DE102017217215A1

DE102017217215A1 - Gear combination with fail-safe, in particular for use for driving an oil pump

Info

Publication number: DE102017217215A1
Application number: DE102017217215.0A
Authority: DE
Inventors: Daniel Schulz
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2019-03-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zahnradkombination (10) zur Anbringung auf einer Welle, aufweisend eine innere Nabe (60), die zur Anbringung auf der Welle ausgebildet ist. Ein Zahnrad (30) weist einen inneren Zahnradring (31) auf, der durch eine Verbindungsschicht (50) aus Gummi mit der inneren Nabe (60) verbunden ist. Erfindungsgemäß sind innerhalb der Verbindungsschicht (50) auf dem Außenumfang der inneren Nabe (60) und dem Innenumfang des Zahnradrings (31) des Zahnrads (30) wenigstens eine Erhöhung (61; 61') und eine korrespondierende Vertiefung (32; 32') vorgesehen, die ineinander eingreifen.

The invention relates to a gear combination (10) for mounting on a shaft, comprising an inner hub (60) adapted to be mounted on the shaft. A gear (30) has an inner gear ring (31) connected to the inner hub (60) by a connecting layer (50) made of rubber. According to the invention, at least one elevation (61, 61 ') and a corresponding depression (32, 32') are provided within the connection layer (50) on the outer periphery of the inner hub (60) and the inner periphery of the gear ring (31) of the gear (30) that interlock with each other.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradkombination gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, aufweisend eine innere Nabe, die zur Anbringung auf einer Welle ausgebildet ist, wobei ein Zahnrad einen inneren Zahnradring aufweist, der durch eine Verbindungsschicht mit der inneren Nabe verbunden ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Ölpumpensystem eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine solche Zahnradkombination in einem Getriebe zum Antrieb einer Ölpumpe.The invention relates to a gear combination according to the preamble of claim 1, comprising an inner hub which is adapted for mounting on a shaft, wherein a gear has an inner gear ring which is connected by a connecting layer with the inner hub. The invention further relates to an oil pump system of a motor vehicle, comprising such a gear combination in a transmission for driving an oil pump.

Derartige Zahnradkombinationen werden oftmals an Kolbenverbrennungsmotoren eingesetzt, um beispielsweise Nockenwellen, Ausgleichswellen, Kraftstoffpumpen, oder Ölpumpen anzutreiben. Die Zahnradkombination kann dabei ein Hauptzahnrad und ein Hilfszahnrad aufweisen, die koaxial angeordnet sind. Die beiden Zahnräder sind um eine gemeinsame Drehachse drehbar, wobei sie in Drehrichtung über ein federndes Element miteinander verbunden sind. Typischerweise handelt es sich bei diesem Element um eine ringförmige Feder. Die Zähne der beiden Zahnräder können sich so unter Federdruck wie Scherenblätter gegeneinander bewegen, so dass derartige Zahnradkombinationen auch als „scissors gear“ bezeichnet werden. Auf diese Weise kann innerhalb eines Zahnradgetriebes erreicht werden, dass die Zahnradkombination stets Kontakt zur treibenden Flanke und zur nachlaufenden Flanke eines eingreifenden Zahnrades hat. So ermöglichen derartige Zahnradkombinationen in Zahnradgetrieben die Reduzierung von Klappergeräuschen aufgrund von Lastwechseln und/oder Kurbelwellenvibrationen.Such gear combinations are often used on reciprocating internal combustion engines to drive, for example, camshafts, balance shafts, fuel pumps, or oil pumps. The gear combination may have a main gear and an auxiliary gear, which are arranged coaxially. The two gears are rotatable about a common axis of rotation, wherein they are connected to each other in the direction of rotation via a resilient element. Typically, this element is an annular spring. The teeth of the two gears can move under spring pressure as scissor blades against each other, so that such gear combinations are also referred to as "scissors gear". In this way it can be achieved within a gear transmission that the gear combination always has contact with the driving edge and the trailing edge of an engaging gear. Thus, such gear combinations in gear transmissions allow the reduction of rattling noises due to load changes and / or crankshaft vibrations.

Eine eingangs genannte Zahnradkombination ist beispielsweise in einem Fahrzeug an einer Kurbelwelle vorgesehen, um die Drehung der Kurbelwelle über ein Getriebe auf eine Ausgleichswelle zu übertragen, wobei die Ausgleichswelle mit einer Ölpumpe verbunden ist und diese antreibt. Dabei ist es bekannt, eine solche Zahnradkombination mit einer inneren Nabe auszubilden, die mit der Kurbelwelle verbunden wird. Die Zahnradkombination mit dem äußeren Zahnrad ist dann über eine Verbindungsschicht aus Gummi mit dieser inneren Nabe verbunden. In die Zahnradkombination der Kurbelwelle greift ein Zahnrad auf der Ausgleichswelle der Ölpumpe ein. Versagt die Gummischicht innerhalb der Zahnradkombination, d.h. wird sie durch den laufenden Betrieb des Kolbenverbrennungsmotors zerstört, löst sich die Verbindung zwischen den äußeren Zahnrädern und der inneren Nabe. Die Drehung der Kurbelwelle wird nicht mehr auf die Ausgleichswelle übertragen, so dass die Ölpumpe nicht mehr angetrieben wird. Dies kann zu folgenschweren Motorschäden führen.An aforementioned gear combination is provided for example in a vehicle on a crankshaft to transmit the rotation of the crankshaft via a transmission to a balancer shaft, wherein the balancer shaft is connected to an oil pump and drives them. It is known to form such a gear combination with an inner hub, which is connected to the crankshaft. The gear combination with the outer gear is then connected via a connecting layer of rubber with this inner hub. In the gear combination of the crankshaft engages a gear on the balance shaft of the oil pump. If the rubber layer fails within the gear combination, i. if it is destroyed by the current operation of the piston internal combustion engine, the connection between the outer gears and the inner hub dissolves. The rotation of the crankshaft is no longer transmitted to the balance shaft, so that the oil pump is no longer driven. This can lead to serious engine damage.

Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet insbesondere der Bereich der Zahnradkombinationen zwischen Kurbelwelle und Ölpumpe bei Kolbenverbrennungsmotoren daher noch Raum für Verbesserungen.In view of the cited prior art, in particular the range of gear combinations between crankshaft and oil pump in piston internal combustion engines therefore still has room for improvement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnradkombination zur Anbringung auf einer Welle bereitzustellen, mit der sich die genannten Probleme vermeiden lassen, so dass sich das Risiko eines Motorschadens verringert.The invention has for its object to provide a gear combination for mounting on a shaft, with which can avoid the problems mentioned, so that reduces the risk of engine damage.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Zahnradkombination mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweils abhängigen Unteransprüche.According to the invention the object is achieved by a gear combination with the features of claim 1. Further, particularly advantageous embodiments of the invention disclose the respective dependent subclaims.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.It should be noted that the features listed in the following description as well as measures in any technically meaningful way can be combined with each other and show other embodiments of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.

Die erfindungsgemäße Zahnradkombination dient zur Anbringung auf einer Welle und weist hierzu eine innere Nabe auf, die zur Anbringung auf der Welle ausgebildet ist. Beispielsweise kann hierfür eine axiale Nut auf der Innenseite der Nabe ausgebildet sein, in die für eine Verbindung mit einer Welle eine Passfeder einbringbar ist. Die Verbindung zwischen innerer Nabe und Welle kann jedoch auch auf jegliche andere Arten hergestellt werden. Die Zahnradkombination wird mit dieser inneren Nabe auf eine Welle geschoben und kann in Eingriff mit einem anderen Zahnrad gebracht werden, um so eine Übertragung der Drehung der Welle auf das andere Zahnrad zu bewirken. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Zahnradkombination auf eine Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugs aufgebracht werden, um eine Ausgleichswelle anzutreiben, die in Verbindung mit einer Ölpumpe des Fahrzeugs steht. Die Zahnradkombination kann jedoch auch an anderen Positionen innerhalb eines Fahrzeugs zur Anwendung kommen, an denen beispielsweise eine Reduzierung des Spiels zwischen zwei Zahnrädern bzw. Zahnradkombinationen vorteilhaft ist.The gear combination according to the invention is used for mounting on a shaft and has for this purpose an inner hub, which is designed for attachment to the shaft. For example, this may be an axial groove formed on the inside of the hub into which a feather key is inserted for connection to a shaft. However, the connection between inner hub and shaft can be made in any other ways. The gear combination is pushed with this inner hub on a shaft and can be brought into engagement with another gear, so as to effect a transmission of rotation of the shaft to the other gear. In particular, the gear combination according to the invention can be applied to a crankshaft of a motor vehicle in order to drive a balance shaft, which is in communication with an oil pump of the vehicle. However, the gear combination can also be used at other positions within a vehicle in which, for example, a reduction in the game between two gears or gear combinations is advantageous.

Die Zahnradkombination ist dabei so ausgebildet, dass ein Zahnrad bzw. ein Hauptzahnrad einen inneren Zahnradring aufweist, der durch eine Verbindungsschicht mit der inneren Nabe verbunden ist. Diese Verbindung ist im Normalbetrieb der Zahnradkombination drehfest, kann sich aber bei einem Versagen der Verbindungsschicht lösen. Das Zahnrad überträgt über den Zahnradring die Drehung der Welle. Im Normalbetrieb der Zahnradkombination werden somit Drehkräfte von der Nabe über die Verbindungsschicht auf die Zahnräder übertragen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass innerhalb dieser Verbindungsschicht auf dem Außenumfang der inneren Nabe und auf dem Innenumfang des Zahnradrings wenigstens eine Erhöhung und eine korrespondierende Vertiefung vorgesehen sein, die ineinander eingreifen. Nabe und Zahnradring sind somit wenigstens bereichsweise miteinander verzahnt. Der Begriff „Eingreifen“ umfasst im Sinne der Erfindung jegliche Anordnungen, bei denen eine Erhöhung wenigstens teilweise soweit in eine Vertiefung hineinragt, dass es bei einem Verdrehen von Nabe zu Zahnradring zu einem kraftübertragenden Kontakt zwischen Erhöhung und Vertiefung kommt.The gear combination is designed so that a gear or a main gear has an inner gear ring which is connected by a connecting layer with the inner hub. This connection is non-rotatable in normal operation of the gear combination, but can be solved in case of failure of the connection layer. The gear transmits the rotation of the shaft via the gear ring. In normal operation of the gear combination Thus, rotational forces are transmitted from the hub via the connecting layer to the gears. According to the invention it is provided that within this connection layer on the outer circumference of the inner hub and on the inner circumference of the gear ring at least one elevation and a corresponding recess are provided, which engage with each other. Hub and gear ring are thus at least partially interlocked with each other. The term "intervention" in the context of the invention includes any arrangements in which an increase extends at least partially so far into a recess that it comes with a rotation of hub to gear ring to a force-transmitting contact between increase and depression.

