DE102017220457A1

DE102017220457A1 - gearing arrangement

Info

Publication number: DE102017220457A1
Application number: DE102017220457.5A
Authority: DE
Inventors: Martin Juretko; Peter Marschall; Siegfried Heide
Original assignee: EM Motive GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2019-05-16
Also published as: CN109798305A; CN109798305B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verzahnungsanordnung zur Flankenspielreduktion an einer Innenverzahnung eines rotierenden Bauteils (10), insbesondere einer Hohlwelle, umfassend ein erstes Zahnrad (2) mit einer ersten Außenverzahnung (20), ein zweites Zahnrad (3) mit einer zweiten Außenverzahnung (30), wobei das erste Zahnrad (2) und das zweite Zahnrad (3) um eine gemeinsame Rotationsache (4) rotierend angeordnet sind, eine Verdrehvorrichtung (15) mit einem ersten Verdrehelement (21) am ersten Zahnrad (2) und mit einem zweiten Verdrehelement (31) am zweiten Zahnrad (3), und eine Spannvorrichtung (5), welche eingerichtet ist, um das erste Zahnrad (2) und das zweite Zahnrad (3) in axialer Richtung der Rotationsachse (4) gegeneinander zu verspannen, wobei die Verdrehvorrichtung (15) eingerichtet ist, bei einer axialen Verspannung des ersten Zahnrads (2) und des zweiten Zahnrads (3) gegeneinander das erste Zahnrad (2) und das zweite Zahnrad (3) derart gegeneinander zu verdrehen, dass sich bei stirnseitig gegenüberliegenden Zähnen der ersten Außenverzahnung (20) und der zweiten Außenverzahnung (30) eine erste Zahnkopfmittellinie (22) eines Zahns der ersten Außenverzahnung (20) um einen Versatz (V) gegenüber einer zweiten Zahnkopfmittellinie (32) eines stirnseitig gegenüberliegenden Zahns der zweiten Außenverzahnung (30) in Umfangsrichtung versetzt ist.

The invention relates to a toothed arrangement for reducing backlash on an inner toothing of a rotating component (10), in particular a hollow shaft, comprising a first toothed wheel (2) with a first outer toothing (20), a second toothed wheel (3) with a second outer toothing (30), wherein the first gear (2) and the second gear (3) are arranged to rotate about a common rotation axis (4), a rotation device (15) with a first rotation element (21) on the first gear (2) and with a second rotation element (31 ) on the second gear (3), and a tensioning device (5) which is arranged to clamp the first gear (2) and the second gear (3) in the axial direction of the rotation axis (4) against each other, wherein the rotation device (15 Is set up in an axial strain of the first gear (2) and the second gear (3) against each other, the first gear (2) and the second gear (3) to rotate against each other, that at frontally opposite teeth of the first outer toothing (20) and the second outer toothing (30) a first Zahnkopfmittellinie (22) of a tooth of the first outer toothing (20) by an offset (V) against a second Zahnkopfmittellinie (32) of a frontally opposite tooth of the second outer toothing (30) is offset in the circumferential direction.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verzahnungsanordnung und eine die Verzahnungsanordnung umfassende Welle, insbesondere eine Kurbelwelle oder eine Welle eines Kolbenverdichters. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Verzahnungsanordnung zur Flankenspielreduktion an einer Innenverzahnung eines rotierenden Bauteils, insbesondere einer Hohlwelle.The present invention relates to a gear arrangement and a shaft comprising the gear arrangement, in particular a crankshaft or a shaft of a reciprocating compressor. In particular, the invention relates to a gear arrangement for flank play reduction on an internal toothing of a rotating component, in particular a hollow shaft.

Verzahnungsanordnungen werden beispielsweise in Antriebssträngen von Hybrid-Fahrzeugen mit elektrischen Maschinen und Verbrennungsmotoren eingesetzt. Durch die wechselnden Kräfte auf die Kolben im Verbrennungsmotor resultiert eine starke Drehmomentwelligkeit der Kurbelwelle. Damit einher geht ein spielbehafteter Flankenwechsel der Zahnräder in spielbehafteten formschlüssigen Verbindungen im Antriebsstrang, wie beispielsweise in Vielzahn-Welle-Nabe-Verbindungen. Da sich eine solche Drehmomentwelligkeit negativ in Bezug auf Lärmemission und Lebensdauer der Zahnräder auswirkt, sind aufwendige konstruktive Maßnahmen zur Vermeidung der negativen Effekte notwendig. Üblich ist dabei ein Einsatz von Schwungrädern oder Drehmomentwandlern oder Torsionsfedern mit Dämpfungselementen. Dabei ergeben sich jedoch die Nachteile einer Erhöhung der Gesamtmasse und der Komplexität und damit einhergehend der Kosten des Gesamtsystems.Gear arrangements are used for example in drive trains of hybrid vehicles with electric machines and internal combustion engines. Due to the changing forces on the pistons in the internal combustion engine results in a strong torque ripple of the crankshaft. This is accompanied by a play-related edge change of the gears in play-related positive connections in the drive train, such as in multi-toothed shaft-hub connections. Since such a torque ripple has a negative effect on noise emission and life of the gears, complex design measures to avoid the negative effects are necessary. It is customary to use flywheels or torque converters or torsion springs with damping elements. However, this results in the disadvantages of an increase in the total mass and complexity and, consequently, the cost of the overall system.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Verzahnungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass bei kostengünstiger Herstellung ein zuverlässiger und effizienter Betrieb ermöglicht wird. Die erfindungsgemäße Verzahnungsanordnung erlaubt eine einfache und kostengünstige Fertigung und Montage und verhindert auf einfache Art und Weise einen spielbehafteten Flankenwechsel in der Welle-Hohlwelle-Verbindung. Hierdurch kann eine signifikante Geräuschreduzierung und eine Reduzierung des Verschleißes erreicht werden. Dies wird erfindungsgemäß derart gelöst, dass eine Verzahnungsanordnung zur Flankenspielreduktion an einer Innenverzahnung eines rotierenden Bauteils, insbesondere einer Hohlwelle, mit einem ersten Zahnrad und mit einem zweiten Zahnrad vorgesehen ist. Das erste Zahnrad weist dabei eine erste Außenverzahnung zum Zusammenwirken mit der Innenverzahnung des rotierenden Bauteils auf. Das zweite Zahnrad weist weiterhin eine zweite Außenverzahnung zum Zusammenwirken mit der Innenverzahnung des rotierenden Bauteils auf. Das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad sind um eine gemeinsame Rotationsachse rotierend angeordnet. Die Verzahnungsanordnung umfasst weiterhin eine Verdrehvorrichtung zum Flankenspiel verringernden Verdrehen der beiden Zahnräder, mit einem ersten Verdrehelement am ersten Zahnrad und mit einem zweiten Verdrehelement am zweiten Zahnrad. Erfindungsgemäß wird unter einem Verdrehelement eine definierte Formgebung, insbesondere der Stirnseiten des Zahnrads, beispielsweise eine Planverzahnung, angesehen. Die Verdrehelemente sind dabei an zueinander weisenden Stirnseiten der beiden Zahnräder angeordnet. Weiter umfasst die Verzahnungsanordnung eine Spannvorrichtung, welche eingerichtet ist, um das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad in axialer Richtung der Rotationsachse gegeneinander zu verspannen. Die Verdrehvorrichtung ist dabei eingerichtet, bei einer axialen Verspannung des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads gegeneinander durch die Spannvorrichtung das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad gegeneinander zu verdrehen. Die beiden Zahnräder werden dabei derart gegeneinander verdreht, dass bei sich stirnseitig gegenüberliegenden Zähnen der ersten Außenverzahnung und der zweiten Außenverzahnung eine erste Zahnkopfmittellinie eines Zahns der ersten Außenverzahnung um einen Versatz gegenüber einer zweiten Zahnkopfmittellinie eines stirnseitig gegenüberliegenden Zahns der zweiten Außenverzahnung in Umfangsrichtung versetzt ist. Als Zahnkopfmittellinie wird jeweils eine zur Rotationsachse parallele Linie, welche mittig auf dem äußersten Umfang eines Zahnes des Zahnrads liegt, angesehen. Durch die Anordnung der Verdrehvorrichtung ist es besonders vorteilhaft möglich, einen definierten Versatz der beiden Zahnkopfmittellinien zueinander, welcher einer Rotation des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads um die Rotationsachse gegeneinander entspricht, zu erzeugen. The toothing arrangement according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that with cost-effective production a reliable and efficient operation is made possible. The toothing arrangement according to the invention allows a simple and cost-effective production and assembly and prevents in a simple manner a game-related edge change in the shaft-hollow shaft connection. As a result, a significant noise reduction and a reduction of wear can be achieved. This is inventively achieved in such a way that a toothing arrangement for flank play reduction is provided on an internal toothing of a rotating component, in particular a hollow shaft, with a first toothed wheel and with a second toothed wheel. The first gear has a first external toothing for cooperation with the internal toothing of the rotating component. The second gear further has a second external toothing for cooperation with the internal toothing of the rotating component. The first gear and the second gear are arranged to rotate about a common axis of rotation. The gear arrangement further comprises a twisting device for the backlash-reducing twisting of the two gears, with a first rotating element on the first gear and with a second rotating element on the second gear. According to the invention, a defined shaping, in particular the end faces of the toothed wheel, for example a planer toothing, is considered under a torsion element. The torsion elements are arranged on mutually facing end faces of the two gears. Furthermore, the toothed arrangement comprises a tensioning device which is set up in order to brace the first gearwheel and the second gearwheel in the axial direction of the axis of rotation relative to one another. The twisting device is arranged to rotate against each other in an axial tension of the first gear and the second gear against each other by the tensioning device, the first gear and the second gear against each other. In this case, the two gear wheels are rotated relative to one another in such a way that a first tooth centerline of a tooth of the first outer toothing is offset in the circumferential direction by a offset relative to a second tooth center line of a tooth of the second outer toothing lying face to face with the first outer toothing and the second outer toothing. As the tooth center line is in each case a line parallel to the axis of rotation, which is located centrally on the outermost circumference of a tooth of the gear considered. Due to the arrangement of the rotating device, it is particularly advantageously possible to generate a defined offset of the two tooth head center lines relative to each other, which corresponds to a rotation of the first gear and of the second gear around the axis of rotation.

