DE102014222771A1 - Gear and gear pairing with the gear - Google Patents
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Abstract
Bei der Verzahnungsgeometrie von Stirnzahnrädern kann neben weiteren beschreibenden Parametern zwischen Geradverzahnungen und Schrägverzahnungen unterschieden werden. Bei der Geradverzahnung erstrecken sich die Zähne der Verzahnung parallel zu der Rotationsachse des Stirnzahnrads bei der Schrägverzahnung verlaufen die Zähne helixförmig um die Rotationsachse. Die Geradverzahnung hat den Vorteil, dass im Betrieb keine Axialkräfte auftreten. Die Schrägverzahnung hat den Vorteil, dass diese im Betrieb besonders geräuscharm arbeitet, dagegen jedoch konstruktionsbedingt Axialkräfte erzeugt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zahnrad sowie eine Zahnradpaarung mit dem Zahnrad vorzuschlagen, welches beziehungsweise welche einen komfortablen Lauf bei guten Betriebseigenschaften ermöglicht. Hierzu wird ein Zahnrad 2a, b mit mindestens einem ersten und einem zweiten Zahnradabschnitt 3a, b, wobei der erste und der zweite Zahnradabschnitt 3a, b in axialer Richtung zu einer Rotationsachse R des Zahnrads 2a, b benachbart zueinander angeordnet sind, wobei der erste Zahnradabschnitt 3a eine erste Geradverzahnung 4a und der zweite Zahnradabschnitt 3b eine zweite Geradverzahnung 4b trägt, wobei die erste und die zweite Geradverzahnung 4a, b die gleiche Zahnradteilung p und den gleichen Teilkreisdurchmesser aufweisen, wobei der erste und der zweite Zahnradabschnitt 3a, b in Umlaufrichtung zueinander um einen Versatz V versetzt angeordnet sind, vorgeschlagen, wobei der erste und der zweite Zahnradabschnitt 3a, b um einen Versatz zwischen 0,1·p und 0,9·p zueinander versetzt angeordnet sind.With the gear geometry of spur gears, a distinction can be made between straight gears and helical gears in addition to other descriptive parameters. In the case of straight toothing, the teeth of the toothing extend parallel to the axis of rotation of the spur gear. In helical toothing, the teeth extend helically around the axis of rotation. The spur gearing has the advantage that no axial forces occur during operation. The helical gearing has the advantage that it operates particularly quietly in operation, but on the other hand generates axial forces as a result of the design. The invention has for its object to provide a gear and a gear pair with the gear, which or which allows a comfortable run with good operating characteristics. For this purpose, a gear 2a, b with at least a first and a second gear portion 3a, b, wherein the first and the second gear portion 3a, b in the axial direction to an axis of rotation R of the gear 2a, b are arranged adjacent to each other, wherein the first gear portion 3a, a first spur gear 4a and the second gear portion 3b carries a second spur gear 4b, wherein the first and the second spur gearing 4a, b have the same gear pitch p and the same pitch circle diameter, wherein the first and the second gear portion 3a, b in the direction of rotation to each other an offset V are arranged offset, proposed, wherein the first and the second gear portion 3a, b are offset by an offset between 0.1 · p and 0.9 · p to each other.
Description
Die Erfindung betrifft ein Zahnrad mit mindestens einem ersten und einem zweiten Zahnradabschnitt, wobei der erste und der zweite Zahnradabschnitt in axialer Richtung zu einer Rotationsachse des Zahnrads benachbart zueinander angeordnet sind, wobei der erste Zahnradabschnitt eine erste Geradverzahnung und der zweite Zahnradabschnitt eine zweite Geradverzahnung trägt, wobei die erste und die zweite Geradverzahnung die gleiche Zahnradteilung p und den gleichen Teilkreisdurchmesser aufweisen und wobei der erste und der zweite Zahnradabschnitt in Umlaufrichtung zueinander um einen Versatz versetzt angeordnet sind. Die Erfindung betrifft auch eine Zahnradpaarung mit diesem Zahnrad. The invention relates to a gear having at least a first and a second gear portion, wherein the first and the second gear portion are arranged in the axial direction to a rotational axis of the gear adjacent to each other, wherein the first gear portion carries a first spur gear and the second gear portion has a second spur toothing, wherein the first and the second sprocket teeth have the same gear pitch p and the same pitch diameter and wherein the first and the second gear portion are arranged offset in the circumferential direction to each other by an offset. The invention also relates to a gear pairing with this gear.