Hierdurch wird eine Art Mitnehmersystem hergestellt, das bei einem Versagen der Verbindungsschicht zur Wirkung kommt. Versagt die Verbindungsschicht, wird die Drehung der Welle nicht mehr von der inneren Nabe über die Verbindungsschicht auf das Zahnrad, sondern dies erfolgt ersatzweise über die wenigstens eine Erhöhung, die durch Eingriff in eine Vertiefung das Zahnrad dreht bzw. umgekehrt. Dabei kann eine Erhöhung auf dem Außenumfang der inneren Nabe ausgebildet sein, während eine korrespondierende Vertiefung auf dem Innenumfang des Zahnradrings ausgebildet ist. Eine Erhöhung an der Nabe bildet jedoch angrenzend gleichzeitig auch eine Vertiefung aus, während eine Vertiefung an dem Zahnradring angrenzend gleichzeitig eine Erhöhung ausbildet. Ein Mitnehmersystem wird somit durch eine Erhöhung und eine korrespondierende Vertiefung an der inneren Nabe und/oder dem Zahnradring ausgebildet.As a result, a kind of driver system is produced, which comes into effect in the case of a failure of the connecting layer. If the connection layer fails, the rotation of the shaft is no longer from the inner hub via the connection layer on the gear, but this is done via the at least one increase, which rotates by engaging in a recess, the gear or vice versa. In this case, an increase may be formed on the outer circumference of the inner hub, while a corresponding recess is formed on the inner circumference of the gear ring. However, an elevation on the hub simultaneously forms a depression adjacent to it, while a depression adjacent to the gear ring simultaneously forms an elevation. A driver system is thus formed by an elevation and a corresponding recess on the inner hub and / or the gear ring.

Die Erfindung stellt so eine Ausfallsicherung bereit, die bei einem Versagen der Verbindungsschicht zwischen innerer Nabe und Zahnrädern ein Weiterdrehen der Zahnradkombination gewährleistet. Neben dem Normalbetrieb der Zahnradkombination kann so ein Notfallbetrieb gewährleistet werden.The invention thus provides a fail-safe, which ensures further rotation of the gear combination in case of failure of the connecting layer between the inner hub and gears. In addition to the normal operation of the gear combination so emergency operation can be guaranteed.

Für die Reduzierung des Spiels kann die Zahnradkombination ein äußeres geteiltes Zahnrad mit zwei Zahnrädern aufweisen, die koaxial und über Federmittel wenigstens teilweise relativ zueinander um eine gemeinsame Drehachse drehbar miteinander verbunden sind. Über ein erstes Zahnrad wird die Drehung der Welle direkt übertragen, so dass dieses Zahnrad auch als Hauptzahnrad bezeichnet werden kann. Ein zweites Hilfszahnrad ist koaxial zu diesem Hauptzahnrad angeordnet. Die Zahnräder sind in Drehrichtung über wenigstens ein federndes Element miteinander verbunden, wobei es sich insbesondere um eine oder mehrere ringförmige Federn handelt, die zwischen den beiden Zahnrädern eingespannt sind.For the reduction of the game, the gear combination may comprise an outer split gear with two gears, which are coaxially and rotatably connected to each other via spring means at least partially relative to each other about a common axis of rotation. Via a first gear, the rotation of the shaft is transmitted directly, so that this gear can also be referred to as the main gear. A second auxiliary gear is disposed coaxially with this main gear. The gears are connected together in the direction of rotation via at least one resilient element, which is in particular one or more annular springs which are clamped between the two gears.

Von der Erfindung umfasst ist auch ein Ölpumpensystem eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Kurbelwelle, an der eine erfindungsgemäße Zahnradkombination angebracht ist. Die Zahnradkombination ist Teil eines Getriebes zum Antrieb einer Ausgleichswelle, die eine Ölpumpe antreibt. Das Getriebe kann aus einem oder mehreren weiteren Zahnrädern bestehen.Also included in the invention is an oil pump system of a motor vehicle, comprising a crankshaft to which a gear combination according to the invention is attached. The gear combination is part of a transmission for driving a balancer shaft, which drives an oil pump. The transmission may consist of one or more other gears.

Wird die Zahnradkombination zum ausfallsicheren Antrieb einer Ölpumpe eingesetzt, können hierdurch folgenschwere Motorschäden verhindert werden. Gleichzeitig kann das Mitnehmersystem so ausgebildet sein, dass durch mechanische Kontakte Geräusche entstehen, welche die Aufmerksamkeit eines Fahrers erregen. Hierdurch wird der Fahrer auf das Versagen der Zahnradkombination aufmerksam gemacht und kann Schritte für einen Austausch der Komponente einleiten. Bis zum Austausch der Komponente ist aber ihre Funktion im Notfallbetrieb gewährleistet.If the gear combination is used for fail-safe drive of an oil pump, this can be fatal engine damage can be prevented. At the same time, the entrainment system can be designed so that noises are generated by mechanical contacts, which attract the attention of a driver. This alerts the driver to the failure of the gear combination and may initiate steps for replacement of the component. Until replacement of the component but their function is guaranteed in emergency operation.