Werden beispielsweise die beiden Zahnräder derart auf der gemeinsamen Rotationsachse aneinander angeordnet, dass die beiden Außenverzahnungen miteinander fluchten, das heißt, dass die erste Zahnkopfmittellinie und die zweite Zahnkopfmittellinie aufeinander liegen, so steht das erste Verdrehelement mit dem zweiten Verdrehelement nur teilweise in Kontakt. Bei einem Verschieben der beiden Zahnräder in axialer Richtung der Rotationsachse aufeinander zu, wird durch die Formgebung des ersten Verdrehelements und des zweiten Verdrehelements die Axialbewegung in eine Rotationsbewegung der beiden Zahnräder gegeneinander überführt. Dabei stellt sich der Versatz der beiden Zahnkopfmittellinien ein.If, for example, the two toothed wheels are arranged on the common rotational axis in such a way that the two outer toothings are aligned with one another, that is to say that the first tooth center line and the second tooth center line lie on top of each other, then the first rotational element is only partially in contact with the second rotational element. When moving the two gears in the axial direction of the axis of rotation toward each other, the axial movement is converted into a rotational movement of the two gears against each other by the shape of the first rotating element and the second rotating element. In this case, the offset of the two Zahnkopfmittellinien sets.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Die Verdrehelemente der Verzahnungsanordnung können auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein. Bevorzugt weisen das erste Verdrehelement und das zweite Verdrehelement Gleitflächen auf. Die Gleitflächen wirken derart zusammen, dass bei einer axialen Verspannung des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads die Gleitflächen das erste Zahnrad gegenüber dem zweiten Zahnrad in eine Position verdrehen, die geeignet ist, das Flankenspiel innerhalb der einzelnen Zahnlücken der Innenverzahnung des rotierenden Bauteils zu verringern. Mittels der Gleitflächen ist ein besonders einfaches Verdrehen der beiden Zahnräder gegeneinander möglich.The torsion elements of the toothing arrangement can be designed in different ways. Preferably, the first Twisting element and the second rotating element on sliding surfaces. The sliding surfaces cooperate such that upon axial tension of the first gear and the second gear, the sliding surfaces rotate the first gear relative to the second gear in a position which is adapted to reduce the backlash within the individual tooth gaps of the internal toothing of the rotating component. By means of the sliding surfaces a particularly simple rotation of the two gears against each other is possible.

Besonders bevorzugt ist das erste Verdrehelement und das zweite Verdrehelement eine Plan-Kerbverzahnung, eine sogenannte Hirth-Verzahnung. Als Plan-Kerbverzahnung wird eine Verdrehvorrichtung mit Verdrehelementen mit radial verlaufenden, spitz zulaufenden, symmetrischen Zähnen angesehen. Bei einem Zahneingriff einer Plan-Kerbverzahnung liegen die Zahnflanken der Zähne flächig aneinander. Eine Plan-Kerbverzahnung ist besonders vorteilhaft, um bei einem teilweisen Eingriff der Plan-Kerbverzahnung eine Axialbewegung in eine Rotationsbewegung zu überführen. Als teilweiser Eingriff wird dabei ein unvollständiger Eingriff der beiden Verzahnungen angesehen, wobei nur teilweise eine Zahnflankenseite des ersten Verdrehelements mit nur einer Zahnflankenseite des zweiten Verdrehelements in Kontakt steht. Zudem erfolgt bei der Verwendung einer Plan-Kerbverzahnung eine axiale Zentrierung der beiden Zahnräder zueinander, was weitere Vorrichtungen zur axialen Zentrierung überflüssig macht.Particularly preferably, the first rotating element and the second rotating element is a plan serration, a so-called Hirth serration. Plan-serration is considered to be a twisting device with torsion elements with radially extending, pointed, symmetrical teeth. In a tooth engagement of a plan serration, the tooth flanks of the teeth lie flat against each other. A plan serration is particularly advantageous in order to convert an axial movement in a rotational movement in a partial engagement of the plan serration. As a partial engagement while incomplete engagement of the two gears is considered, only partially a tooth flank side of the first rotating element is in contact with only one tooth flank side of the second rotating element. In addition, when using a plan serration axial centering of the two gears to each other, which makes additional devices for axial centering superfluous.

Besonders bevorzugt ist das erste Verdrehelement eine erste schräge Klauenverzahnung und das zweite Verdrehelement eine zweite schräge Klauenverzahnung. Als schräge Klauenverzahnung wird eine planseitige Verzahnung angesehen, welche Zähne aufweist, welche eine gerade und eine schräge Zahnflanke aufweisen, wodurch sich eine Art Sägezahnprofil der Verzahnung ergibt. Die gerade Zahnflanke ist parallel zu der Rotationsachse, wie bei Zahnflanken einer Klauenkupplung. Die schräge Zahnflanke ist in einem spitzen Winkel zur geraden Zahnflanke ausgerichtet, wie die Zahnflanken einer Plan-Kerbverzahnung. Die beiden Klauenverzahnungen sind dabei derart ausgerichtet, dass die schrägen Zahnflanken der Zähne in Kontakt miteinander stehen. Das heißt, dass bei entsprechender Abstimmung der beiden Außenverzahnungen und der beiden schrägen Klauenverzahnungen aufeinander die gleiche Funktionsweise wie beispielsweise bei der Plan-Kerbverzahnung resultiert.Particularly preferably, the first rotating element is a first inclined dog teeth and the second rotating element is a second inclined dog teeth. As an inclined claw toothing a plan-side toothing is considered, which has teeth which have a straight and an oblique tooth flank, resulting in a kind of saw tooth profile of the toothing. The straight tooth flank is parallel to the axis of rotation, as in tooth flanks of a dog clutch. The oblique tooth flank is aligned at an acute angle to the straight tooth flank, like the tooth flanks of a plan serration. The two dog teeth are aligned such that the oblique tooth flanks of the teeth are in contact with each other. This means that with appropriate coordination of the two external teeth and the two inclined claw toothing successive the same operation as for example in the plan serration results.

Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Verdrehvorrichtung ein Zwischenelement umfasst. Das Zwischenelement ist zwischen dem ersten Verdrehelement und dem zweiten Verdrehelement angeordnet. Bevorzugt ist es beispielsweise möglich, das Zwischenelement zylindrisch, mit einem dritten Verdrehelement an einer Stirnseite und mit einem vierten Verdrehelement an einer gegenüberliegenden Stirnseite auszubilden. Das erste und das zweite Verdrehelement kann dabei als Klauenverzahnung ausgeführt sein mit geraden, zur Rotationsachse parallelen Zahnflanken. Das dritte oder vierte Verdrehelement kann dabei als schräge Klauenverzahnung ausgeführt sein, wobei das jeweils andere Verdrehelement eine gerade Klauenverzahnung aufweisen kann. Dabei kann beispielsweise eine gerade Klauenverzahnung des ersten Verdrehelements mit einer schrägen Zahnflanke der schrägen Klauenverzahnung des dritten Verdrehelements in Kontakt stehen, wobei sich ein Linienkontakt ergibt. Beispielsweise ist es auch möglich das dritte Verdrehelement und/oder das vierte Verdrehelement mit geraden Klauenverzahnungen und das erste Verdrehelement und/oder das zweite Verdrehelement mit schrägen Klauenverzahnungen vorzusehen. Durch eine Verdrehvorrichtung mit einem Zwischenelement wird eine besonders flexible Gestaltung der Verzahnungsanordnung ermöglicht. Insbesondere ist es beispielsweise möglich das erste und das zweite Zahnrad identisch zu gestalten, wodurch eine besonders effiziente Fertigung gewährleistet wird.It is furthermore particularly advantageous if the twisting device comprises an intermediate element. The intermediate element is arranged between the first rotating element and the second rotating element. For example, it is preferably possible to form the intermediate element in a cylindrical manner, with a third rotating element on one end face and with a fourth rotating element on an opposite end face. The first and the second rotating element can be designed as a claw toothing with straight, parallel to the axis of rotation tooth flanks. The third or fourth rotating element can be designed as an inclined claw toothing, wherein the respective other rotating element can have a straight dog teeth. In this case, for example, a straight dog teeth of the first rotating element can be in contact with an oblique tooth flank of the oblique dog teeth of the third rotating element, resulting in line contact. For example, it is also possible to provide the third rotating element and / or the fourth rotating element with straight dog teeth and the first rotating element and / or the second rotating element with inclined dog teeth. By a twisting device with an intermediate element, a particularly flexible design of the toothing arrangement is made possible. In particular, it is for example possible to make the first and the second gear identical, whereby a particularly efficient production is ensured.

Bevorzugt umfasst die Verdrehvorrichtung ferner einen Zylinderstift. Weiter ist das erste Verdrehelement eine erste halbzylindrische Ausnehmung in der Stirnseite des ersten Zahnrads und das zweite Verdrehelement eine zweite halbzylindrische Ausnehmung in der Stirnseite des zweiten Zahnrads. Der Zylinderstift ist dabei, nach einer axialen Verspannung des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads gegeneinander, zumindest zum Teil in der ersten halbzylindrischen Ausnehmung und zumindest zum Teil in der zweiten zylindrischen Ausnehmung angeordnet. Die beiden halbzylindrischen Ausnehmungen verlaufen entlang einer radialen Richtung der beiden Zahnräder. Die beiden halbzylindrischen Ausnehmungen sind dabei beispielsweise derart anzuordnen, dass bei einer fluchtenden Ausrichtung der ersten Außenverzahnung und der zweiten Außenverzahnung eine Achse der ersten halbzylindrischen Ausnehmung gegenüber einer Achse der zweiten halbzylindrischen Ausnehmung um einen Winkel in einer Umfangsrichtung der beiden Zahnräder verdreht ist. Beispielsweise ist es auch möglich eine Vielzahl an Zylinderstiften zumindest teilweise in einer Vielzahl an über den Umfang verteilten halbzylindrischen Ausnehmungen anzuordnen. Durch die Ausgestaltung der Verdrehvorrichtung mit einem Zylinderstift und mit halbzylindrischen Ausnehmungen ist eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung der Verzahnungsanordnung möglich.Preferably, the twisting device further comprises a cylindrical pin. Next, the first rotating element is a first semi-cylindrical recess in the end face of the first gear and the second rotating element is a second semi-cylindrical recess in the end face of the second gear. The cylindrical pin is arranged, after an axial strain of the first gear and the second gear against each other, at least partially in the first semi-cylindrical recess and at least partially in the second cylindrical recess. The two semi-cylindrical recesses extend along a radial direction of the two gears. The two semi-cylindrical recesses are, for example, to be arranged such that in an aligned alignment of the first outer toothing and the second outer toothing an axis of the first semi-cylindrical recess is rotated relative to an axis of the second semi-cylindrical recess by an angle in a circumferential direction of the two gears. For example, it is also possible to arrange a plurality of cylindrical pins at least partially in a plurality of circumferentially distributed semi-cylindrical recesses. Due to the configuration of the rotating device with a cylindrical pin and with semi-cylindrical recesses, a particularly simple and cost-effective production of the tooth arrangement is possible.

Weiterhin ist es besonders günstig, wenn die Verzahnungsanordnung ein rotierendes Bauteil, insbesondere eine Hohlwelle, mit einer Innenverzahnung umfasst. Das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad sind dabei zumindest zum Teil in der Hohlwelle angeordnet. Beispielsweise kann das erste Zahnrad vollständig und das zweite Zahnrad nur teilweise innerhalb der Hohlwelle angeordnet sein. Bevorzugt greifen die erste Außenverzahnung und die Innenverzahnung sowie die zweite Außenverzahnung und die Innenverzahnung ineinander. Diese Anordnung wirkt sich besonders günstig auf eine einfache Montage und eine Langlebigkeit der Zahnräder aus. Für eine einfache Montage der Verzahnungsanordnung können die beiden Zahnräder beispielsweise derart angeordnet sein, dass die erste Außenverzahnung und die zweite Außenverzahnung miteinander fluchten, also die erste Zahnkopfmittellinie und die zweite Zahnkopfmittellinie aufeinander liegen. Weiterhin ist es bevorzugt möglich, die Verzahnungen dieser Welle-Hohlwelle-Verbindung bei der Fertigung mit Spiel vorzusehen, sodass die Anordnung aus erstem Zahnrad und zweiten Zahnrad einfach in die Hohlwelle geschoben werden kann. Dadurch verringert sich der Fertigungsaufwand, wie auch der Montageaufwand. Nach dem Einschieben der beiden Zahnräder in die Hohlwelle kann eine Verspannung der beiden Zahnräder gegeneinander mit Hilfe der Spannvorrichtung aufgebracht werden. Durch die Verdrehvorrichtung ergibt sich dabei der Versatz der ersten Zahnkopfmittellinie gegenüber der zweiten Zahnkopfmittellinie. Dabei können die beiden Zahnräder derart verspannt werden, dass durch den daraus resultierenden Versatz jeweils eine Zahnflankenseite der ersten Außenverzahnung oder der zweiten Außenverzahnung an den beiden Zahnflankenseiten der Innenverzahnung der Hohlwelle anliegt. Folglich ist bei ausreichender Verspannung eine spielfreie Drehmomentübertragung in der Welle-Hohlwelle-Verbindung auch bei starker Drehmomentwelligkeit möglich.Furthermore, it is particularly advantageous if the toothing arrangement comprises a rotating component, in particular a hollow shaft, with an internal toothing. The first gear and the second gear are arranged at least partially in the hollow shaft. For example, the first gear may be completely and the second gear only partially disposed within the hollow shaft. The first outer toothing and the inner toothing as well as the second outer toothing and the inner toothing preferably engage in one another. This arrangement has a particularly favorable effect on a simple assembly and longevity of the gears. For a simple assembly of the toothing arrangement, the two gears may for example be arranged such that the first outer toothing and the second outer toothing are aligned with each other, that is, the first tooth centerline and the second tooth center line are superimposed. Furthermore, it is preferably possible to provide the teeth of this shaft-hollow shaft connection during manufacture with play, so that the arrangement of the first gear and the second gear can be easily pushed into the hollow shaft. This reduces the production costs, as well as the assembly costs. After inserting the two gears in the hollow shaft, a tension of the two gears against each other by means of the clamping device can be applied. By means of the twisting device, the offset of the first tooth center line relative to the second tooth head center line results. In this case, the two gears can be braced such that in each case a tooth flank side of the first outer toothing or the second outer toothing rests on the two tooth flank sides of the internal toothing of the hollow shaft due to the resulting offset. Consequently, with sufficient tension play-free torque transmission in the shaft-hollow shaft connection is possible even with strong torque ripple.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn das zweite Zahnrad eine größere axiale Länge als das erste Zahnrad aufweist. Bevorzugt ist die Verzahnungsanordnung dabei derart einzurichten, dass das zweite Zahnrad das Hauptdrehmoment, beispielsweise bei einem Arbeitshub der Kolben, und das erste Zahnrad das Gegendrehmoment, beispielsweise bei einem Verdichtungshub der Kolben, überträgt. Dadurch ist eine besonders geeignete Anpassung der Verzahnungsanordnung an die mechanischen Belastungen in der Welle-Hohlwelle-Verbindung möglich.Furthermore, it is particularly advantageous if the second gear has a greater axial length than the first gear. Preferably, the gear arrangement is to be set up in such a way that the second gear transmits the main torque, for example during a working stroke of the pistons, and the first gear transmits the counter torque, for example during a compression stroke of the pistons. As a result, a particularly suitable adaptation of the gear arrangement to the mechanical loads in the shaft-hollow shaft connection is possible.