Bei der Verzahnungsgeometrie von Stirnzahnrädern kann neben weiteren beschreibenden Parametern zwischen Geradverzahnungen und Schrägverzahnungen unterschieden werden. Bei der Geradverzahnung erstrecken sich die Zähne der Verzahnung parallel zu der Rotationsachse des Stirnzahnrads bei der Schrägverzahnung verlaufen die Zähne helixförmig um die Rotationsachse. Die Geradverzahnung hat den Vorteil, dass im Betrieb keine Axialkräfte auftreten. Die Schrägverzahnung hat den Vorteil, dass diese im Betrieb besonders geräuscharm arbeitet, dagegen jedoch konstruktionsbedingt Axialkräfte erzeugt.With the gear geometry of spur gears, a distinction can be made between straight gears and helical gears in addition to other descriptive parameters. In the case of straight toothing, the teeth of the toothing extend parallel to the axis of rotation of the spur gear. In helical toothing, the teeth extend helically around the axis of rotation. The spur gearing has the advantage that no axial forces occur during operation. The helical gearing has the advantage that it operates particularly quietly in operation, but on the other hand generates axial forces as a result of the design.
Vor einem anderen technischen Hintergrund, nämlich der Motivation einer schnellen und einfachen Fertigung, schlägt die Druckschrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zahnrad sowie eine Zahnradpaarung mit dem Zahnrad vorzuschlagen, welches beziehungsweise welche einen komfortablen Lauf bei guten Betriebseigenschaften ermöglicht. The invention has for its object to provide a gear and a gear pair with the gear, which or which allows a comfortable run with good operating characteristics.
Diese Aufgabe wird durch ein Zahnrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Zahnradpaarung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.This object is achieved by a gear with the features of claim 1 and by a gear pairing with the features of
Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Zahnrad, welches für eine Zahnradpaarung ausgebildet. Das Zahnrad ist als ein Stirnzahnrad ausgebildet und trägt einen umlaufenden Verzahnungsbereich. Das Zahnrad weist mindestens einen ersten und einen zweiten Zahnradabschnitt auf. Der erste und der zweite Zahnradabschnitt sind in axialer Richtung zu einer Rotationsachse des Zahnrads benachbart zueinander angeordnet. Insbesondere ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Zahnradabschnitt unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind und besonders bevorzugt kontaktieren. Alternativ ist ein zahnradfreier Zwischenabschnitt zwischen den benachbarten Zahnradabschnitten angeordnet. An object of the invention is a gear, which is designed for a gear pair. The gear is designed as a spur gear and carries a circumferential toothing region. The gear has at least a first and a second gear portion. The first and second gear portions are arranged in the axial direction to a rotation axis of the gear adjacent to each other. In particular, it is provided that the first and the second gear portion are arranged immediately adjacent to each other and particularly preferably contact. Alternatively, a gear-free intermediate portion between the adjacent gear portions is arranged.
Der erste Zahnradabschnitt trägt eine erste Geradverzahnung, der zweite Zahnradabschnitt trägt eine zweite Geradverzahnung. Die Geradverzahnung weist jeweils eine Mehrzahl von Zähnen auf, wobei sich die Zähne mit der Zahnspitze und/oder mit dem Zahngrund parallel zu der Rotationsachse erstrecken. Bei der Verzahnungsart kann es sich um eine beliebige Verzahnungsart handeln, besonders bevorzugt ist die Verzahnungsart als eine Evolventenverzahnung ausgebildet. Vorzugsweise erstreckt sich die Geradverzahnung in der axialen Erstreckung über die gesamte Breite des Zahnradabschnitts. The first gear portion carries a first spur toothing, the second gear portion carries a second spur toothing. The spur gear teeth each have a plurality of teeth, wherein the teeth extend with the tooth tip and / or with the tooth base parallel to the axis of rotation. When Verzahnungsart can be any Verzahnungsart, particularly preferably the Verzahnungsart is designed as an involute. Preferably, the spur toothing extends in the axial extent over the entire width of the gear portion.
