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Die Erfindung betrifft ein geteiltes Zahnrad mit zwei Zahnradhälften nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Verwendung des geteilten Zahnrades.
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Durch die
DE 10 2015 202 236 A1 wurde ein geteiltes Zahnrad, bestehend aus zwei Zahnradhälften und einem zwischen den Zahnradhälften angeordneten elastischen Element, bekannt. Das elastische Element wirkt als Torsionsfeder zwischen den beiden Zahnradhälften und weist einen balgartigen mittleren Abschnitt auf, welcher in Umfangsrichtung elastisch verformbar ist. Das elastische Element weist beiderseits des balgartigen mittleren Abschnitts zylindrisch ausgebildete Endabschnitte auf, welche der Befestigung des elastischen Elementes an den beiden Zahnradhälften dienen. Die axiale Baulänge des elastischen Elements, die sich aus dem mittleren balgartigen Abschnitt und den beiden Endabschnitten zusammensetzt, erstreckt sich somit über die gesamte Breite des geteilten Zahnrades, d. h. beider Zahnradhälften. Das bekannte geteilte Zahnrad wird vorzugsweise als Planetenrad in einem Planetengetriebe, vorzugsweise in einem Schwenkmotor eines Wankstabilisators eingesetzt, um ein Schlagen der Zahnräder bei Drehrichtungsumkehr zur Vermeidung akustischer Auffälligkeiten zu vermeiden.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem geteilten Zahnrad der eingangs genannten Art weitere Potenziale, insbesondere im Hinblick auf eine Bauraumoptimierung auszuschöpfen.
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Die Erfindung umfasst die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist bei einem geteilten Zahnrad vorgesehen, dass das elastische Element als Polygonring ausgebildet ist und - in Drehrichtung gesehen - formschlüssig in den beiden Zahnradhälften aufgenommen ist. Das zwischen den beiden Zahnradhälften übertragene Drehmoment wird somit einerseits über eine formschlüssige Verbindung zwischen der ersten Zahnradhälfte und einem ersten Ende des elastischen Elements und andererseits durch eine formschlüssige Verbindung zwischen der zweiten Zahnradhälfte und einem zweiten Ende des elastischen Elements übertragen. Durch den beiderseitigen Formschluss ist das elastische Element, welches einstückig ausgebildet ist, somit an einer Verdrehung gegenüber den beiden Zahnradhälften gehindert. Die formschlüssige Verbindung hat den Vorteil, dass sie leicht und ohne zusätzliche Hilfsmittel montiert werden kann, weil das elastische Element lediglich in jede der beiden Zahnradhälften eingelegt wird.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist jede der beiden Zahnradhälften eine Planfläche auf, in welcher jeweils eine Aufnahmeöffnung zur formschlüssigen Aufnahme des elastischen Elements angeordnet ist. Die beiden Zahnradhälften liegen im fertig montierten Zustand mit ihren beiden Planflächen aneinander an, wobei im zentralen Bereich durch die beiden Aufnahmeöffnungen ein Hohlraum für die Aufnahme des elastischen Elements ausgespart ist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Aufnahmeöffnungen als Vertiefungen gegenüber den Planflächen ausgebildet, insbesondere als Vertiefung mit einem formschlüssigen Profil. Dadurch wird kein zusätzlicher Bauraum beansprucht.
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Erfindungsgemäß ist das elastische Element als Polygonring, d. h. als Ring mit einem Polygonprofil ausgebildet. Das Polygonprofil weist eine Vielzahl von umfangsseitig und in einem Winkel zueinander angeordneten Außen- oder Polygonflächen auf, welche mit korrespondierenden Polygonflächen der Vertiefungen in den Zahnradhälften den Formschluss bewirken.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Polygonring als Sechseckring, d. h. als Ring mit einem Hexagonprofil ausgebildet, d. h. mit einer symmetrischen, leicht herstellbaren Form, die einerseits in Drehrichtung elastisch verformbar ist und andererseits den erforderlichen Formschluss mit den beiden Zahnradhälften ermöglicht.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Polygonring auf seinem Umfang geschlitzt, d. h. er weist einen etwa in Axialrichtung verlaufenden Schlitz auf, wodurch der Polygonring einen offenen Querschnitt erhält. Durch den Schlitz auf dem Umfang wird eine erhöhte elastische Verformbarkeit und Nachgiebigkeit in Umfangsrichtung erreicht.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Polygonring aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus Stahl hergestellt, welcher für diese Funktion die notwendige Festigkeit und Elastizität aufweist. Bevorzugt wird ein Stahlband oder Flachstahl verwendet, welches zu einem Polygonprofil umformbar ist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Polygonring aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, beispielsweise durch Spritzguss, wobei der Querschnitt des Polygonrings offen oder geschlossen, d. h. mit oder ohne Schlitz auf dem Umfang ausgebildet sein kann.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Vertiefungen jeder Zahnradhälfte innere Umfangsflächen und das elastische Element äußere Umfangsflächen auf, wobei die äußeren Umfangsflächen mit den inneren Umfangsflächen den Formschluss bilden. Die Vertiefungen bilden somit die Gegenform zur Form des Polygonrings.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das geteilte Zahnrad als Planetenrad in einem Planetengetriebe verwendet, wobei beide Zahnradhälften einschließlich des elastischen Elements drehbar auf einem Planetenbolzen angeordnet und über den Planetenbolzen mit einem Planetenträger verbunden sind. Beide durch das elastische Element gegeneinander verspannte Zahnradhälften stehen also mit mindestens einem weiteren Zahnrad, einem Hohlrad und/oder einem Sonnenrad, in Zahneingriff. Bei einer Drehrichtungsumkehr ist das Zahnspiel aufgrund der Verspannung beider Zahnradhälften eliminiert. Vorteilhaft, gerade beim Einbau in einem Planetengetriebe, ist ferner, dass durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung des elastischen Elements Bauraum, insbesondere in axialer Richtung gespart wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
- 1 eine erste und eine zweite Zahnradhälfte eines geteilten Zahnrades mit elastischem Element in einer Explosionsdarstellung und
- 2 die erste und zweite Zahnradhälfte, zusammengebaut, in einem entspannten Zustand.
