigstens einem der Zahnkranzteile und der Feder angeordnete Elemente aus kinetische Energie absorbierendem, elastischem Material umfassen.
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Die Feder kann als eine Ringfeder ausgebildet sein.
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Die Dämpfungsmittel können wenigstens zum Teil zwischen wenigstens einem der Zahnkranzteile und der Ringfeder vorgesehen sein.
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Vorzugsweise können die Dämpfungsmittel wenigstens zum Teil zwischen wenigstens einem der Zahnkranzteile und zumindest einem der beiden einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Enden der Ringfeder vorgesehen sein.
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Die Ringfeder kann sich mit ihren einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Enden an beispielsweise als Anschlägen ausgebildeten Widerlagern einerseits des ersten Zahnkranzteils und andererseits des zweiten Zahnkranzteils abstützen, wie beispielsweise durch
DE 201 04 777 U1 beschrieben.
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Die Ringfeder kann alternativ mit ihren einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Enden an beispielsweise als Stiften ausgebildeten Widerlagern einerseits des ersten Zahnkranzteils und andererseits des zweiten Zahnkranzteils festgelegt sein, wobei die Feder im Bereich ihrer gegenüberliegenden Enden und die Widerlager formschlüssig miteinander verbunden sind, wie beispielsweise durch
DE 201 04 777 U1 beschrieben.
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Das Zahnrad kann eine koaxial zur Drehachse des Zahnrads angeordnete Nabe aufweisen, welche den Zahnkranz trägt.
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Die beispielsweise als eine Ringfeder ausgebildete Feder kann die Nabe umschließen.
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Die beiden Zahnkranzteile können eng aneinander anliegen und axial durch eine Sprengringsicherung festgelegt sein, wie beispielsweise durch
DE 201 04 777 U1 beschrieben.
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Die vorzugsweise als eine Ringfeder ausgebildete Feder kann in einer entsprechend geformten, im Beispiel einer als eine Ringfeder ausgebildeten Feder ringförmigen Aussparung eines oder beider Zahnkranzteile angeordnet sein.
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Vorzugsweise können die Dämpfungsmittel wenigstens zum Teil zwischen wenigstens einer eine Aussparung eines oder beider Zahnkranzteile radial nach außen von der Drehachse weg begrenzenden Wandung und zumindest einem der beiden einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Enden der bevorzugt als Ringfeder ausgeführten Feder vorgesehen sein.
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Besonders bevorzugt umfassen die Dämpfungsmittel zwei Elemente aus kinetische Energie absorbierendem, elastischem Material, welche zwischen der bevorzugt als Ringfeder ausgeführten Feder und einer eine Aussparung eines oder beider Zahnkranzteile radial nach außen von der Drehachse weg begrenzenden Wandung im Bereich der Enden der Feder angeordnet sind, jeweils ein Element je Ende der Feder.
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Dabei kann ein Element zwischen dem Bereich eines Endes der Feder und dem ersten Zahnkranzteil angeordnet sein, und ein Element zwischen dem Bereich des verbleibenden Endes der Feder und dem zweiten Zahnkranzteil angeordnet sein.
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Bevorzugt steht hierbei das eine Ende der Feder mit dem ersten Zahnkranzteil in Wirkverbindung und das verbleibende Ende der Feder mit dem zweiten Zahnkranzteil in Wirkverbindung, um die beiden Zahnkranzteile in Umfangsrichtung gegeneinander vorzuspannen.
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Alternativ können beide Elemente zwischen der Feder im Bereich deren Enden und einer eine Aussparung nur eines Zahnkranzteils radial nach außen von der Drehachse weg begrenzenden Wandung vorgesehen sein.
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Das Zahnrad kann gerade oder schräg oder doppel- oder mehrfachschräg (V-, N-, W-förmig etc.) verzahnt sein.
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Die Verzahnung des Zahnrads kann eine Evolventenverzahnung oder eine Zykloidenverzahnung oder eine Kombination aus Evolventen- und Zykloidenverzahnung umfassen. Darüber hinaus sind auch andere Verzahnungen für das Zahnrad denkbar.