Die erste und die zweite Geradverzahnung weisen die gleiche Zahnradteilung p und den gleichen Teilkreisdurchmesser auf. Unter der Zahnradteilung p wird insbesondere die Bogenlänge des Teilkreises zweier benachbarter Zähne verstanden. Unter dem Teilkreisdurchmesser wird insbesondere der Wälzkreisdurchmesser des Zahnrads verstanden. Mathematisch gesprochen gilt vorzugsweise:
- m:
- Modul
- d:
- Teilkreisdurchmesser
- z:
- Zähnezahl
- m:
- module
- d:
- Pitch diameter
- z:
- number of teeth
Der Umfang des Zahnrads im Teilkreisdurchmesser wird vorzugsweise durch das Produkt aus Zahnradteilung p und Anzahl der Zähne z berechnet. Zugleich entspricht der Umfang dem Produkt aus Teilkreisdurchmesser d und der Zahl pi. Ferner ist vorzugsweise festgelegt, dass das Modul m der Quotient aus der Zahnradteilung p und der Zahl pi ist. Damit sind beim ersten Zahnradabschnitt und beim zweiten Zahnradabschnitt auch das Modul m gleich. The circumference of the gear in pitch circle diameter is preferably calculated by the product of gear pitch p and number of teeth z. At the same time, the circumference corresponds to the product of pitch circle diameter d and the number pi. Furthermore, it is preferably determined that the modulus m is the quotient of the gear pitch p and the number pi. Thus, the module m are equal to the first gear portion and the second gear portion.
Der erste und der zweite Zahnradabschnitt sind in Umlaufrichtung um die Rotationsachse zueinander um einen Versatz versetzt angeordnet. Bildlich gesprochen wird ausgehend von einer einheitlichen Verzahnung ein axialer Abschnitt der einheitlichen Verzahnung um den Versatz in Umlaufrichtung verdreht, um den ersten Zahnradabschnitt und den zweiten Zahnradabschnitt zu konstruieren.The first and the second gear portion are arranged offset in the direction of rotation about the axis of rotation to each other by an offset. Figuratively speaking, starting from a uniform toothing, an axial section of the uniform toothing about the offset in the circumferential direction rotated to construct the first gear portion and the second gear portion.
Im Rahmen der Erfindung wird festgelegt, dass der Versatz zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnradabschnitt in Umlaufrichtung zwischen 0,1·p und 0,9·p gewählt ist. Vorzugsweise beträgt der Versatz zwischen 0,3·p und 0,7·p. Für eine bevorzugte Ausgestaltung beträgt der Versatz 0,5·p.In the context of the invention, it is determined that the offset between the first and the second gear section in the direction of rotation is selected between 0.1 · p and 0.9 · p. Preferably, the offset is between 0.3 × p and 0.7 × p. For a preferred embodiment, the offset is 0.5 * p.
Es ist dabei ein Gedanke der Erfindung, ein Zahnrad vorzuschlagen, bei dem mindestens oder genau zwei Zahnradabschnitte zueinander in Umlaufrichtung verdreht oder versetzt angeordnet sind. Dabei soll es sich jedoch nicht um eine „interpolierende“ Verdrehung handeln, um zum Beispiel – wie im Stand der Technik beschrieben – über einen Lamellenstapel eine Schrägverzahnung nachzubilden. Vielmehr bilden der erste und der zweite Zahnradabschnitt jeweils eine Geradverzahnung aus, wobei der erste und der zweite Zahnradabschnitt in Umlaufrichtung um eine Stufe und somit deutlich zueinander versetzt angeordnet sind. Die Stufenhöhe ist betragsmäßig größer als 0,1·p, vorzugsweise größer 0,3·p und beträgt im Speziellen 0,5·p. It is an idea of the invention to propose a gear in which at least or exactly two gear sections are rotated relative to each other in the direction of rotation or offset. However, this should not be an "interpolating" rotation in order, for example-as described in the prior art-to simulate helical toothing over a lamella stack. Rather, the first and the second gear portion each form a spur toothing, wherein the first and the second gear portion are arranged in the circumferential direction by a step and thus significantly offset from each other. The step height is greater than 0.1 × p, preferably greater than 0.3 × p, and is in particular 0.5 × p.