Das erfindungsgemäße Mitnehmersystem kann auf verschiedene Arten ausgeführt sein. Beispielsweise können über den Außendurchmesser der Nabe bzw. den Innendurchmesser des Zahnradrings eine oder mehrere Erhöhungen und korrespondierende Vertiefungen verteilt sein, die miteinander in Eingriff stehen. Vorzugsweise sind mehrere solcher Mitnehmerelemente vorgesehen, um eine gleichmäßige Übertragung von Drehkräften zu bewirken. Diese Mitnehmerelemente können in regelmäßiger oder unregelmäßiger Abständen über den jeweiligen Durchmesser verteilt sein. Ferner können auch in axialer Richtung mehrere Mitnehmerelemente vorgesehen sein.The driver system according to the invention can be designed in various ways. For example, over the outer diameter of the hub or the inner diameter of the gear ring, one or more elevations and corresponding recesses may be distributed, which engage with each other. Preferably, a plurality of such driver elements are provided to effect a uniform transmission of rotational forces. These driver elements may be distributed at regular or irregular intervals over the respective diameter. Furthermore, a plurality of driver elements can also be provided in the axial direction.

Darüber hinaus können alle Elemente im Wesentlichen die gleiche Form haben, oder die Formen unterscheiden sich. In einer Ausführungsform der Erfindung sind beispielsweise auf dem Außenumfang der inneren Nabe zwei Erhöhungen vorgesehen, welche in zwei korrespondierende Vertiefungen auf dem Innenumfang des Zahnradrings eingreifen bzw. zwei Erhöhungen auf der Innenseite des Zahnradrings greifen in zwei Vertiefungen auf der Nabe ein. Diese Elemente sind vorzugsweise äquidistant über den jeweiligen Durchmesser verteilt.In addition, all elements may have substantially the same shape, or the shapes may differ. In one embodiment of the invention, for example, two elevations are provided on the outer circumference of the inner hub, which engage in two corresponding recesses on the inner circumference of the gear ring or two elevations on the inside of the gear ring engage in two recesses on the hub. These elements are preferably distributed equidistantly over the respective diameter.

Auch die Form und die Abmessungen der Erhöhungen und Vertiefungen können geeignet gewählt werden. Beispielsweise können Nuten, Stege, Keile, Bohrungen, Stifte, etc. verwendet werden. Form, Abmessungen und Position der Mitnehmerelemente sind so gewählt, dass in dem Zwischenraum zwischen Nabe und Zahnradring ausreichend Raum verbleibt, der mit dem Material der Verbindungsschicht gefüllt ist, um so den Normalbetrieb der Zahnradkombination herzustellen. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine Vertiefung durch eine axial verlaufende Nut zu bilden, während eine Erhöhung durch einen axial verlaufenden Steg gebildet ist, der in die Nut eingreift. Durch die Seitenflanken dieser Elemente wird eine großflächige Übertragung von Drehkräften ermöglicht. Dabei können Nut und Steg einen rechteckigen Querschnitt haben, die Seitenflächen der Elemente können jedoch beispielsweise auch gekrümmt ausgeformt sein. Insbesondere ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass eine axial verlaufende Nut eine gekrümmte Bodenfläche aufweist, die äquidistant zu einer gekrümmten Stirnfläche eines axial verlaufenden Stegs verläuft.Also, the shape and the dimensions of the ridges and depressions can be suitably selected. For example, grooves, lands, wedges, holes, pins, etc. may be used. The shape, dimensions and position of the driver elements are chosen so that in the space between the hub and gear ring remains sufficient space which is filled with the material of the connecting layer, so as to produce the normal operation of the gear combination. In particular, it has proved to be advantageous to a depression to form an axially extending groove, while an increase is formed by an axially extending web which engages in the groove. The side flanks of these elements enable a large-scale transmission of rotational forces. In this case, groove and web may have a rectangular cross-section, the side surfaces of the elements, however, may for example also be curved. In particular, it is provided in one embodiment of the invention that an axially extending groove has a curved bottom surface which extends equidistant to a curved end face of an axially extending web.

Die Elemente des Mitnehmersystems können bereits im Normalbetrieb der Zahnradkombination lokal Kontakt zueinander haben. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist dies nicht der Fall. Die Außenflächen einer Erhöhung und die Innenflächen einer korrespondierenden Vertiefung haben dann bei Normalbetrieb der Zahnradkombination keinen Kontakt zueinander. Der Kontakt wird erst hergestellt, wenn sich die Nabe aufgrund des Versagens der Verbindungschicht gegenüber dem Zahnradring verdreht. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass im dann folgenden Notfallbetrieb Geräusche erzeugt werden, die auf ein Versagen der Komponente hindeuten. Ferner verbleibt so ausreichend Raum für das Material der Verbindungsschicht.The elements of the driving system can already have local contact with one another during normal operation of the gear combination. In another embodiment of the invention this is not the case. The outer surfaces of an elevation and the inner surfaces of a corresponding recess then have no contact with each other during normal operation of the gear combination. The contact is made only when the hub rotates due to the failure of the compound layer with respect to the gear ring. This has the advantage, for example, that noises are generated in the subsequent emergency operation which indicate a failure of the component. Furthermore, this leaves enough space for the material of the connecting layer.