Bevorzugt weisen das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad die gleiche axiale Länge auf. Dadurch wird eine besonders einfache Fertigung der Verzahnungsanordnung ermöglicht. Insbesondere ist im Falle eines identischen ersten Verdrehelements und zweiten Verdrehelements eine Fertigung des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads als Gleichteile möglich.Preferably, the first gear and the second gear on the same axial length. As a result, a particularly simple production of the toothing arrangement is made possible. In particular, in the case of an identical first rotating element and second rotating element, it is possible to manufacture the first gear and the second gear as identical parts.

Besonders bevorzugt ist die erste Außenverzahnung und die zweite Außenverzahnung jeweils eine gerade Außenverzahnung. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die erste Außenverzahnung und die zweite Außenverzahnung identisch sind. Dadurch ist eine einfache und kostengünstige Fertigung möglich. Zudem wird die Montage der Verzahnungsanordnung dadurch erheblich vereinfacht.Particularly preferably, the first outer toothing and the second outer toothing are each a straight outer toothing. It is particularly advantageous if the first outer toothing and the second outer toothing are identical. As a result, a simple and cost-effective production is possible. In addition, the assembly of the toothing arrangement is considerably simplified.

Als besonders günstig wird es weiterhin angesehen, wenn die Spannvorrichtung eine Schraube und eine Mutter umfasst. Dabei sind die Schraube und die Mutter beispielsweise auf der Rotationsachse angeordnet und eingerichtet, um eine Kraft auf die den Verdrehelementen der Zahnräder in axialer Richtung gegenüber liegenden Stirnseiten der Zahnräder aufzubringen. Dadurch werden die beiden Zahnräder gegeneinander verspannt. Bevorzugt kann eine selbstsichernde Mutter verwendet werden. Durch eine Verspannung der beiden Zahnräder mittels Schraube und Mutter ist eine besonders einfache und flexible Montage und Einstellung der Spannkraft möglich.It is considered particularly favorable if the tensioning device comprises a screw and a nut. In this case, the screw and the nut are arranged, for example, on the axis of rotation and arranged to apply a force to the rotational elements of the gears in the axial direction opposite end faces of the gears. As a result, the two gears are braced against each other. Preferably, a self-locking nut can be used. By a tension of the two gears by means of screw and nut a particularly simple and flexible installation and adjustment of the clamping force is possible.

Bevorzugt umfasst die Spannvorrichtung eine Schraube, welche in ein Gewinde im ersten Zahnrad eingeschraubt ist. Besonders bevorzugt ist das Gewinde dabei ein Feingewinde, wobei die Steigung des Gewindes vorzugsweise derart ausgerichtet ist, dass das Einschraub-Drehmoment gegenläufig dem Hauptdrehmoment aus dem Zahneingriff des ersten Zahnrads mit der Hohlwelle ist. Durch das direkte Einschrauben der Spannvorrichtung in das Gewinde im ersten Zahnrad ist eine besonders einfache Handhabung der Verzahnungsanordnung bei der Montage gewährleistet.Preferably, the tensioning device comprises a screw which is screwed into a thread in the first gear. Particularly preferably, the thread is a fine thread, wherein the pitch of the thread is preferably oriented such that the screw-in torque is opposite to the main torque of the meshing of the first gear with the hollow shaft. The direct screwing of the tensioning device into the thread in the first gear ensures a particularly simple handling of the gear arrangement during assembly.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die Schraube eine Dehnschraube ist. Die Dehnschraube bewirkt eine besonders zuverlässige Verspannung der beiden Zahnräder gegeneinander und verhindert ein Lockern bei starker Drehmomentwelligkeit und schwankenden Betriebstemperaturen.Furthermore, it is particularly advantageous if the screw is an expansion screw. The expansion screw causes a particularly reliable tension of the two gears against each other and prevents loosening with strong torque ripple and fluctuating operating temperatures.

Bevorzugt weist das zweite Zahnrad eine dritte Außenverzahnung auf, welche ungleich der ersten Außenverzahnung und der zweiten Außenverzahnung ist. Die dritte Außenverzahnung kann beispielsweise mit einem größeren Außendurchmesser als die zweite Außenverzahnung ausgeführt werden, um über einen Eingriff mit einem weiteren Zahnrad oder dergleichen ein Drehmoment zu übertragen.Preferably, the second gear on a third outer toothing, which is different from the first outer toothing and the second outer toothing. The third outer toothing can be made, for example, with a larger outer diameter than the second outer toothing in order to transmit torque via an engagement with a further toothed wheel or the like.

Besonders günstig ist es weiterhin, wenn die Verzahnungsanordnung ein elastisches Element umfasst, insbesondere einen O-Ring, welches zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad angeordnet ist. Mit dem elastischen Element wird beispielsweise durch leichtes axiales Vorspannen der beiden Zahnräder gegen das elastische Element mit der Spannvorrichtung verhindert, dass sich die Zahnräder bei der Montage unbeabsichtigt gegeneinander verdrehen.It is furthermore particularly favorable if the toothed arrangement comprises an elastic element, in particular an O-ring, which is arranged between the first toothed wheel and the second toothed wheel. With the elastic member is for example by slight axial biasing of the two gears against the elastic element with The tensioning device prevents the gears from unintentionally rotating during assembly.

Ferner betrifft die Erfindung eine drehmomentübertragende Anordnung von zwei rotierenden Komponenten. Eine der beiden rotierenden Komponenten, insbesondere eine Hohlwelle, weist dabei eine Innenverzahnung auf, welche über eine erfindungsgemäße Verzahnungsanordnung drehmomentübertragend mit der anderen rotierenden Komponente verbunden ist.Furthermore, the invention relates to a torque transmitting arrangement of two rotating components. One of the two rotating components, in particular a hollow shaft, in this case has an internal toothing, which is connected via a gear arrangement according to the invention to transmit torque with the other rotating component.

Bevorzugt sind bei der drehmomentübertragenden Anordnung die erste Außenverzahnung des ersten Zahnrads und zweite Außenverzahnung des zweiten Zahnrads derart ausgerichtet, dass sich stirnseitig gegenüberliegende Zähne der Außenverzahnungen jeweils in derselben Zahnlücke der Innenverzahnung des rotierenden Bauteils angeordnet sind.In the case of the torque-transmitting arrangement, the first outer toothing of the first toothed wheel and the second outer toothing of the second toothed wheel are preferably aligned in such a way that teeth of the outer toothings opposite the front side are each arranged in the same tooth space of the inner toothing of the rotating component.

Die drehmomentübertragende Anordnung kann beispielsweise bei Kurbelwellen eingesetzt werden. Beispielsweise können solche Kurbelwellen in Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor und/oder mit elektrischen Maschinen, wie einem Elektromotor und/oder einem Generator eingesetzt werden. Zudem kann die Erfindung bei anderen Wellen verwendet werden, beispielsweise auch bei einem Kolbenverdichter.The torque-transmitting arrangement can be used for example in crankshafts. For example, such crankshafts can be used in motor vehicles with an internal combustion engine and / or with electrical machines, such as an electric motor and / or a generator. In addition, the invention can be used in other waves, for example, in a reciprocating compressor.

Figurenlistelist of figures

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren beschrieben. In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:

1 eine elektrische Maschine mit einer Verzahnungsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 ein Detail der elektrischen Maschine von 1 mit der Verzahnungsanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
3 eine Explosionsdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Verzahnungsanordnung,
4 eine Detail der Verzahnungsanordnung des ersten Ausführungsbeispiels in Seitenansicht mit unvollständigem Eingriff einer Plan-Kerbverzahnung,
5 ein Detail der Verzahnungsanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in Seitenansicht mit einem vollständigen Eingriff der Plan-Kerbverzahnung,
6 ein Detail der Verzahnungsanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als isometrische Ansicht mit einem vollständigen Eingriff Plan-Kerbverzahnung,
7 ein Detail einer elektrischen Maschine mit einer Verzahnungsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
8 ein Detail der Verzahnungsanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in Seitenansicht mit einem vollständigen Eingriff der schrägen Klauen-Verzahnungen,
9 ein Detail der Verzahnungsanordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in Seitenansicht mit einem dritten Verdrehelement,
10a ein Detail der Verzahnungsanordnung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel in Seitenansicht mit fluchtender Anordnung der Zahnkopfmittellinien des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads,
10b ein Detail der Verzahnungsanordnung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel in Seitenansicht mit einem Zylinderstift zwischen halbzylindrischen Ausnehmungen des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads,
11 eine Explosionsdarstellung des fünften Ausführungsbeispiels der Verzahnungsanordnung von 10a und 10b, und
12 einen Drehmomentverlauf einer Kurbelwelle über einen Takt eines Verbrennungsmotors mit starker Drehmomentwelligkeit.