Bei einem gegenseitigen Ablaufen von Zahnrädern im Eingriff erfolgt üblicherweise ein Wechsel zwischen einem Einzeleingriff und einem Doppeleingriff der Zahnräder. Es kann sogar ein Dreifacheingriff vorliegen. Betrachtet man einen Querschnitt senkrecht zu der Rotationsachse, kontaktieren sich bei einem Einzeleingriff die zwei in Eingriff stehenden Zahnräder nur an einem Punkt, bei einem Doppeleingriff kontaktieren sich die beiden Zahnräder dagegen zeitgleich an zwei Punkten. Durch den ständigen Wechsel zwischen dem Einzeleingriff und dem Doppeleingriff und gegebenenfalls sogar dem Dreifacheingriff ändert sich das Steifigkeitsverhalten des Zahnrads periodisch. So wird ein einzelner Zahn eines Zahnrad bei einem Einzeleingriff stärker belastet und somit stärker ausgelenkt als zwei Zähne des Zahnrads während eines Doppeleingriffs. Durch die aus dem Verhalten resultierenden Steifigkeitssprünge zwischen dem Einzeleingriff und dem Doppeleingriff kommt es zu einem Drehwegfehler des Zahnrads, da dieses in Umlaufrichtung – bildlich gesprochen – im Doppeleingriff weniger nachgibt ist als im Einzeleingriff. Somit resultiert aus dem ständigen Wechsel zwischen dem Einzeleingriff und dem Doppeleingriff ein nichtlineares Verhalten des Zahnrads in Umfangsrichtung. Hinzu kommt, dass durch den Wechsel zwischen dem Einzeleingriff und dem Doppeleingriff Schallemissionen entstehen, wobei es bekannt ist, dass Geradeverzahnungen im Betrieb lauter als Schrägverzahnungen sind. In a mutual running of gears engaged usually takes place a change between a single engagement and a double engagement of the gears. There may even be a triple intervention. Considering a cross-section perpendicular to the axis of rotation, the two meshing gears only contact at one point in a single engagement, while in a double engagement, the two gears contact each other simultaneously at two points. Due to the constant change between the single engagement and the double engagement and possibly even the triple engagement, the stiffness behavior of the gear changes periodically. Thus, a single tooth of a gear is more heavily loaded in a single engagement and thus more deflected than two teeth of the gear during a double engagement. Due to the resulting behavioral stiffness jumps between the individual intervention and the double engagement, there is a Drehwegfehler of the gear, as this in the circumferential direction - figuratively speaking - in double engagement is less yielding than in the individual intervention. Thus results from the constant change between the single engagement and the double engagement a nonlinear behavior of the gear in the circumferential direction. In addition, due to the change between the individual intervention and the double intervention, noise emissions occur, it being known that straight toothings are louder in operation than helical toothings.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird ein Zahnrad in mindestens zwei Zahnradabschnitte unterteilt, wobei die zwei Zahnradabschnitte in Umlaufrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Dadurch werden auch die Phasen des Einzeleingriffs und des Doppeleingriffs der beiden Zahnradabschnitte zueinander in Umlaufrichtung versetzt. Dieser Versatz hat zur Folge, dass die Anzahl der Übergänge zwischen dem Einzeleingriff zum Doppeleingriff und in Gegenrichtung mindestens oder genau doppelt so oft wie bei einem konventionellen Zahnrad entstehen. Weist das Zahnrad drei Zahnradabschnitte mit zwei unterschiedlichen Versätzen auf, erfolgen die Übergange sogar dreimal so oft etc.. Allerdings verteilt sich auch die zu übertragende Kraft auf die mindestens oder genau zwei Zahnradabschnitte, sodass die aus dem Wechsel zwischen Einzeleingriff und Doppeleingriff resultierenden negativen Auswirkungen, wie zum Beispiel Steifigkeitssprünge und Lärmemissionen, weniger stark ausgeprägt sind. Due to the embodiment of the invention, a gear is divided into at least two gear portions, wherein the two gear portions are arranged offset in the direction of rotation to each other. As a result, the phases of the individual engagement and of the double engagement of the two gearwheel sections are also offset in the direction of rotation. As a result of this offset, the number of transitions between the individual engagement for double engagement and in the opposite direction arises at least or exactly twice as often as in the case of a conventional gear. If the toothed wheel has three toothed wheel portions with two different offsets, the transitions are even three times as frequent, etc. However, the force to be transmitted is also distributed over the at least or exactly two toothed wheel portions, so that the negative effects resulting from the change between individual engagement and double engagement, such as stiffness jumps and noise emissions, are less pronounced.
In einer Gesamtbetrachtung wird durch die Aufteilung in mindestens oder genau zwei Zahnradabschnitte die Anzahl der Übergänge verdoppelt oder vervielfacht, deren negative Auswirkungen jedoch verringert. Damit wird durch das erfindungsgemäße Zahnrad eine Einrichtung geschaffen, die im Betrieb im Vergleich zu konventionellen Zahnrädern ein besseres Betriebsverhalten und einen leiseren Lauf zeigt.In an overall view, the division into at least or exactly two gear sections doubles or multiplies the number of transitions, but reduces their negative effects. Thus, a device is provided by the gear according to the invention, which shows in operation compared to conventional gears a better performance and a quieter running.
Es ist bevorzugt, dass das Zahnrad nur Zahnradabschnitte aus zwei Versatzgruppen aufweist. Die Zahnradabschnitte aus der einen Versatzgruppe weist keinen Versatz auf oder definiert den 0-Versatz. Die Zahnradabschnitte aus der anderen Versatzgruppe weisen einheitlich einen gemeinsamen Versatz auf.It is preferred that the gear has only gear portions of two offset groups. The gear portions of the one offset group has no offset or defines the 0 offset. The gear portions from the other offset group uniformly have a common offset.