Dabei kann der Abstand zwischen Außenflächen einer Erhöhung und Innenflächen einer korrespondierenden Vertiefung geeignet gewählt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung liegt dieser Abstand a bei Sicht in Umfangsrichtung auf die Zahnradkombination bei Normalbetrieb der Zahnradkombination beispielsweise zwischen 10 - 40°. Insbesondere ist dies für die Seitenflächen der Mitnehmerelemente der Fall. Der Abstand b zwischen der Stirnfläche einer Erhöhung und der Bodenfläche einer korrespondierenden Vertiefung kann ebenfalls geeignet gewählt werden. Beispielsweise liegt dieser Abstand b bei Normalbetrieb der Zahnradkombination zwischen 0,5-5 mm. Doch auch größere oder kleinere Abstände können vorteilhaft sein.In this case, the distance between outer surfaces of an elevation and inner surfaces of a corresponding depression can be suitably selected. In one embodiment of the invention, this distance a when viewed in the circumferential direction of the gear combination during normal operation of the gear combination, for example, between 10 - 40 °. In particular, this is the case for the side surfaces of the driver elements. The distance b between the end face of an elevation and the bottom face of a corresponding recess can also be suitably chosen. For example, this distance b in normal operation of the gear combination between 0.5-5 mm. But even larger or smaller distances can be advantageous.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung der Komponenten eines Ölpumpensystems mit einer erfindungsgemäßen Zahnradkombination,
2 einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zahnradkombination,
3 eine schematische Seitenansicht einer Zahnradkombination gemäß 2, und
4 eine vergrößerte Detaildarstellung der Komponenten eines Mitnehmersystems.

Further advantageous embodiments of the invention are disclosed in the subclaims and the following description of the figures. Show it:

1 a schematic representation of the components of an oil pump system with a gear combination according to the invention,
2 a schematic longitudinal section through an embodiment of a gear combination according to the invention,
3 a schematic side view of a gear combination according to 2 , and
4 an enlarged detail of the components of a driver system.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden. In the different figures, the same parts are always provided with the same reference numerals, which is why these are usually described only once.

In 1 wird die Erfindung beispielhaft anhand ihrer Verwendung in einem Ölpumpensystem beschrieben. Dabei wird die erfindungsgemäße Zahnradkombination innerhalb eines Getriebes verwendet, über welches von der Drehung einer Kurbelwelle die Ölpumpe eines Kraftfahrzeugs angetrieben wird. Die erfindungsgemäße Zahnradkombination kann jedoch auch in anderen Arten von Getrieben und an anderen Positionen innerhalb eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden.In 1 The invention will be described by way of example with reference to its use in an oil pump system. In this case, the gear combination according to the invention is used within a transmission via which the rotation of a crankshaft, the oil pump of a motor vehicle is driven. However, the gear combination according to the invention can also be used in other types of transmissions and at other positions within a motor vehicle.

Das Ölpumpensystem weist neben einer Ölpumpe 23 eine Kurbelwelle 20 auf. An dieser Kurbelwelle 20 ist eine erfindungsgemäße Zahnradkombination 10 angebracht. Diese steht in Eingriff mit einem weiteren Zahnrad 21, welches an einer Ausgleichswelle 22 angebracht ist. Über die Drehung dieser Ausgleichswelle 22 ist die Ölpumpe 23 antreibbar. Das Getriebe aus Zahnradkombination 10 und Zahnrad 21 kann dabei weitere Zahnräder oder sonstige Getriebebauteile aufweisen.The oil pump system points next to an oil pump 23 a crankshaft 20 on. At this crankshaft 20 is a gear combination according to the invention 10 appropriate. This is engaged with another gear 21 , which is connected to a balancing shaft 22 is appropriate. About the rotation of this balance shaft 22 is the oil pump 23 drivable. The gearbox of gear combination 10 and gear 21 can have more gears or other transmission components.

2 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine Zahnradkombination 10, die beispielhaft zwei koaxial angeordnete Zahnräder 30 und 40 aufweist. Die beiden Zahnräder 30, 40 sind über Federmittel 41 wenigstens teilweise relativ zueinander um eine gemeinsame Drehachse 70 drehbar miteinander verbunden. Die Federmittel 41 sind vereinfacht dargestellt und können auf bekannte Art beispielsweise durch eine oder mehrere ringförmige Federn gebildet werden, die geeignet zwischen den beiden Zahnrädern eingespannt sind. Ein erstes Zahnrad 30 wird als Hauptzahnrad bezeichnet, während ein zweites Zahnrad 40 gegenüber diesem Hauptzahnrad drehbar ist und als Hilfszahnrad bezeichnet wird. Auf der Innenseite des Hauptzahnrads 30 ist ein zylinderförmiger Zahnradring 31 ausgebildet, auf den das Hilfszahnrad 40 aufgesteckt ist. Innerhalb des Zahnradrings 31 ist eine innere Nabe 60 angeordnet. Diese ist vereinfacht ebenfalls zylinderförmig dargestellt, sie kann jedoch auch andere Formen haben. Beispielsweise kann sie abgestuft ausgebildet sein. 2 shows a schematic longitudinal section through a gear combination 10 , the exemplary two coaxially arranged gears 30 and 40 having. The two gears 30 . 40 are about spring means 41 at least partially relative to each other about a common axis of rotation 70 rotatably connected. The spring means 41 are shown in simplified form and can be formed in known manner, for example by one or more annular springs, which are suitably clamped between the two gears. A first gear 30 is referred to as the main gear, while a second gear 40 is rotatable relative to this main gear and is referred to as an auxiliary gear. On the inside of the main gear 30 is a cylindrical gear ring 31 trained on the auxiliary gear 40 is plugged. Inside the gear ring 31 is an inner hub 60 arranged. This is simplified also shown in a cylindrical shape, but it can also have other shapes. For example, it may be stepped.