In the following the invention will be described by means of embodiments in conjunction with the figures. In the figures, functionally identical components are each identified by the same reference numerals. Showing:

1 an electrical machine with a tooth arrangement according to a first embodiment,
2 a detail of the electric machine of 1 with the gear arrangement according to the first embodiment,
3 an exploded view of the first embodiment of the tooth arrangement,
4 a detail of the gear arrangement of the first embodiment in side view with incomplete engagement of a plan serration,
5 a detail of the gear arrangement according to the first embodiment in side view with a complete engagement of the plan serration,
6 a detail of the gear arrangement according to the first embodiment as an isometric view with a complete engagement plan serration,
7 a detail of an electrical machine with a tooth arrangement according to a second embodiment,
8th a detail of the gear arrangement according to a third embodiment in side view with a complete engagement of the inclined claw toothings,
9 a detail of the gear arrangement according to a fourth embodiment in side view with a third torque element,
10a a detail of the gear arrangement according to a fifth embodiment in side view with aligned arrangement of the tooth head center lines of the first gear and the second gear,
10b a detail of the gear arrangement according to the fifth embodiment in side view with a cylinder pin between semi-cylindrical recesses of the first gear and the second gear,
11 an exploded view of the fifth embodiment of the toothing of 10a and 10b , and
12 a torque curve of a crankshaft over a stroke of an internal combustion engine with high torque ripple.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die 1 bis 6 zeigen eine Verzahnungsanordnung 1 einer elektrischen Maschine 100 in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.The 1 to 6 show a gear arrangement 1 an electric machine 100 in a drive train of a vehicle according to a first embodiment.

Die in 1 gezeigte Verzahnungsanordnung 1 umfasst ein erstes Zahnrad 2 mit einer ersten geraden Außenverzahnung 20, ein zweites Zahnrad 3 mit einer zweiten geraden Außenverzahnung 30 und eine Verdrehvorrichtung 15. Die Verdrehvorrichtung 15 umfasst ein erstes Verdrehelement 21 an einer Stirnseite des ersten Zahnrads 2 und ein zweites Verdrehelement 31 an der Stirnseite des zweiten Zahnrads 3, wie in der Detailansicht in 2 gezeigt. Die erste gerade Außenverzahnung 20 und die zweite gerade Außenverzahnung 30 sind dabei identisch. Das erste Zahnrad 2 und das zweite Zahnrad 3 sind um eine gemeinsame Rotationsachse 4 rotierend angeordnet.In the 1 shown gearing arrangement 1 includes a first gear 2 with a first straight outer toothing 20 , a second gear 3 with a second straight external toothing 30 and a twisting device 15 , The twisting device 15 comprises a first rotating element 21 on an end face of the first gear 2 and a second torque element 31 on the front side of the second gear 3 , as in the detail view in 2 shown. The first straight external toothing 20 and the second straight outer toothing 30 are identical. The first gear 2 and the second gear 3 are about a common axis of rotation 4 arranged in a rotating manner.

Weiter umfasst die Verzahnungsanordnung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein rotierendes Bauteil 10, welches als Hohlwelle 10 ausgebildet ist. Die Hohlwelle 10 ist ebenfalls um die Rotationsachse 4 rotierend angeordnet. In der Hohlwelle 10 ist das erste Zahnrad 2 vollständig und das zweite Zahnrad 3 zum Teil innerhalb angeordnet. Die Hohlwelle 10 weist dabei eine gerade Innenverzahnung 11 auf, welche jeweils mit der ersten Außenverzahnung 20 und der zweiten Außenverzahnung 30 ineinander greift.Furthermore, the toothing arrangement comprises 1 According to the first embodiment, a rotating component 10 , which as a hollow shaft 10 is trained. The hollow shaft 10 is also about the axis of rotation 4 arranged in a rotating manner. In the hollow shaft 10 is the first gear 2 completely and the second gear 3 partly arranged inside. The hollow shaft 10 has a straight internal toothing 11 on, which in each case with the first external toothing 20 and the second outer toothing 30 interlocked.

Die Verzahnungsanordnung 1 umfasst ferner eine Spannvorrichtung 5, welche in dem ersten Ausführungsbeispiel eine Schraube 51 und eine Mutter 52 umfasst. Die Spannvorrichtung 5 verspannt das erste Zahnrad 2 und das zweite Zahnrad 3 in axialer Richtung der Rotationsachse 4 gegeneinander.The gear arrangement 1 further comprises a tensioning device 5 which in the first embodiment, a screw 51 and a mother 52 includes. The tensioning device 5 braces the first gear 2 and the second gear 3 in the axial direction of the axis of rotation 4 up to today.

Weiter umfasst die Verzahnungsanordnung 1 ein elastisches Element 70, welches als O-Ring ausgeführt ist und zwischen dem ersten Zahnrad 2 und dem zweiten Zahnrad 3 angeordnet ist (vgl. 1 bis 3). Das elastische Element 70 ist zwischen dem ersten Zahnrad 2 und dem zweiten Zahnrad 3 gequetscht. Das elastische Element 70 ist besonders vorteilhaft, um während der Montage ein unbeabsichtigtes Verdrehen der beiden Zahnräder 2, 3 gegeneinander zu verhindern. Hierfür werden die beiden Zahnräder vor der Anordnung in der Hohlwelle 10 mit der Spannvorrichtung 5 gegen das elastische Element 70 vorgespannt.Furthermore, the toothing arrangement comprises 1 an elastic element 70 , which is designed as an O-ring and between the first gear 2 and the second gear 3 is arranged (see. 1 to 3 ). The elastic element 70 is between the first gear 2 and the second gear 3 crushed. The elastic element 70 is particularly advantageous to prevent unintentional rotation of the two gears during assembly 2 . 3 to prevent each other. For this purpose, the two gears before the arrangement in the hollow shaft 10 with the clamping device 5 against the elastic element 70 biased.

Im ersten Ausführungsbeispiel weist das zweite Zahnrad 3 eine dritte gerade Außenverzahnung 33 auf, welche einen größeren Kopfkreisdurchmesser als die zweite Außenverzahnung 30 aufweist. Wie in der 1 gezeigt, steht die dritte Außenverzahnung 33 mit einer weiteren Hohlwelle 80 mit Innenverzahnung in Zahneingriff, um ein Drehmoment an Komponenten des Antriebsstrangs zu übertragen. Weiterhin wird durch den vergrößerten Eingriffsdurchmesser die Neigung zum Verschleiß der Verzahnung herabgesetzt.In the first embodiment, the second gear 3 a third straight external toothing 33 on, which has a larger tip diameter than the second outer toothing 30 having. Like in the 1 shown is the third external toothing 33 with another hollow shaft 80 with internal teeth meshing to transmit torque to drivetrain components. Furthermore, the tendency to wear of the teeth is reduced by the enlarged diameter intervention.

Wie in den 1 bis 6 dargestellt, ist die Verdrehvorrichtung 15 im ersten Ausführungsbeispiel als Plan-Kerbverzahnung, eine sogenannte Hirth-Verzahnung, ausgeführt. Die Plan-Kerbverzahnung ist dabei leicht konisch ausgeführt (vgl. 2).As in the 1 to 6 shown, is the twisting device 15 in the first embodiment as a plan serration, a so-called Hirth toothing executed. The plan serration is slightly conical (see. 2 ).

Die 3 zeigt eine Explosionsdarstellung der Verzahnungsanordnung 1. Die beiden Zahnräder 2,3 weisen an sich zueinander gewandten Stirnseiten das erste Verdrehelement 21 bzw. das zweite Verdrehelement 31 auf, welche in dem ersten Ausführungsbeispiel als Plan-Kerbverzahnung ausgeführt ist. Die beiden Verdrehelemente 21, 31 sind jeweils in einem ringförmigen Bereich koaxial mit der Rotationsachse 4 auf den Stirnseiten der beiden Zahnräder 2 bzw. 3 ausgebildet. Die Zähne der Verdrehelemente 21, 31 verlaufen dabei in radialer Richtung und sind spitz zulaufend ausgestaltet. Weiterhin sind die Zähne der Verdrehelemente 21, 31 symmetrisch und weisen gerade Zahnflankenseiten auf, sodass ein flächiger Zahneingriff erfolgt.The 3 shows an exploded view of the gear arrangement 1 , The two gears 2 . 3 have at end faces facing each other, the first rotating element 21 or the second rotating element 31 on, which is executed in the first embodiment as a plan serration. The two twisting elements 21 . 31 are each in an annular area coaxial with the axis of rotation 4 on the front sides of the two gears 2 or. 3 educated. The teeth of the torsion elements 21 . 31 run in the radial direction and are designed tapering. Furthermore, the teeth of the torsion elements 21 . 31 symmetrical and have straight tooth flank sides, so that a flat tooth engagement takes place.