Es ist besonders bevorzugt, dass die axiale Breite aller Zahnradabschnitte mit Versatz und die axiale Breite aller Zahnradabschnitte ohne Versatz aufsummiert gleich sind. Durch eine gleiche Verteilung zwischen einem Gesamtbereich mit Versatz und einem Gesamtbereich ohne Versatz werden die Belastungen gleichmäßig aufgeteilt. Diese Weiterbildung fördert weiter die Laufruhe und das allgemeine Betriebsverhalten. It is particularly preferred that the axial width of all gear portions with offset and the axial width of all gear portions are added up without offset added. Equal distribution between a total area with offset and a total area without offset distributes the loads evenly. This training further promotes smoothness and overall performance.
Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist das Zahnrad einstückig ausgebildet und insbesondere aus einem gemeinsamen Halbzeug gefertigt. Bei einer alternativen Realisierung sind die Zahnradabschnitte separat ausgebildet und starr miteinander verbunden. Beispielsweise können die Zahnradabschnitte miteinander stoffschlüssig und/oder über form- und/oder reibschlüssige Verbindungen, wie zum Beispiel Schraubverbindungen, miteinander verbunden sein.In a preferred embodiment of the invention, the gear is formed in one piece and in particular made of a common semi-finished product. In an alternative implementation, the gear portions are formed separately and rigidly connected together. For example, the gear sections can be connected to one another in a material-locking manner and / or by means of positive and / or frictional connections, such as screw connections.
Um den Aspekt der Belastungsverteilung auf die mindestens oder genau zwei Zahnradabschnitte zu unterstreichen ist es bevorzugt, dass die Zahnradabschnitte aus dem gleichen, insbesondere identischen, Material ausgebildet sind oder zumindest aus der gleichen Materialart gefertigt sind. Unter der gleichen Materialart werden Materialarten wie Metall, Kunststoff verstanden.To emphasize the aspect of the load distribution on the at least or exactly two gear sections, it is preferred that the Gear portions of the same, in particular identical, material are formed or at least made of the same type of material. Under the same type of material material types such as metal, plastic understood.
In einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist das Zahnrad genau zwei Zahnradabschnitte auf. Die zwei Zahnradabschnitte sind besonders bevorzugt unmittelbar benachbart und/oder in axialer Richtung kontaktierend zueinander angeordnet. Bevorzugt sind die axialen Breiten der genau zwei Zahnradabschnitte gleich, um die Belastung gleichmäßig zu verteilen. Es ist in einer Weiterbildung zudem bevorzugt, dass der Versatz 0,5·p beträgt, sodass eine in Umlaufrichtung regelmäßige Verteilung der Übergänge zwischen dem Einzeleingriff und dem Doppeleingriff erfolgt. In a possible constructive embodiment of the invention, the gear has exactly two gear sections. The two gear portions are particularly preferably arranged immediately adjacent and / or in the axial direction contacting each other. Preferably, the axial widths of the exactly two gear portions are the same to evenly distribute the load. It is also preferred in a development that the offset is 0.5 * p, so that there is a regular distribution of the transitions between the individual intervention and the double intervention in the circulation direction.