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Das Zahnrad kann als Stirnrad für eine Stirnradstufe, als Ellipsenrad für eine Ellipsenradstufe oder als Kegelrad für eine Kegelradstufe ausgeführt sein, um nur einige denkbare Ausgestaltungen zu nennen. Die Aufzählung erhebt hierbei keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
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Es ist ersichtlich, dass dieser Teil der Erfindung verwirklicht sein kann durch in ein Zahnrad für eine spielfreie Getriebestufe eingebaute Anschlagdämpfer, beispielsweise in Form von Gummipuffern, welche Drehschwingungen eines ersten Zahnkranzteils des Zahnrads, welcher gegenüber einem zweiten Zahnkranzteil des Zahnrads um die Drehachse des Zahnrads drehbar angeordnet ist, und welcher gegenüber dem zweiten Zahnkranzteil vermittels einer Verspannfeder in Umfangsrichtung federbelastet ist, dämpfen und die Amplitude der Drehschwingungen verringern, sowie ein hartes Aufeinanderschlagen des ersten Zahnkranzteils und des zweiten Zahnkranzteils an ihre Drehung relativ zueinander. begrenzenden Anschlägen und/oder eines oder beider gegenüberliegender Enden der Verspannfeder und eines oder beider drehfest mit jeweils einem der Zahnkranzteile verbundenen Widerlager vermeiden.
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Das Zahnrad ermöglicht eine Verringerung des Verschleißes einhergehend mit einer erhöhten Lebensdauer und Betriebssicherheit.
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Ein zweiter Gegenstand der Erfindung betrifft eine Getriebestufe, bei der ein Rad eines miteinander kämmenden Zahnradpaars, vornehmlich das Antriebsrad, als ein zuvor beschriebenes Zahnrad ausgeführt ist, welches einen Zahnkranz aufweist, der aus zwei Zahnkranzteilen besteht, die gegeneinander durch eine zwischen ihnen liegende, in Umfangsrichtung wirkende Feder vorgespannt sind. Eines der beiden Zahnkranzteile dient der Drehmomentübertragung, wohingegen das andere den Spielausgleich übernimmt.
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Die Getriebestufe kann als eine Stirnradstufe, als eine Ellipsenradstufe oder als eine Kegelradstufe ausgeführt sein, um nur einige denkbare Ausgestaltungen zu nennen. Ebenfalls denkbar ist eine Ausgestaltung in Form einer beispielsweise als Linearantrieb dienenden Zahnstangenstufe.
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Vorteile gegenüber dem Stand der Technik ergeben sich neben einer vollständigen Lösung der gestellten Aufgabe unter Anderem durch eine Behebung sämtlicher Nachteile des Standes der Technik.
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Die Erfindung und deren Vorteile werden im Nachfolgenden anhand von in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander entsprechen in den Figuren nicht immer den realen Größenverhältnissen, da in den Figuren einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie das erfindungsgemäße Zahnrad oder die erfindungsgemäße Getriebestufe ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar. Es zeigen in schematischer Darstellung:
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1 ein Zahnrad in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht.
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2 das Zahnrad aus 1 in einer perspektivischen Ansicht.
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Ein in 1 und in 2 ganz oder in Teilen dargestelltes Zahnrad 01 für eine spielfreie Getriebestufe umfasst einen Zahnkranz 02. Der Zahnkranz 02 besteht aus einem ersten Zahnkranzteil 21 und einem koaxial zu diesem angeordneten zweiten Zahnkranzteil 22. Eines der beiden Zahnkranzteile 21, 22 dient der Drehmomentübertragung, wohingegen das andere den Spielausgleich übernimmt.
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Die beiden Zahnkranzteile 21, 22 sind um eine Drehachse 03 des Zahnrads 01 gegeneinander verdrehbar. Die Drehachse 03 verläuft durch den mit dem geometrischen Schwerpunkt des Zahnkranzes 02 übereinstimmenden Mittelpunkt des Zahnkranzes 02 in einer orthogonal zur Drehachse 03 verlaufenden Ebene gesehen. Die vielmehr ein geometrisches Merkmal ähnlich einer Spiegel- oder Rotationssymmetrieachse anstatt eines Merkmal im Sinne eines mechanischen Elements, wie beispielsweise einer Welle, bildende Drehachse 03 steht normal auf einer vom Zahnkranz 02 eingeschlossenen und/oder durch diesen gebildeten Ebene auf. Beispielsweise kann es sich bei dieser Ebene um eine Teilungsebene handeln, welche den Zahnkranz 02 in dessen Zahnkranzteile 21, 22 teilt.