Die 4 zeigt einen unvollständigen Eingriff der Plan-Kerbverzahnung mit einem Spalt S, wobei jeweils eine Zahnflankenseite des ersten Verdrehelements 21 in flächigem Kontakt mit einer Zahnflankenseite des zweiten Verdrehelements 31 steht, wenn die erste Außenverzahnung 20 und die zweite Außenverzahnung 30 zueinander fluchtend angeordnet sind. Das heißt, eine erste Zahnkopfmittellinie 22 und eine zweite Zahnkopfmittellinie 32 liegen aufeinander. Die erste Zahnkopfmittellinie 22 ist parallel zur Rotationsachse 4 und liegt auf dem äußersten Umfang, dem Kopfkreisumfang, eines Zahnes der ersten Außenverzahnung 20 und definiert in Umfangsrichtung eine Mitte des Zahnes.The 4 shows an incomplete engagement of the plan serration with a gap S, wherein in each case a tooth flank side of the first rotating element 21 in surface contact with a tooth flank side of the second rotating element 31 is when the first external toothing 20 and the second outer toothing 30 are aligned with each other. That is, a first tooth centerline 22 and a second tooth centerline 32 lie on each other. The first tooth head center line 22 is parallel to the axis of rotation 4 and lies on the outermost circumference, the tip circumference, of a tooth of the first external toothing 20 and defines a center of the tooth in the circumferential direction.

Analog definiert die zweite Zahnkopfmittellinie 32 eine Mitte eines Zahnes der zweiten Außenverzahnung 30.Analog defines the second tooth head centerline 32 a center of a tooth of the second outer toothing 30 ,

Aus diesem unvollständigen Eingriff der Plan-Kerbverzahnung resultiert bei einem axialen Verspannen mit der Spannvorrichtung 5 ein Drehmoment, welches derart auf das erste Zahnrad 2 und das zweite Zahnrad 3 wirkt, dass diese gegeneinander um die Rotationsachse 4 verdreht werden. Werden die beiden Zahnräder 2,3, wie in 1 und 2 gezeigt, in der Hohlwelle 10 mit Innenverzahnung 11 angeordnet. So können diese so weit verspannt werden, dass gegen beide Zahnflankenseiten der geraden Innenverzahnung 11 jeweils eine der Zahnflankenseiten der ersten geraden Außenverzahnung 20 oder der zweiten geraden Außenzahnung 30 drückt.For this incomplete engagement of the plan serration results in an axial distortion with the clamping device 5 a torque which is so on the first gear 2 and the second gear 3 This works against each other around the axis of rotation 4 to be twisted. Be the two gears 2 . 3 , as in 1 and 2 shown in the hollow shaft 10 with internal toothing 11 arranged. So they can be braced so far that against both flank sides of the straight internal teeth 11 one of the tooth flank sides of the first straight outer toothing 20 or the second straight external toothing 30 suppressed.

Die 5 und 6 zeigen ein Detail der Verzahnungsanordnung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.The 5 and 6 show a detail of the gear arrangement 1 according to the first embodiment.

Gezeigt ist in 5 und 6 ein vollständiger Eingriff der Plan-Kerbverzahnung. Dabei stehen jeweils beide Zahnflankenseiten der Zähne eines Verdrehelements 21, 31 in flächigem Kontakt mit einer Zahnflankenseite der Zähne des gegenüberliegenden Verdrehelements 21, 31. Bei einer vollständigen Verspannung ergibt sich der maximale Versatz V der ersten Zahnkopfmittellinie 22 gegenüber der zweiten Zahnkopfmittellinie 32 in Umfangsrichtung (vgl. 5 und 6). Das heißt, dass die beiden Zahnräder 2, 3 gegenüber dem Zustand des unvollständigen Eingriffs des ersten Verdrehelements 21 und des zweiten Verdrehelements 31 ineinander gegeneinander rotiert sind. Im montierten Zustand liegen somit die Zahnflanken des ersten Zahnrads 2 an Zahnflanken der Hohlwelle 10 in einer ersten Umfangsrichtung an und die Zahnflanken des zweiten Zahnrads liegen an Zahnflanken der Hohlwelle 10 in einer zweiten entgegengesetzten Umfangsrichtung an. Somit hat die Hohlwelle 10 im montierten Zustand kein Spiel in keiner Umfangsrichtung. Hierdurch ist bei einfacher und kostengünstiger Fertigung und Montage der Verzahnungsanordnung 1 eine Vermeidung eines spielbehafteten Flankenwechsels in der Welle-Hohlwelle-Verbindung möglich.Shown is in 5 and 6 a complete engagement of the plan serration. In each case, both tooth flank sides of the teeth of a torsion element 21 . 31 in surface contact with a tooth flank side of the teeth of the opposite rotating element 21 . 31 , In the case of complete bracing, the maximum offset V of the first tooth head center line results 22 opposite the second tooth centerline 32 in the circumferential direction (cf. 5 and 6 ). That means that the two gears 2 . 3 against the condition of incomplete engagement of the first rotating element 21 and the second twisting element 31 are rotated against each other. In the assembled state thus lie the tooth flanks of the first gear 2 on tooth flanks of the hollow shaft 10 in a first circumferential direction and the tooth flanks of the second gear are on tooth flanks of the hollow shaft 10 in a second opposite circumferential direction. Thus, the hollow shaft has 10 in the mounted state no play in any circumferential direction. As a result, with simple and cost-effective production and assembly of the toothing arrangement 1 a Avoidance of a backlash-related edge change in the shaft-hollow shaft connection possible.

Die 12 zeigt einen Drehmomentverlauf einer Kurbelwelle in einer Brennkraftmaschine mit starker Drehmomentwelligkeit. Ein Bereich A stellt dabei einen Bereich mit positivem Drehmoment, beispielsweise das Hauptdrehmoment aus dem Arbeitstakt, und ein Bereich B einen Bereich mit negativem Drehmoment, beispielsweise das Gegendrehmoment aus dem Verdichtungstakt, dar.The 12 shows a torque curve of a crankshaft in an internal combustion engine with high torque ripple. In this case, an area A represents a region with positive torque, for example the main torque from the power stroke, and a region B a region with negative torque, for example the counter torque from the compression stroke.

Insbesondere ist die spielfreie Welle-Hohlwelle-Verbindung bei einer starken Drehmomentwelligkeit einer Brennkraftmaschine, wie in der 12 gezeigt, vorteilhaft. Beispielsweise ist es so möglich, dass das zweite Zahnrad 3 das Hauptdrehmoment A und das erste Zahnrad 2 das Gegendrehmoment B auf die Hohlwelle 10 überträgt. Durch die spielfreie Welle-Hohlwelle-Verbindung erfolgt ein ebenso spielfreier Flankenwechsel durch das Gegendrehmoment B. Hierdurch kann eine signifikante Geräuschreduzierung und eine starke Verringerung abrasiver Effekte an den Zahnrädern gegenüber einer Welle-Hohlwelle-Verbindung mit einem spielbehafteten Flankenwechsel erreicht werden.In particular, the backlash-free shaft-hollow shaft connection at a strong torque ripple of an internal combustion engine, as in 12 shown, advantageous. For example, it is possible that the second gear 3 the main torque A and the first gear 2 the counter torque B on the hollow shaft 10 transfers. The play-free shaft-hollow shaft connection is also a backlash-free edge change by the counter torque B. This can be a significant noise reduction and a strong reduction in abrasive effects on the gears compared to a shaft-hollow shaft connection can be achieved with a playful flank change.

Die 7 zeigt eine Verzahnungsanordnung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Die Spannvorrichtung 5 umfasst dabei die Schraube 51. Das erste Zahnrad 2 weist eine Bohrung mit einem Gewinde 53 auf, in welches die Schraube 51 eingeschraubt ist. Das Gewinde 53 ist dabei ein Feingewinde, wobei die Steigung des Gewindes 53 derart ausgerichtet ist, dass das Einschraub-Drehmoment gegenläufig dem Hauptdrehmoment aus dem Zahneingriff des ersten Zahnrads 2 mit der Hohlwelle 10 ist.The 7 shows a gear arrangement 1 according to a second embodiment, which substantially corresponds to the first embodiment. The tensioning device 5 includes the screw 51 , The first gear 2 has a hole with a thread 53 on, in which the screw 51 is screwed. The thread 53 is a fine thread, with the pitch of the thread 53 is oriented such that the screw-in torque counter to the main torque from the meshing of the first gear 2 with the hollow shaft 10 is.