Bei einer alternativen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist das Zahnrad mindestens oder genau drei der Zahnradabschnitte auf. Zwei der Zahnradabschnitte weisen keinen Versatz zueinander auf und definieren insbesondere den 0-Versatz, einer der Zahnradabschnitte weist dagegen einen Versatz zu den anderen zwei Zahnradabschnitten auf. Es ist weitergehend bevorzugt, dass die mindestens oder genau drei Zahnradabschnitte mit Bezug auf deren Geradverzahnung spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene des Zahnrads angeordnet sind. Insbesondere ist vorgesehen, dass zum Beispiel axial außenseitig zwei erste Zahnradabschnitte und mittig zwischen den zwei ersten Zahnradabschnitten ein zweiter Zahnradabschnitt angeordnet ist, welcher einen Versatz gegenüber den zwei ersten Zahnradabschnitten aufweist. Bevorzugt sind die zwei ersten Zahnradabschnitte, insbesondere deren Geradverzahnungen, in der axialen Breite gleich ausgebildet. Ferner ist es besonders bevorzugt, dass der zweite Zahnradabschnitt, insbesondere die zweite Geradverzahnung, die gleiche axiale Breite aufweist wie die Summe der axialen Breiten der ersten Zahnradabschnitte, insbesondere der ersten Geradverzahnungen. Mit einem derart symmetrischen Aufbau wird erreicht, dass im Betrieb keine Axialkräfte in dem Zahnrad erzeugt werden.In an alternative structural embodiment of the invention, the gear has at least or exactly three of the gear sections. Two of the gear portions are not offset from each other and, in particular, define the 0 offset, while one of the gear portions has an offset from the other two gear portions. It is further preferred that the at least or exactly three gear portions are arranged with respect to their straight teeth mirror-symmetrical to a center plane of the gear. In particular, it is provided that, for example, axially on the outside two first gear portions and centrally between the two first gear portions, a second gear portion is arranged, which has an offset relative to the two first gear portions. Preferably, the two first gear portions, in particular their Geradverzahnungen, the same in the axial width. Furthermore, it is particularly preferred that the second gear portion, in particular the second straight toothing, have the same axial width as the sum of the axial widths of the first gear portions, in particular of the first straight toothings. With such a symmetrical structure is achieved that no axial forces are generated in the gear during operation.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung wird durch eine Zahnradpaarung gebildet, welche ein erstes und ein zweites Zahnrad aufweist, die miteinander kämmen. Jedes der Zahnräder ist nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet. Die beiden Zahnräder können mit Bezug auf die Zahnradabschnitte, insbesondere auf die Geradverzahnungen, identisch ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die zwei Zahnräder beispielsweise unterschiedliche Teilkreisdurchmesser aufweisen. Die Zahnräder kämmen mit jeweils einem Verzahnungsabschnitt in einer ersten Verzahnungspaarung miteinander und zugleich mit jeweils einem anderen Zahnradabschnitt in einer zweiten Verzahnungspaarung miteinander. Gegebenenfalls kämmen die Zahnräder mit jeweils einem Verzahnungsabschnitt in einer dritten, vierten oder weiteren Verzahnungspaarung miteinander. Another object of the invention is formed by a gear pair having a first and a second gear, which mesh with each other. Each of the gears is designed according to one of the preceding claims. The two gears may be formed identically with respect to the gear portions, in particular to the Geradverzahnungen. However, it is also possible that the two gears have, for example, different pitch circle diameter. The gears mesh with each other with a toothed portion in a first pair of teeth and at the same time with each other a gear portion in a second gear pairing with each other. Optionally, the gears mesh with each other with a toothed portion in a third, fourth or further gear pairing.
Es ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Profilüberdeckung der Zahnradpaarung größer als 1 und vorzugsweise ganzzahlig ausgeführt ist. Beispielsweise beträgt die Profilüberdeckung für jede der Verzahnungspaarungen mindestens oder genau 2, insbesondere in einem unbelasteten Zustand der Zahnradpaarung.It is particularly preferably provided that the profile overlap of the gear pairing is greater than 1 and preferably integer executed. For example, the profile overlap for each of the gear pairings is at least or exactly 2, in particular in an unloaded state of the gear pair.