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Das auch als geteiltes Zahnrad 01 oder verspanntes Zahnrad 01 oder <<split gear>> bezeichnete Zahnrad 01 für eine spielfreie Getriebestufe umfasst eine zwischen den beiden Zahnkranzteilen 21, 22 liegende, in Umfangsrichtung wirkenden Feder 04. Die Feder 04 spannt die beiden Zahnkranzteile 21, 22 gegeneinander vor. Das Zahnrad 01 zeichnet sich durch Relativbewegungen zwischen dem ersten Zahnkranzteil 21 und/oder dem zweiten Zahnkranzteil 22 und/oder der Feder 04 dämpfende Dämpfungsmittel 05.
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Die Relativbewegungen können Drehschwingungen zwischen den beiden Zahnkranzteilen 21, 22 und/oder Schwingungen zwischen der Feder 04 und mindestens einem der beiden Zahnkranzteile 21, 22 und/oder Schwingungen der Feder 04 umfassen.
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Die von den Dämüfungsmitteln 05 besorgte Dämpfung bezeichnet hierbei die Erscheinung, wonach die Amplitude einer Schwingung eines wie einleitend zum Stand der Technik beschrieben prinzipiell schwingfähigen Systems aus erstem Zahnkranzteil 21 und zweitem Zahnkranzteil 22 und diese gegeneinander in Umfangsrichtung vorspannender Feder 04 mit der Zeit abnimmt oder je nach Umständen überhaupt keine Schwingung auftreten kann.
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Die Dämpfungsmittel 05 weisen zwei Elemente 55, 56 aus einem aus einer Relativbewegung zwischen dem ersten Zahnkranzteil 21 und/oder dem zweiten Zahnkranzteil 22 und/oder der Feder 04 herrührende kinetische Energie absorbierenden, elastischen Material umfassen.
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Bei dem kinetische Energie absorbierenden, elastischen Material handelt es sich vorzugsweise um Gummi und/oder eine Gummimischung und/oder um einen gummiähnlichen Werkstoff.
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Die Dämpfungsmittel 05 einen oder mehrere Anschlagdämpfer 53, 54 umfassen, welche zu einer Ruhelage, in welcher die beiden Zahnkranzteile 21, 22 hinsichtlich einer gegenseitigen Verdrehung in Bezug auf die Drehachse 03 eine Relativposition zueinander einnehmen, in der die Feder 04 keines der beiden Zahnkranzteile 21, 22 gegen das andere Zahnkranzteil 22, 21 zu verdrehen vermag, führende Relativbewegungen abdämpfen.
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Die beiden Zahnkranzteile 21, 22 können eine Ruhelage aufweisen, in welcher sie hinsichtlich einer gegenseitigen Verdrehung in Bezug auf die Drehachse 03 eine Relativposition zueinander einnehmen, in der die Feder 04 keines der beiden Zahnkranzteile 21, 22 gegen das andere Zahnkranzteil 22, 21 zu verdrehen in der Lage ist. In der Ruhelage kann die Feder 04 entspannt sein und/oder die Verdrehung der beiden Zahnkranzteile 21, 22 gegeneinander kann durch einen oder mehrere Anschläge in einer Richtung blockiert sein und/oder die Feder 04 wirkt in der Ruhelage beidermaßen mit dem Betrage nach gleichen Kräften in entgegengesetzten Richtungen auf jedes der beiden Zahnkranzteile 21, 22 ein.
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Vorzugsweise spannt die Feder 04 die beiden Zahnkranzteile 21, 22 zumindest außerhalb der Ruhelage gegeneinander vor.
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Die Dämpfungsmittel 05 können Relativbewegungen zumindest in der Ruhelage und/oder um die Ruhelage herum dämpfen.
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Bevorzugt erfolgt mit zunehmender Annäherung an die Ruhelage eine zunehmende Dämpfung.