Die 8 zeigt ein Detail der Verzahnungsanordnung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, mit dem Unterschied einer alternativen Gestaltung der Verdrehvorrichtung 15. Das erste Verdrehelement 21 ist dabei eine erste schräge Klauenverzahnung 25 und das zweite Verdrehelement 31 ist eine zweite schräge Klauenverzahnung 35. Die Zähne der beiden schrägen Klauenverzahnungen 25, 35 weisen jeweils eine schräge Zahnflanke und eine gerade Zahnflanke auf. Es stehen jeweils die schrägen Zahnflanken der ersten Klauenverzahnung 25 mit den schrägen Zahnflanken der Zähne der ersten Klauenverzahnung 35 in Kontakt. Weiterhin stehen jeweils die geraden Zahnflanken der ersten Klauenverzahnung 25 mit den geraden Zahnflanken der Zähne der ersten Klauenverzahnung 35 in Kontakt. Gezeigt ist ein vollständiger Eingriff der ersten Klauenverzahnung 25 mit der zweiten Klauenverzahnung 35, welcher zu einem maximalen Versatz V der ersten Zahnkopfmittellinie 22 gegenüber der zweiten Zahnkopfmittellinie 32 in Umfangsrichtung führt, analog 5 und 6.The 8th shows a detail of the gear arrangement 1 according to a third embodiment. The third embodiment substantially corresponds to the first embodiment, with the difference of an alternative design of the rotating device 15 , The first twisting element 21 is a first oblique dog teeth 25 and the second twisting element 31 is a second oblique dog toothing 35 , The teeth of the two oblique claw teeth 25 . 35 each have an oblique tooth flank and a straight tooth flank. There are each the oblique tooth flanks of the first dog teeth 25 with the oblique tooth flanks of the teeth of the first dog teeth 35 in contact. Furthermore, each of the straight tooth flanks of the first dog toothing 25 with the straight tooth flanks of the teeth of the first dog toothing 35 in contact. Shown is a complete engagement of the first dog teeth 25 with the second dog teeth 35 , which results in a maximum offset V of the first tooth centerline 22 opposite the second tooth centerline 32 in the circumferential direction, analog 5 and 6 ,

Die 9 zeigt ein Detail der Verzahnungsanordnung 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Das vierte Ausführungsbeispiel zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung der Verdrehvorrichtung 15. Die weitere Konfiguration der Verzahnungsanordnung 1 des vierten Ausführungsbeispiels entspricht dem ersten Ausführungsbeispiel in den 1 bis 6. Die Verdrehvorrichtung 15 umfasst ein Zwischenelement 41 mit einem dritten Verdrehelement 42 und mit einem vierten Verdrehelement 43. Das erste Verdrehelement 21 und das zweite Verdrehelement 31 ist dabei jeweils als gerade Klauenverzahnung 26, 36 ausgeführt mit geraden Zahnflanken 27, welche zur Rotationsachse 4 parallel sind. Das dritte Verdrehelement 42 ist ebenfalls eine gerade Klauenverzahnung und greift mit dem ersten Verdrehelement 21 ineinander. Das vierte Verdrehelement 43 ist eine schräge Klauenverzahnung und greift mit dem zweiten Verdrehelement 31 ineinander. Das vierte Verdrehelement 43 weist Zähne mit jeweils einer geraden Zahnflanke 28, welche zur Rotationsachse parallel ist, und mit einer schrägen Zahnflanke 29 auf. Gezeigt ist in 9 ein vollständiger Eingriff der Verdrehvorrichtung 15, welcher zu einem maximalen Versatz V der ersten Zahnkopfmittellinie 22 gegenüber der zweiten Zahnkopfmittellinie 32 in Umfangsrichtung führt, analog 5 und 6.The 9 shows a detail of the gear arrangement 1 according to a fourth embodiment. The fourth embodiment shows a further alternative embodiment of the twisting device 15 , The further configuration of the gear arrangement 1 of the fourth embodiment corresponds to the first embodiment in the 1 to 6 , The twisting device 15 includes an intermediate element 41 with a third rotating element 42 and with a fourth twisting element 43 , The first twisting element 21 and the second twisting element 31 is in each case as straight dog teeth 26 . 36 executed with straight tooth flanks 27 , which to the axis of rotation 4 are parallel. The third twisting element 42 is also a straight dog teeth and engages with the first twisting element 21 each other. The fourth twisting element 43 is an oblique dog teeth and engages with the second rotating element 31 each other. The fourth twisting element 43 has teeth each with a straight tooth flank 28 , which is parallel to the axis of rotation, and with an oblique tooth flank 29 on. Shown is in 9 a complete engagement of the twisting device 15 , which results in a maximum offset V of the first tooth centerline 22 opposite the second tooth centerline 32 in the circumferential direction, analog 5 and 6 ,

Die 10a, 10b und 11 zeigen eine Verzahnungsanordnung 1 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Das fünfte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, mit dem Unterschied einer weiteren alternativen Gestaltung der Verdrehvorrichtung 15. Die Verdrehvorrichtung 15 umfasst im fünften Ausführungsbeispiel einen Zylinderstift 60, wobei in der 10a aus Gründen der Anschaulichkeit die Verdrehvorrichtung 15 ohne den Zylinderstift 60 dargestellt ist. Die zueinander gewandten Stirnseiten des ersten Zahnrads 2 und des zweiten Zahnrads 3 weisen eine erste halbzylindrische Ausnehmung 61 bzw. eine zweite halbzylindrische Ausnehmung 62 auf. Die beiden halbzylindrischen Ausnehmungen 61, 62 und der Zylinderstift 60 weisen dabei jeweils den gleichen Radius auf. Die erste halbzylindrische Ausnehmung 61 und die zweite halbzylindrische Ausnehmung 62 verlaufen entlang einer ersten Ausnehmungs-Achse 63 bzw. einer zweiten Ausnehmungs-Achse 64, welche sich jeweils mit der Rotationsachse 4 schneiden (vgl. 11). Die erste Ausnehmungs-Achse 63 liegt auf der Stirnseite des ersten Zahnrads 2 und auf der Rotationsachse 4. Die zweite Ausnehmungs-Achse 64 liegt auf der Stirnseite des zweiten Zahnrads 3 und auf der Rotationsachse 4.The 10a . 10b and 11 show a gear arrangement 1 according to a fifth embodiment. The fifth embodiment substantially corresponds to the first embodiment, with the difference of a further alternative design of the rotating device 15 , The twisting device 15 includes a cylinder pin in the fifth embodiment 60 , where in the 10a for reasons of clarity, the twisting device 15 without the cylinder pin 60 is shown. The mutually facing end faces of the first gear 2 and the second gear 3 have a first semi-cylindrical recess 61 or a second semi-cylindrical recess 62 on. The two semi-cylindrical recesses 61 . 62 and the cylinder pin 60 each have the same radius. The first semi-cylindrical recess 61 and the second semi-cylindrical recess 62 run along a first recess axis 63 or a second recess axis 64 , each with the axis of rotation 4 cut (cf. 11 ). The first recess axis 63 lies on the front side of the first gear 2 and on the axis of rotation 4 , The second recess axis 64 lies on the front side of the second gear 3 and on the axis of rotation 4 ,

Bei einer fluchtenden Ausrichtung der beiden Außenverzahnungen 20, 30 und einer Anordnung ohne Zylinderstift 60, wie in der 10a dargestellt, sind die beiden halbzylindrischen Ausnehmungen 61, 62 in einem Winkel zueinander angeordnet. Betrachtet man eine erste Mittelpunktslinie 65 und eine zweite Mittelpunktslinie 66, welche parallel zur Rotationsachse 4 verlaufen, auf dem äußersten Radius der Verdrehelemente 21, 31 liegen und durch Mittelpunkte der beiden halbzylindrischen Ausnehmungen 61 bzw. 61 verlaufen, so ergibt sich ein Winkelversatz V'.With an aligned alignment of the two external teeth 20 . 30 and an arrangement without a cylindrical pin 60 , like in the 10a shown, are the two semi-cylindrical recesses 61 . 62 arranged at an angle to each other. Consider a first midpoint line 65 and a second midpoint line 66 , which are parallel to the axis of rotation 4 run on the outermost radius of the torsion elements 21 . 31 lie and through centers of the two semi-cylindrical recesses 61 or. 61 run, this results in an angular offset V '.