Durch die Wahl der Profilüberdeckung größer als 1 kann die erste Verzahnungspaarung im Betrieb abwechselnd einen ersten Einzeleingriffszustand und einen ersten Doppeleingriffszustand einnehmen. In gleicher Weise kann die zweite Verzahnungspaarung im Betrieb abwechselnd einen zweiten Einzeleingriffszustand und einen zweiten Doppeleingriffszustand einnehmen. Bei dem Einzeleingriffszustand kontaktieren die beiden Zahnräder im Querschnitt senkrecht zu den Rotationsachsen betrachtet in genau einem Punkt an einem Zahn. In dem Doppeleingriffszustand kontaktieren die beiden Zahnräder ebenfalls im Querschnitt betrachtet in genau zwei Punkten, wobei die zwei Punkte auf zwei unterschiedliche Zähne verteilt sind. By selecting the profile overlap greater than 1, the first pair of teeth can alternately assume a first single engaged state and a first double engaged state during operation. Likewise, the second gearing pair may alternately assume a second single engagement state and a second dual engagement state during operation. In the single-engagement state, the two gears contact each other in a cross-section perpendicular to the axes of rotation at exactly one point on a tooth. In the double engagement state, the two gears also contact, viewed in cross-section, in exactly two points, the two points being distributed over two different teeth.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Versatz zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnradabschnitt, insbesondere für jedes der Zahnräder, so gewählt ist, dass in einem Ausgleichszustand die Zahnradpaarung mit der ersten Verzahnungspaarung in dem Einzeleingriffszustand und mit der zweiten Verzahnungspaarung in dem Doppeleingriffszustand steht oder die erste Verzahnungspaarung in dem Doppeleingriffszustand und die zweite Verzahnungspaarung in dem Einzeleingriffszustand steht. Der Versatz ist somit so bemessen, dass die beiden Verzahnungspaarungen gegengleich in Bezug auf den Eingriffszustand in dem Ausgleichszustand der Zahnradpaarung angeordnet sind. Durch diese bevorzugte Ausgestaltung wird erreicht, dass auch die Übergänge zwischen dem Einzeleingriffszustand und dem Doppeleingriffszustand der beiden Verzahnungspaarungen in Umlaufrichtung zueinander verschoben sind. Dadurch wird der zuvor bereits beschriebene Vorteil erreicht, dass die Anzahl der Übergänge von dem Einzeleingriffszustand in den Doppeleingriffszustand beziehungsweise in Gegenrichtung zwar verdoppelt oder sogar vervielfacht wird, jedoch die Intensität dieser Übergänge verkleinert wird, sodass insgesamt ein ruhigerer Lauf der Zahnradpaarung erreicht wird.In a preferred embodiment, the offset between the first and the second gear portion, in particular for each of the gears, is selected so that in a balancing state, the gear pair with the first gear pairing in the single engaged state and with the second gear pairing in the double engaged state or the first Gear pairing in the double engaged state and the second gear pairing is in the single engaged state. The offset is thus dimensioned such that the two gear pairings are arranged opposite in relation to the engaged state in the compensating state of the gear pair. Through this preferred embodiment it is achieved that the transitions between the single engaged state and the double engaged state of the two gear pairings are shifted in the direction of rotation to each other. This achieves the advantage already described above that the number of transitions from the single engaged state to the double engaged state or the opposite direction is indeed doubled or even multiplied, but the intensity of these transitions is reduced so that a smoother running of the gear pairing is achieved overall.
Es ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Zahnradpaarung den Ausgleichszustand für einen aufsummierten Winkelbereich von mindestens 180 Grad, vorzugsweise für einen aufsummierten Winkelbereich von mindestens 270 Grad und insbesondere für einen aufsummierten Winkelbereich von mindestens 355 Grad für mindestens eines der Zahnräder einnimmt. Unter einem aufsummierten Winkelbereich ist die Summe aller Teilwinkelbereiche zu verstehen, in denen die Zahnradpaarung den Ausgleichszustand einnimmt. Dieser produktnahen Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass es aufgrund von nicht unendlich kurzen Übergängen zwischen dem Einzeleingriffszustand zu dem Doppeleingriffszustand und in Gegenrichtung zu Betriebszuständen der Zahnradpaarung kommen kann, in denen doch bei beiden Verzahnungspaarungen der gleiche Eingriffszustand vorliegt. Es ist zwar bevorzugt, dass der Nicht-Ausgleichszustand bezogen auf einen aufsummierten Winkelbereich in Umlaufrichtung möglichst gering ausfällt, unter Berücksichtigung der möglichen Realisierung kann der aufsummierte Winkelbereich für den Ausgleichszustand jedoch auch die zuvor genannten Werte einnehmen. It is particularly preferably provided that the gear pairing the compensation state for a cumulative angle range of at least 180 degrees, preferably for a cumulative angular range of at least 270 degrees and in particular for a cumulative angular range of at least 355 degrees for at least one of the gears occupies. An accumulated angular range is to be understood as meaning the sum of all partial angle ranges in which the gear pairing assumes the compensating state. This close-to-product design is based on the consideration that due to not infinitely short transitions between the single engaged state to the double engaged state and in the opposite direction to operating conditions of the gear pair can occur, in which there is the same engaged state in both teeth pairings. Although it is preferred that the non-compensating state with respect to an accumulated angular range in the direction of rotation turns out to be as low as possible, taking into account the possible realization, however, the accumulated angular range for the compensating state can also assume the abovementioned values.