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1 zeigt in einer Explosionsdarstellung eine erste Zahnradhälfte 1, eine zweite Zahnradhälfte 2 sowie ein zwischen den beiden Zahnradhälften 1, 2 angeordnetes, als Polygonring 3 ausgebildetes elastisches Element 3. Der Polygonring 3 weist die Form eines Sechsecks mit abgerundeten Ecken respektive Kanten auf und ist aus einem Flachband aus Stahl mit einem Rechteckquerschnitt zu der Sechseckform gebogen, wobei auf dem Umfang ein sich ein in axialer Richtung erstreckender Schlitz 4 belassen ist. Die Sechseckform bildet somit einen offenen Querschnitt. Der Polygonring 3 weist sechs äußere Umfangsflächen 3a, 3b bis (teilweise nicht sichtbar) 3f auf, welche ein Polygon- und Formschlussprofil bilden. Die erste Zahnradhälfte 1 weist eine erste Planfläche 1a auf, in welche eine als Vertiefung 5 ausgebildete Aufnahmeöffnung 5 eingearbeitet ist. Die Vertiefung 5 weist - korrespondierend zu den äußeren Umfangsflächen 3a bis 3f des sechseckförmigen Polygonringes 3 - sechs innere Umfangsflächen 5a bis 5f (teilweise nicht sichtbar) auf. Die inneren Umfangsflächen 5a bis 5f werden nach innen durch eine weitere Planfläche 6 begrenzt, welche beim Einsetzen des Polygonrings 3 in die Vertiefung 5 als axialer Anschlag dient. Radial innerhalb der Vertiefung 5 ist eine Bohrung 7 angeordnet, über welche die erste Zahnradhälfte 1 auf einer Achse oder einem Bolzen (nicht dargestellt) drehbar gelagert werden kann.
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Die zweite Zahnradhälfte 2 ist analog oder spiegelsymmetrisch zur ersten Zahnradhälfte 1 ausgebildet und weist eine Bohrung 7 sowie eine zweite, nicht sichtbare Planfläche 2a auf, welche der ersten Planfläche 1a der ersten Zahnradhälfte 1 gegenüberliegt und - analog zur ersten Zahnradhälfte 1 - ebenfalls eine Vertiefung (nicht sichtbar) zur Aufnahme des Polygonringes 3 aufweist.
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Zur Montage der beiden Zahnradhälften 1, 2 wird der Polygongring 3 zunächst in die Vertiefung 5 der ersten Zahnradhälfte 1 eingesetzt, wobei etwa die halbe Breite (Erstreckung in axialer Richtung) des Polygonringes 3 in der Vertiefung 5 aufgenommen ist, so dass der Polygonring 3 mit etwa seiner halben Breite über die erste Planfläche 1a hinaus steht. Anschließend wird die zweite Zahnradhälfte 2 koaxial zur ersten Zahnradhälfte 1a mit dem Polygonring 3 formschlüssig gefügt, wobei der Polygonring 3 in der Vertiefung (nicht dargestellt) der zweiten Zahnradhälfte 2 aufgenommen wird. In axialer Richtung wird der Polygonring 3 durch die weitere Planfläche 6 in der ersten Zahnradhälfte 1 und durch eine entsprechende weitere Planfläche in der zweiten Zahnradhälfte 2 fixiert. Beide Zahnradhälften 1, 2 können dann auf einem Bolzen, vorzugsweise einem Planetenbolzen eines Planetengetriebes drehbar gelagert werden. Das geteilte Zahnrad 1, 2 kann somit bevorzugt als Planetenrad eines Planetengetriebes eingesetzt werden. In der Darstellung gemäß 1 ist die Verzahnung symbolisch durch auf dem Umfang angeordnete Schlitze s dargestellt. Beim Eingriff der beiden Zahnradhälften 1, 2 mit einem weiteren Zahnrad wird über Zahnkräfte ein Drehmoment übertragen, wodurch beide Zahnradhälften 1, 2 durch den Polygonring 3 gegeneinander verspannt werden. In diesem Falle fluchten die Verzahnungen der beiden Zahnradhälften 1, 2 respektive die Schlitze s, d. h. sie liegen in axialer Richtung hintereinander.
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2 zeigt die beiden Zahnradhälften 1, 2 in einem entspannten Zustand, wobei die Verzahnungen respektive die Schlitze s nicht miteinander fluchten, sondern in Umfangsrichtung einen leichten Versatz aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erste Zahnradhälfte
- 1a
- erste Planfläche
- 2
- zweite Zahnradhälfte
- 2a
- zweite Planfläche
- 3
- elastisches Element/Polygonring
- 3a - 3f
- äußere Umfangsflächen
- 4
- Schlitz
- 5
- Aufnahmeöffnung/Vertiefung
- 5a - 5f
- innere Umfangsflächen
- 6
- weitere Planfläche
- 7
- Bohrung
- s
- Schlitz/Verzahnung