Der Zahnradring 31 des Hauptzahnrads 30 ist über eine Verbindungsschicht 50 drehfest mit der inneren Nabe verbunden. Die Verbindungsschicht 50 ist vorzugsweise aus Gummi ausgebildet und hat eine Dicke von etwa 4 bis 20 mm, bevorzugt 6 bis 15 mm, weiter bevorzugt 7 bis 10 mm. Wird die innere Nabe 60 an einer Welle wie der Kurbelwelle 20 des Ölsystems des 1 angebracht, überträgt die Zahnradkombination 10 eine Drehung der Welle 20 auf das Zahnrad 21.The gear ring 31 of the main gear 30 is over a connection layer 50 rotatably connected to the inner hub. The connection layer 50 is preferably formed of rubber and has a thickness of about 4 to 20 mm, preferably 6 to 15 mm, more preferably 7 to 10 mm. Will the inner hub 60 on a shaft like the crankshaft 20 of the oil system of 1 attached, transmits the gear combination 10 a rotation of the shaft 20 on the gear 21 ,

3 ist eine Seitenansicht der Zahnradkombination 10 zu entnehmen, die in 2 einer Sicht von links auf die Stirnseite des Hauptzahnrads 30 entspricht. Dabei ist die Zahnradkombination 10 zur vereinfachten Darstellung ohne eingebrachte Verbindungsschicht zwischen innerer Nabe 60 und Hauptzahnrad 30 dargestellt, um das innerhalb der Verbindungsschicht angeordnete Mitnehmersystem zu zeigen. Das Mitnehmersystem ist jedoch vorzugsweise vollständig vom Gummi der Verbindungsschicht umgeben, d.h. in die Verbindungsschicht eingebettet, so dass es bei Normalbetrieb der Zahnradkombination von außen nicht sichtbar ist. In einer alternativen Ausführungsform können Elemente des Mitnehmersystems auch aus der Gummischicht herausragen. 3 is a side view of the gear combination 10 to be found in 2 a view from the left on the front side of the main gear 30 equivalent. Here is the gear combination 10 for simplified representation without introduced connection layer between inner hub 60 and main gear 30 shown to show the carrier system disposed within the tie layer. However, the driver system is preferably completely surrounded by the rubber of the bonding layer, ie embedded in the bonding layer, so that it is not visible from the outside during normal operation of the gear combination. In an alternative embodiment, elements of the driver system may also protrude from the rubber layer.

Das Mitnehmersystem ist innerhalb der Verbindungsschicht zwischen der Außenseite der inneren Nabe 60 und der Innenseite des Zahnradrings 31 angeordnet. Das Mitnehmersystem weist wenigstens ein Element an Nabe 60 oder Zahnradring 31 auf, welches in ein gegenüberliegendes Element an Nabe 60 oder Zahnradring 31 eingreift. Im Ausführungsbeispiel der 3 sind hierzu am Außenumfang der Nabe 60 zwei radial gegenüberliegende Erhöhungen 61 und 61' ausgebildet. Am Innenumfang des Zahnradrings 31 sind um 90° versetzt ebenfalls zwei radial gegenüberliegende Erhöhungen 33 und 33' ausgebildet. Diese Erhöhungen 61, 61', 33 und 33' sind durch axial verlaufende Stege gebildet. Hierdurch werden angrenzend an die Erhöhungen entsprechende Vertiefungen in Form von axial verlaufenden Nuten ausgebildet. Folglich bilden sich zwischen den Erhöhungen 61 und 61' der inneren Nabe 60 zwei Vertiefungen 62 und 62'. Zwischen den Vertiefungen 32 und 32' des Zahnradrings 31 bilden sich zwei Erhöhungen 33 und 33'.The driver system is within the bonding layer between the outside of the inner hub 60 and the inside of the gear ring 31 arranged. The driver system has at least one element on the hub 60 or gear ring 31 on which is in an opposite element to hub 60 or gear ring 31 intervenes. In the embodiment of 3 are on the outer circumference of the hub 60 two radially opposite elevations 61 and 61 ' educated. On the inner circumference of the gear ring 31 are offset by 90 ° also two radially opposite elevations 33 and 33 ' educated. These raises 61 . 61 ' . 33 and 33 ' are formed by axially extending webs. As a result, corresponding recesses in the form of axially extending grooves are formed adjacent to the elevations. Consequently, form between the increases 61 and 61 ' the inner hub 60 two depressions 62 and 62 ' , Between the wells 32 and 32 ' of the gear ring 31 two elevations form 33 and 33 ' ,