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Das Zahnrad 01 weist vorzugsweise je ein Widerlager 61, 62 je Zahnkranzteil 21, 22 für die gegenüberliegenden Enden 41, 42 der Feder 04 auf.
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Die Feder 04 kann mit ihren gegenüberliegenden Enden 41, 42 an Widerlagern 61, 62 einerseits des ersten Zahnkranzteils 21 und andererseits des zweiten Zahnkranzteils 22 abgestützt sein, oder die Feder 04 kann mit ihren gegenüberliegenden Enden 41, 42 an den Widerlagern 61, 62 festgelegt sein, wobei die Widerlager 61, 62 und die Feder 04 im Bereich ihrer gegenüberliegenden Enden 41, 42 formschlüssig miteinander verbunden sind, wie dies in 1 und in 2 dargestellt ist. Um einen Formschluss einzugehen, können die Widerlager 61, 62 beispielsweise als Stifte 63, 64 ausgebildet sein, welche in korrespondierende Öffnungen 43, 44 an den gegenüberliegenden Enden 41, 42 der Feder 04 eingreifen.
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Die Widerlager 61, 62 sind vorzugsweise derart an den beiden Zahnkranzteilen 21, 22 angeordnet, dass sie einander bei einem Verdrehen der beiden Zahnkranzteile 21, 22 passieren. Dies kann beispielsweise durch einen in Bezug auf die Drehachse 03 des Zahnrads 01 radialen Versatz der beiden Widerlager 61, 62 zueinander verwirklicht sein. Ebenfalls denkbar ist ein axialer Versatz der beiden Widerlager 61, 62 in Bezug auf die Drehachse 03.
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Die Dämpfungsmittel 05 können wenigstens zum Teil zwischen Widerlager 61, 62 und den gegenüberliegenden Enden 41, 42 der Feder 04 vorgesehen sein.
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Vorzugsweise können die Dämpfungsmittel 05 wenigstens zum Teil zwischen wenigstens einem der Zahnkranzteile 21, 22 und der Feder 04 vorgesehen sein. Beispielsweise können die Dämpfungsmittel 05 ein oder mehrere zwischen wenigstens einem der Zahnkranzteile 21, 22 und der Feder 04 angeordnete Elemente 51, 52 aus kinetische Energie absorbierendem, elastischem Material umfassen.
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Die Feder 04 ist besonders bevorzugt als eine Ringfeder 45 ausgebildet.
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Die Ringfeder
45 kann sich mit ihren einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Enden
41,
42 an beispielsweise als Anschlägen ausgebildeten Widerlagern
61,
62 einerseits des ersten Zahnkranzteils
21 und andererseits des zweiten Zahnkranzteils
22 abstützen, wie dies beispielsweise in
DE 201 04 777 U1 beschrieben ist.
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Die Ringfeder
45 kann alternativ mit ihren einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Enden
41,
42 an beispielsweise als Stiften
63,
64 ausgebildeten Widerlagern
61,
62 einerseits des ersten Zahnkranzteils
21 und andererseits des zweiten Zahnkranzteils
22 festgelegt sein, wobei die Feder
04 im Bereich ihrer gegenüberliegenden Enden
41,
42 und die Widerlager
61,
62 formschlüssig miteinander verbunden sind, wie die beispielsweise in
DE 201 04 777 U1 beschrieben ist.
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Die Dämpfungsmittel 05 können wenigstens zum Teil zwischen wenigstens einem der Zahnkranzteile 21, 22 und der Ringfeder 45 vorgesehen sein.
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Beispielsweise können die Dämpfungsmittel 05 wenigstens zum Teil zwischen wenigstens einem der Zahnkranzteile 21, 22 und zumindest einem der beiden einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Enden 41, 42 der Ringfeder 45 vorgesehen sein.
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Die beispielsweise als eine Ringfeder 45 ausgebildete Feder 04 kann in einer entsprechend geformten, im Beispiel einer als eine Ringfeder 45 ausgebildeten Feder 04 ringförmigen Aussparung 07 eines oder beider Zahnkranzteile 21, 22 angeordnet sein.