10b zeigt die Verzahnungsanordnung 1 mit dem Zylinderstift 60 und mit axial vollständig verspannten Zahnrädern 2, 3. Wird der Zylinderstift 60 dabei zumindest zum Teil in der ersten halbzylindrischen Ausnehmung 61 und zumindest zum Teil in der zweiten halbzylindrischen Ausnehmung 62 angeordnet und die beiden Zahnräder vollständig axial gegeneinander verspannt, so ergibt sich der Versatz V der Zahnkopfmittellinien 22, 32. 10b shows the gear arrangement 1 with the cylinder pin 60 and with axially fully tensioned gears 2 . 3 , Will the cylinder pin 60 at least partially in the first semi-cylindrical recess 61 and at least partially in the second semi-cylindrical recess 62 arranged and the two gears completely axially braced against each other, the result is the offset V of the Zahnkopfmittellinien 22 . 32 ,

Die 11 zeigt einen Zylinderstift 60 mit einer kleineren axialen Länge als der Radius der ersten Außenverzahnung 20.The 11 shows a cylindrical pin 60 with a smaller axial length than the radius of the first outer toothing 20 ,

Zusammenfassend ist es in allen Ausführungsbeispielen möglich, die erste Außenverzahnung 20, die zweite Außenverzahnung 30 und die Verdrehvorrichtung 15 derart aufeinander abzustimmen, dass ein vollständiger Eingriff der Verdrehvorrichtung 15 vorliegt, wenn gegen beiden Zahnflankenseiten der Innenverzahnung 11 jeweils eine Zahnflankenseite der beiden Außenverzahnungen 20, 30 drückt. Weiterhin ist es in allen Ausführungsbeispielen jedoch auch möglich, die erste Außenverzahnung 20, die zweite Außenverzahnung 30 und die Verdrehvorrichtung 15 derart aufeinander abzustimmen, dass Spiel in der Verdrehvorrichtung 15 verbleibt, wenn gegen beide Zahnflankenseiten der Innenverzahnung 11 jeweils eine Zahnflankenseite der beiden Außenverzahnungen 20, 30 drückt.In summary, it is possible in all embodiments, the first external toothing 20 , the second external toothing 30 and the twisting device 15 in such a way that a complete engagement of the rotating device 15 is present when against both flank sides of the internal teeth 11 one tooth flank side of the two external toothings 20 . 30 suppressed. Furthermore, however, it is also possible in all embodiments, the first external toothing 20 , the second external toothing 30 and the twisting device 15 so matched to each other that game in the twisting 15 remains when against both flank sides of the internal teeth 11 one tooth flank side of the two external toothings 20 . 30 suppressed.

Durch das Zusammenwirken der Verdrehvorrichtung 15 und der Spannvorrichtung 5 wird in allen Ausführungsbeispielen gewährleistet, dass ein Drehmoment wirkt, wodurch an beide Zahnflankenseiten der geraden Innenverzahnung 11 jeweils eine der Zahnflankenseiten der ersten geraden Außenverzahnung 20 und der zweiten geraden Außenzahnung 30 gedrückt wird. Dadurch ist es besonders vorteilhaft möglich, die negativen Effekte einer starken Drehmomentwelligkeit (vgl. 12) in einer Welle-Hohlwelle-Verbindung zu vermeiden. Da im Betrieb jederzeit beide Zahnflankenseiten der Innenverzahnung 11 der Hohlwelle 10 die Zahnflankenseite eines Zahnrads 2,3 berühren, ist in der Welle-Hohlwelle-Verbindung kein Spiel vorhanden, welches bei einem spielbehafteten Flankenwechsel Verschleiß der Zahnräder und Lärm verursachen würde.By the interaction of the twisting device 15 and the tensioning device 5 is ensured in all embodiments, that a torque acts, whereby on both tooth flank sides of the straight internal toothing 11 one of the tooth flank sides of the first straight outer toothing 20 and the second straight external toothing 30 is pressed. This makes it particularly advantageous possible, the negative effects of strong torque ripple (see. 12 ) in a shaft-hollow shaft connection. As in operation both sides of the internal toothing at all times 11 the hollow shaft 10 the tooth flank side of a gear 2 . 3 Touch, in the shaft-hollow shaft connection no clearance is present, which would cause wear of the gears and noise in a game-related edge change.

Claims

Gear arrangement for flank play reduction on an internal toothing of a rotating component (10), in particular a hollow shaft, comprising: a first gear (2) with a first outer toothing (20), a second gear (3) with a second external toothing (30), - Wherein the first gear (2) and the second gear (3) are arranged to rotate about a common axis of rotation (4), - A twisting device (15) with a first rotating element (21) on the first gear (2) and with a second rotating element (31) on the second gear (3), and - A clamping device (5) which is adapted to the first gear (2) and the second gear (3) in the axial direction of the rotation axis (4) to brace against each other, - Wherein the twisting device (15) is arranged, in an axial strain of the first gear (2) and the second gear (3) against each other, the first gear (2) and the second gear (3) to rotate against each other, that at the front opposite teeth of the first outer toothing (20) and the second outer toothing (30) a first Zahnkopfmittellinie (22) of a tooth of the first outer toothing (20) by a displacement (V) against a second Zahnkopfmittellinie (32) of a frontally opposite tooth of the second outer toothing ( 30) is offset in the circumferential direction.

Gear arrangement according to Claim 1 in that the first twisting element (21) and the second twisting element (31) have sliding surfaces which cooperate in such a way that upon axial tensioning of the first gear (2) and the second gear (3) the sliding surfaces move the first gear (2) relative to the first gear (2) Rotate the second gear (3) in a position which is adapted to reduce the backlash within the individual tooth gaps of the internal toothing of the rotating member (10).

Gear arrangement according to Claim 1 or 2 wherein the twisting device (15) is a plan serration.

Gear arrangement according to Claim 1 or 2 wherein the first rotational element (21) is a first oblique dog toothing (25) and wherein the second rotational element (31) is a second oblique dog toothing (35), the oblique tooth flanks of the teeth of the first oblique dog toothing (25) and oblique tooth flanks of the teeth Teeth of the second oblique dog teeth (35) interlock.

Gear arrangement according to Claim 1 or 2 wherein the rotation device (15) comprises an intermediate element (41) and wherein the intermediate element (41) is arranged between the first rotation element (21) and the second rotation element (31).

Gear arrangement according to Claim 1 or 2 wherein the twisting device (15) comprises a cylindrical pin (60), wherein the first rotating element (21) is a first semi-cylindrical recess (61) and the second rotating element (31) is a second semi-cylindrical recess (62) and wherein the cylindrical pin (60 ) is disposed against each other at least partially in the first semi-cylindrical recess (61) and at least partially in the second semi-cylindrical recess (62) after an axial strain of the first gear (2) and the second gear (3).

Gear arrangement according to one of the preceding claims, further comprising a rotating member (10), in particular a hollow shaft, with a straight internal toothing (11), wherein the first gear (2) and the second gear (3) at least partially in the rotating component ( 10) are arranged and wherein the first outer toothing (20) and the inner toothing (11) and the second outer toothing (30) and the inner toothing (11) engage with each other.

Gear arrangement according to one of the preceding claims, wherein the second gear (3) has a greater axial length than the first gear (2), or wherein the second gear (3) and the first gear (2) have the same axial length

Gear arrangement according to one of the preceding claims, wherein the first outer toothing (20) and the second outer toothing (30) each have a straight outer toothing, wherein in particular the first outer toothing (20) and the second outer toothing (30) are identical.

Gear arrangement according to one of the preceding claims, wherein the clamping device (5) comprises a screw (51) and a nut (52).

Gear arrangement according to one of Claims 1 to 9 wherein the tensioning device (5) comprises a screw (51) and wherein the screw (51) is screwed into a thread in the first gear (2) or into a thread in the second gear (3).

Gear arrangement according to one of Claims 10 or 11 , wherein the screw (51) is an expansion screw.

Gear arrangement according to one of the preceding claims, wherein the second gear has a third outer toothing (33) which is different from the first outer toothing (20) and the second outer toothing (30).

Gear arrangement according to one of the preceding claims, further comprising an elastic element, in particular an O-ring, which is arranged between the first gear (2) and the second gear (3).

Torque-transmitting arrangement of two rotating components, wherein one of the two rotating components, in particular a hollow shaft, an internal toothing, which is connected via a gear arrangement (1) according to one of the preceding claims to transmit torque with the other rotating component.

Torque-transmitting arrangement according to Claim 15 in which the first outer toothing (20) of the first toothed wheel (2) and the second outer toothing (30) of the second toothed wheel (3) are aligned such that frontally opposite teeth of the outer toothings each lie in the same tooth space of the inner toothing of the rotating component (10). are arranged.