Diese Stege und Nuten sind in Blickrichtung der 3 gekrümmt ausgeformt, so dass sie im Wesentlichen an den Verlauf des Innenumfangs des Zahnradrings 31 und des Außenumfangs der Nabe 60 angepasst sind. Insbesondere verlaufen die Stirnflächen von Erhöhungen gekrümmt und äquidistant zu Bodenflächen von korrespondierenden Vertiefungen. Die Außenflächen der Erhöhungen haben vorzugsweise keinen Kontakt zu den Innenflächen von Vertiefungen, sondern die Erhöhungen greifen rundum mit Spiel in die Vertiefungen ein, wie es im Ausführungsbeispiel der 3 der Fall ist.These webs and grooves are in the direction of the 3 formed curved so that they substantially to the course of the inner circumference of the gear ring 31 and the outer circumference of the hub 60 are adjusted. In particular, the end surfaces of elevations are curved and equidistant from the bottom surfaces of corresponding recesses. The outer surfaces of the elevations preferably have no contact with the inner surfaces of depressions, but the elevations engage all around with play in the wells, as in the embodiment of the 3 the case is.

4 zeigt die Abstände zwischen Erhöhungen und Vertiefungen in einer vergrößerten Detailansicht. Gezeigt ist eine Erhöhung 61 an der inneren Nabe 60. Diese Erhöhung 61 greift an dem Zahnradring 31 in eine korrespondierende Vertiefung 32 ein. Die Erhöhung 61 wird durch einen axial verlaufenden Steg gebildet mit zwei äußeren Seitenflächen 63 und 64, sowie einer Stirnfläche 65. Die Seitenflächen 63, 64 bilden die Seitenflanken des Stegs 61, die beispielsweise radial verlaufen. Die Vertiefung 32 wird durch eine axial verlaufende Nut gebildet mit zwei inneren Seitenflächen 34 und 35, sowie einer Bodenfläche 36. Die Seitenflächen 34, 35 verlaufen ebenfalls radial. Die Erhöhung 61 bildet angrenzend zwei Vertiefungen aus, von denen eine Vertiefung mit der Bezugsziffer 62 gekennzeichnet ist. Gleichzeitig bildet die Vertiefung 32 angrenzend zwei Erhöhungen aus, von denen eine Erhöhung mit der Bezugsziffer 33 gekennzeichnet ist. Diese Erhöhung 33 greift in die Vertiefung 62 ein. 4 shows the distances between elevations and depressions in an enlarged detail view. Shown is an increase 61 at the inner hub 60 , This increase 61 engages the gear ring 31 into a corresponding recess 32 one. The increase 61 is formed by an axially extending web with two outer side surfaces 63 and 64 , as well as an end face 65 , The side surfaces 63 . 64 form the side flanks of the bridge 61 which extend radially, for example. The depression 32 is formed by an axially extending groove with two inner side surfaces 34 and 35 , as well as a floor area 36 , The side surfaces 34 . 35 also run radially. The increase 61 Forms adjacent two wells, one of which is indicated by the reference numeral 62 is marked. At the same time the depression forms 32 adjoining two increases, one of which is increased by the reference number 33 is marked. This increase 33 reach into the depression 62 one.

Die Stirnfläche 65 und die Bodenfläche 36 verlaufen gekrümmt und vorzugsweise äquidistant in einem Abstand b zueinander, der in der Größenordnung von 0,5-5 mm liegt. Die Seitenflächen 34 und 35 der Vertiefung 32 liegen in einem Abstand a zu den Seitenflanken 63 und 64 der Erhöhung 61, der in Umfangsrichtung gesehen in der Größenordnung von 10 bis 40° liegt. Die durch diese Abstände a und b gebildeten Zwischenräume sind mit dem Material der Verbindungsschicht gefüllt, so dass eine Übertragung von Drehkräften von der inneren Nabe 60 auf den Zahnradring 31 möglich ist. Bei Versagen des Materials der Verbindungsschicht dreht beispielsweise die Erhöhung 61 in Richtung der Erhöhung 33, und die Seitenflanke 64 erhält Kontakt zur Seitenfläche 35. Dies findet an allen Erhöhungen und Vertiefungen statt, so dass der Zahnradring 31 nun ersatzweise durch dieses Mitnehmersystem gedreht wird. Insofern sind die Überdeckungsbeträge der dann einander anliegenden Seitenflanken zielführend so gewählt, dass ein hinreichendes Mitdrehen gewährleistet ist.The face 65 and the floor area 36 are curved and preferably equidistant at a distance b from each other, which is of the order of 0.5-5 mm. The side surfaces 34 and 35 the depression 32 lie at a distance a to the side edges 63 and 64 the increase 61 , which is on the order of 10 to 40 ° in the circumferential direction. The gaps formed by these distances a and b are filled with the material of the bonding layer, so that a transmission of rotational forces from the inner hub 60 on the gear ring 31 is possible. In case of failure of the material of the connecting layer, for example, the increase rotates 61 in the direction of the increase 33 , and the sidewall 64 gets contact to the side surface 35 , This takes place at all elevations and depressions, so that the gear ring 31 now, alternatively, is rotated by this driver system. In this respect, the overlap amounts of the then adjacent side flanks are purposefully chosen so that a sufficient co-rotation is ensured.