Betrachtet man die Zahnradpaarung, insbesondere ausgebildet als eine Evolventenverzahnung, so ergibt sich für die erste Verzahnungspaarung eine erste Eingriffslinie und für die zweite Verzahnungspaarung eine zweite Eingriffslinie. Die Eingriffslinie beschreibt die Linie der Eingriffspunkte zwischen den beiden Zahnrädern benachbart zu einem Einzeleingriffsbereich. Dabei weist die erste Eingriffslinie zwei erste Doppeleingriffsgebiete und ein erstes Einzeleingriffsgebiet auf, wobei die zwei ersten Doppeleingriffsgebiete beidseitig zu dem ersten Einzeleingriffsgebiet angeordnet sind. In gleicher Weise weist die zweite Eingriffslinie zwei zweite Doppeleingriffsgebiete und ein zweites Einzeleingriffsgebiet auf. Der Versatz zwischen den Zahnradabschnitten ist so gewählt, dass sich in einem oder dem Ausgleichszustand das erste Doppeleingriffsgebiet mit dem zweiten Einzeleingriffsgebiet und/oder das erste Einzeleingriffsgebiet mit dem zweiten Doppeleingriffsgebiet in der gleichen Winkelstellung der Zahnräder zueinander ergibt. Diese Darstellung stellt eine Ergänzung oder eine Alternative der oben beschriebenen Darstellung dar.If one considers the gear pairing, in particular designed as an involute toothing, a first engagement line results for the first gear pairing and a second engagement line for the second gear pairing. The engagement line describes the line of engagement points between the two gears adjacent to a single engagement area. In this case, the first engagement line has two first double engagement areas and a first single engagement area, wherein the two first double engagement areas are arranged on both sides of the first single engagement area. In the same way, the second engagement line has two second double engagement areas and one second single engagement area. The offset between the gear portions is selected such that in one or the compensation state, the first double engagement region with the second single engagement region and / or the first single engagement region with the second double engagement region result in the same angular position of the gears to each other. This representation represents a supplement or an alternative to the illustration described above.
Funktional betrachtet ist es bevorzugt, dass der Versatz so gewählt ist, dass die Anzahl der Sprungwechsel verdoppelt und die Amplitude der Steifigkeitssprünge reduziert und/oder in Bezug auf die Umlaufrichtung des Zahnrads gleich verteilt ist. Die Zahnradpaarung kann mit Zahnrädern gebildet werden, welche jeweils genau zwei Zahnradabschnitte aufweisen. Bei einer alternativen Ausgestaltung kann die Zahnradpaarung auch durch Zahnräder gebildet werden, welche genau drei oder mehr Zahnradabschnitte aufweisen. Dabei ist es jedoch bevorzugt, dass die Zahnradabschnitte in zwei Gruppen unterteilt werden können, nämlich in eine erste Gruppe ohne Versatz oder mit 0-Versatz und in eine zweite Gruppe, welche jeweils den gleichen Versatz aufweisen. Beispielsweise sind bei drei Zahnradabschnitten die zwei äußeren Zahnradabschnitte einer gemeinsamen Gruppe und der innere Zahnradabschnitt der anderen Gruppe zugeordnet. Somit weisen die zwei äußeren Zahnradabschnitte keinen oder den gleichen Versatz auf. Functionally, it is preferred that the offset is selected such that the number of jump changes is doubled and the amplitude of the stiffness jumps is reduced and / or evenly distributed with respect to the direction of rotation of the gear. The gear pair can be formed with gears, which each have exactly two gear portions. In an alternative embodiment, the gear pairing can also be formed by gears, which have exactly three or more gear portions. However, it is preferred that the gear portions can be divided into two groups, namely in a first group without offset or with 0 offset and in a second group, which each have the same offset. For example, in three gear portions, the two outer gear portions of a common group and the inner gear portion of the other group are assigned. Thus, the two outer gear portions have no or the same offset.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention and the accompanying figures. Showing:
Die
Das Zahnrad
Die erste und die zweite Geradverzahnung
Der erste Zahnradabschnitt
Die
In der
Wie in der
Durch den Versatz V wird erreicht, dass die Steifigkeitssprünge, welche sich durch einen Übergang von dem Einzeleingriff in den Doppeleingriff bei einer der Verzahnungspaarungen
Die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Zahnradpaarung gear pair
- 2a, b2a, b
- Zahnräder gears
- 3a, b3a, b
- Zahnradabschnitte gear sections
- 4a, b4a, b
- Geradverzahnungen straight teeth
- 5 5
- Zähne teeth
- 66
- Einzeleingriffsgebiet Single-meshing area
- 77
- Doppeleingriffsgebiet Double contact area
- 88th
- erste Verzahnungspaarung first gear pairing
- 99
- zweite Verzahnungspaarung second gear pairing
- 1010
- Eingriffslinie contact line
- pp
- Zahnradteilung gear pitch
- RR
- Rotationsachse axis of rotation
- VV
- Versatz offset
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 3026685 [0003] DE 3026685 [0003]
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DE102014222771.2A DE102014222771A1 (en) | 2014-11-07 | 2014-11-07 | Gear and gear pairing with the gear |
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-
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R003 | Refusal decision now final |