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Vorzugsweise können die Dämpfungsmittel 05 wenigstens zum Teil zwischen wenigstens einer eine Aussparung 07 eines oder beide Zahnkranzteile 21, 22 radial nach außen von der Drehachse 03 weg begrenzenden Wandung 70 und zumindest einem der beiden einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Enden 41, 42 der bevorzugt als Ringfeder 45 ausgeführten Feder 04 vorgesehen sein.
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Besonders bevorzugt umfassen die Dämpfungsmittel 05 zwei Elemente 55, 56 aus kinetische Energie absorbierendem, elastischem Material, welche zwischen der bevorzugt als Ringfeder 45 ausgeführten Feder 04 und einer eine Aussparung 07 eines oder beider Zahnkranzteile 21, 22 radial nach außen von der Drehachse 03 weg begrenzenden Wandung 70 im Bereich der Enden 41, 42 der Feder 04 angeordnet sind, jeweils ein Element 55, 56 je Ende 41, 42 der Feder 04.
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Dabei kann ein Element 55 zwischen dem Bereich eines Endes 41 der Feder 04 und dem ersten Zahnkranzteil 21 angeordnet sein, und ein Element 56 zwischen dem Bereich des verbleibenden Endes 42 der Feder 04 und dem zweiten Zahnkranzteil 22 angeordnet sein.
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Bevorzugt steht hierbei das eine Ende 41 der Feder 04 mit dem ersten Zahnkranzteil 21 in Wirkverbindung und das verbleibende Ende 42 der Feder 04 steht mit dem zweiten Zahnkranzteil 22 in Wirkverbindung, um die beiden Zahnkranzteile 21, 22 in Umfangsrichtung gegeneinander vorzuspannen.
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Alternativ können beide Elemente 55, 56 zwischen der Feder 04 im Bereich deren Enden 41, 42 und einer eine Aussparung 07 nur eines Zahnkranzteils 21 oder 22 radial nach außen von der Drehachse 03 weg begrenzenden Wandung 70 vorgesehen sein.
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Das Zahnrad 01 kann eine koaxial zur Drehachse 03 des Zahnrads 01 angeordnete Nabe 08 aufweisen, welche den Zahnkranz 02 trägt.
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Die beispielsweise als eine Ringfeder 45 ausgebildete Feder 04 kann die Nabe 08 umschließen.
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Die beiden Zahnkranzteile
21,
22 können eng aneinander anliegen und axial durch eine Sprengringsicherung festgelegt sein, wie dies beispielsweise in
DE 201 04 777 U1 beschrieben ist.
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Das Zahnrad 01 kann wie in 1 und 2 dargestellt schräg verzahnt sein.
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Das Zahnrad kann wie in 1 und in 2 dargestellt als Stirnrad für eine Stirnradstufe ausgeführt sein.
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Ein zuvor beschriebenes Zahnrad 01 kann wie bereits erwähnt Teil einer spielfreien Getriebestufe mit mindestens einem miteinander kämmenden Zahnradpaar sein. Ein Rad des Zahnradpaars, vornehmlich das Antriebsrad, ist als ein zuvor beschriebenes Zahnrad 01 ausgeführt, welches einen Zahnkranz 02 aufweist, der aus zwei Zahnkranzteilen 21, 22 besteht, die um eine Drehachse 03 des Zahnrads 01 gegeneinander verdrehbar sind, und die gegeneinander durch eine zwischen ihnen liegende, in Umfangsrichtung wirkende Feder 04 vorgespannt sind.
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Die Getriebestufe kann als eine Stirnradstufe, als eine Ellipsenradstufe oder als eine Kegelradstufe ausgeführt sein. Ebenfalls denkbar ist eine Ausgestaltung in Form einer beispielsweise als Linearantrieb dienenden Zahnstangenstufe.
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Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind eine Verringerung des Verschleißes durch Verringerung der Amplitude und Dämpfung der Schwingungen der Feder 04 einhergehend mit einer erhöhten Lebensdauer und Betriebssicherheit. Dies wird durch das Einlegen von Dämpfungselementen 51, 52, 53, 54, 55, 56 vorzugsweise aus Gummi erreicht.
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Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Herstellung von spielfreien Zahnrädern und hiermit ausgestatteten Getriebestufen gewerblich anwendbar.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