Dabei kann der Abstand a auch größer gewählt werden, um den Füllgrad für das Material der Verbindungsschicht zu erhöhen. Beispielsweise können als Erhöhung ein einzelner Stift oder ein einzelner Steg gewählt werden, der in eine sehr breite Vertiefung angreift und dabei in einem großen Abstand zu einer Seitenfläche der Vertiefung steht. Der Kontakt zwischen dem Stift/Steg und der Seitenfläche einer Vertiefung erfolgt dann erst nach einer gewissen Drehung der inneren Nabe 60, aber auch so kann ein Mitnehmersystem realisiert werden.In this case, the distance a can also be chosen to be larger in order to increase the degree of filling for the material of the connecting layer. For example, as an increase, a single pin or a single web can be selected, which engages in a very wide recess and is at a large distance from a side surface of the recess. The contact between the pin / web and the side surface of a recess then takes place only after a certain rotation of the inner hub 60 , but also so a driver system can be realized.

Vorliegend wurde die Erfindung mittels eines in den Figuren dargestellten, so genannten „scissors gear“ beschrieben. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung auch Zahnradkombinationen, bei denen ein einzelnes Zahnrad einen inneren Zahnradring aufweist, der durch eine Verbindungsschicht mit der inneren Nabe verbunden ist, wobei innerhalb der Verbindungsschicht auf dem Außenumfang der inneren Nabe und dem Innenumfang des Zahnradrings des Zahnrads wenigstens eine Erhöhung und eine korrespondierende Vertiefung vorgesehen sind, die ineinander eingreifen.In the present case, the invention has been described by means of a so-called "scissors gear" shown in the figures. Of course, the invention is not limited thereto. Rather, the invention also includes gear combinations in which a single gear has an inner gear ring which is connected by a connecting layer with the inner hub, wherein within the connection layer on the outer circumference of the inner hub and the inner circumference of the gear ring of the gear at least one elevation and a corresponding recess are provided which engage with each other.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Zahnradkombinationgear combination
2020: Kurbelwellecrankshaft
2121: Getriebe, ZahnradGear, gear
2222: Ausgleichswellebalancer shaft
2323: Ölpumpeoil pump
3030: Zahnrad, HauptzahnradGear, main gear
3131: Zahnradringgear ring
32, 32'32, 32 ': Vertiefung, NutRecess, groove
33, 33'33, 33 ': Erhöhung, StegRaise, footbridge
34, 3534, 35: Seitenfläche, SeitenflankeSide surface, side flank
3636: Bodenflächefloor area
4040: Zahnrad, HilfszahnradGear, auxiliary gear
4141: Federmittelspring means
5050: Verbindungsschicht, GummischichtBonding layer, rubber layer
6060: Nabehub
61, 61'61, 61 ': Erhöhungincrease
62, 62'62, 62 ': Vertiefungdeepening
63, 6463, 64: Seitenfläche, SeitenflankeSide surface, side flank
6565: Stirnflächeface

Claims

A gear combination (10) for mounting on a shaft, comprising an inner hub (60) adapted to be mounted on the shaft, a gear (30) having an inner gear ring (31) interconnected by a connecting layer (50) inner hub (60), characterized in that within the connection layer (50) on the outer circumference of the inner hub (60) and the inner periphery of the gear ring (31) of the gear (30) at least one elevation (61, 61 ') and a corresponding recess (32; 32 ') are provided which engage with each other.

Gear combination after Claim 1 , characterized in that the connecting layer (50) consists of rubber.

Gear combination after Claim 1 or 2 , characterized in that two elevations (61, 61 ') are provided, which engage in two corresponding depressions (32, 32').

Gear combination according to one of the preceding claims, characterized in that a recess (32; 32 ') is formed by an axially extending groove, while an elevation (61; 61') is formed by an axially extending web.

Gear combination after Claim 4 characterized in that an axially extending groove (32; 32 ') has a curved bottom surface (36) extending equidistant from a curved end surface (65) of an axially extending web (61; 61').

Gear combination according to one of the preceding claims, characterized in that the outer surfaces of an elevation (61; 61 ') and the inner surfaces of a corresponding recess (32; 32') do not contact each other during normal operation of the gear combination (10).

Gear combination after Claim 6 , characterized in that when viewed in the circumferential direction of the gear combination (10) is a distance a between the side surfaces (63; 64) an increase (61; 61 ') and the side surfaces (34; 35) of a corresponding recess (32; 32' ) In normal operation of the gear combination (10) has an amount between 10 to 40 °.

Gear combination according to one of the Claims 6 or 7 , characterized in that a distance b between the end face (65) of an elevation (61; 61 ') and the bottom surface (36) of a corresponding recess (32; 32') during normal operation of the gear combination (10) is an amount between 0.5 -5 mm.

Gear combination according to one of the preceding claims, characterized in that an outer split gear has two gears (30, 40) which are connected coaxially and rotatably via a spring means (41) at least partially relative to each other about a common axis of rotation (70).

An oil pump system of a motor vehicle, comprising a crankshaft (20) on which a gear combination (10) is mounted, which is part of a transmission for driving a balance shaft (22) which drives an oil pump (23). characterized in that the gear combination (10) on the crankshaft (20) according to one of Claims 1 to 8th is trained.