DE102018220836A1 - Split gear with several gear parts that can be braced in the circumferential direction - Google Patents
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Abstract
Es wird ein geteiltes Zahnrad mit zumindest zwei in Umfangsrichtung verspannbaren Zahnradteilen (1, 2) vorgeschlagen, wobei zumindest ein erstes Federelement (3) und ein zweites Federelement (4) in einander zugewandten axialseitigen Ausnehmungen (5, 6) der Zahnradhälften (1, 2) zumindest abschnittsweise aufgenommen sind und wobei das erste Federelement (3) und das zweite Federelement (4) in Umfangsrichtung miteinander in Wirkverbindung stehen.A split gearwheel with at least two gearwheel parts (1, 2) that can be braced in the circumferential direction is proposed, at least one first spring element (3) and one second spring element (4) in mutually facing axial-side recesses (5, 6) of the gearwheel halves (1, 2 ) are included at least in sections and the first spring element (3) and the second spring element (4) are operatively connected to one another in the circumferential direction.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein geteiltes Zahnrad mit zumindest zwei in Umfangsrichtung verspannbaren Zahnradteilen.The present invention relates to a divided gearwheel with at least two gearwheel parts which can be braced in the circumferential direction.
Beispielsweise aus der Druckschrift
Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei dem bekannten geteilten Zahnrad eine überlagerte Lagerkraft im Niedriglastbereich und eine ungünstige Lagerbelastung im Hochlastbereich sowie eine negatives Verzahnungstragbild in sämtlichen Lastbereichen auftreten. Es resultiert daraus ein Kippmoment, dass das Zahnrad in seiner Lagerung verkippt und so zu einer schlechten Lastverteilung im Lager und am Zahneingriff führt.However, it has been shown that in the known split gearwheel there is a superimposed bearing force in the low load range and an unfavorable bearing load in the high load range as well as a negative toothed contact pattern in all load ranges. The result of this is a tilting moment that the gear wheel tilts in its bearing and thus leads to poor load distribution in the bearing and at the tooth mesh.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geteiltes Zahnrad der eingangs beschriebenen Gattung derart zu verbessern, dass bei Gewährleistung einer Spielfreiheit zudem ein verbessertes Verzahnungstragbild ohne unerwünschte Lagerbelastungen realisiert wird.The object of the present invention is to improve a divided gearwheel of the type described at the outset in such a way that, while ensuring freedom from play, an improved toothed contact pattern is realized without undesirable bearing loads.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.This object is achieved according to the invention by the features of
Demnach wird ein geteiltes Zahnrad mit zumindest zwei in Umfangsrichtung verspannbaren Zahnradteilen vorgeschlagen. Um das geteilte Zahnrad weiter zu optimieren, ist vorgesehen, dass im verspannten Zustand des Zahnrades zumindest ein erstes Federelement und ein zweites Federelement in einander zugewandten axialseitigen Ausnehmungen der Zahnradhälften zumindest abschnittsweise aufgenommen sind, wobei das erste Federelement und das zweite Federelement in Umfangsrichtung miteinander in Wirkverbindung stehen.Accordingly, a divided gearwheel with at least two gearwheel parts which can be braced in the circumferential direction is proposed. In order to further optimize the divided gear, provision is made for at least a section of at least a first spring element and a second spring element to be accommodated in mutually facing axial-side recesses in the gear wheel halves in the tensioned state of the gear, the first spring element and the second spring element being operatively connected to one another in the circumferential direction stand.
Durch die Verspannung des geteilten Zahnrades in Umfangsrichtung wird eine Spielfreiheit an der Verzahnung gewährleistet. Um gleichzeitig ein optimiertes Tragbild an der Verzahnung des Zahnrades zu erhalten, ist es erforderlich, diese Verspannung so zu gestalten, dass daraus keine Kippkräfte bzw. Kippmomente resultieren. Dies wird bei dem erfindungsgemäßen geteilten Zahnrad durch die mehreren miteinander in Wirkverbindung stehenden Federelemente realisiert. Durch die gleichmäßig über den Umfang verteilten Angriffspunkte der Federelemente an den Zahnradteilen entsteht ein Kräftegleichgewicht allein aus den Federkräften. Das Gegenmoment stützt sich in den Zahneingriffen ab. Zudem wird dadurch gewährleistet, dass keine zusätzlichen Kräfte auf die Zahnradlagerung auftreten.The tension of the split gear in the circumferential direction ensures that there is no play on the toothing. In order to obtain an optimized contact pattern on the toothing of the gearwheel at the same time, it is necessary to design this bracing in such a way that no tilting forces or tilting moments result from it. This is achieved in the split gear according to the invention by the plurality of spring elements which are operatively connected to one another. Due to the uniformly distributed points of application of the spring elements on the gear parts, a balance of forces arises solely from the spring forces. The counter torque is supported in the tooth mesh. This also ensures that no additional forces occur on the gear bearing.
Bei dem vorgeschlagenen geteilten Zahnrad wird somit durch Einleitung der in Umfangsrichtung wirkenden Kraft am Zahnrad an mehreren über den Umfang verteilten Positionen durch die Verwendung von mehreren Federelementen ein Drehmoment in das Zahnrad eingeleitet, ohne Erzeugung eines entsprechenden Kippmomentes und ohne resultierende Lagerkräfte. Diese Lasteinleitung wird durch die miteinander in Wirkverbindung stehenden Federelemente ermöglicht. Demzufolge wird eine kippmomentfreie Verspannung des geteilten Zahnrades in vorteilhafter Weise realisiert. In the case of the proposed divided gearwheel, by introducing the force acting in the circumferential direction on the gearwheel at a number of positions distributed over the circumference, a torque is introduced into the gearwheel by using a plurality of spring elements, without generating a corresponding tilting moment and without resulting bearing forces. This load introduction is made possible by the spring elements that are operatively connected to one another. As a result, a tilting torque-free bracing of the divided gearwheel is advantageously realized.
Zur Aufnahme der Federelemente weist jedes Zahnradteil entlang des einander zugewandten, axialseitigen Umfangsbereiches zumindest zwei Ausnehmungen auf, die zum umfangsrichtungsseitigen Abstützen der Federelemente einen Abstützbereich oder dergleichen aufweisen. Die konstruktive Ausführung jeder Ausnehmung wird derart ausgeführt, dass diese die Federelemente zumindest abschnittsweise aufnehmen können. Vorzugsweise kann jede Ausnehmung ein Ringsegment oder dergleichen sein.To accommodate the spring elements, each gear part has at least two recesses along the mutually facing, axial-side circumferential area, which have a support area or the like for supporting the spring elements on the circumferential direction. The structural design of each recess is carried out in such a way that they can accommodate the spring elements at least in sections. Each recess can preferably be a ring segment or the like.
Eine bevorzugte Ausführung des vorgeschlagenen geteilten Zahnrades kann vorsehen, dass als Zahnradteile eine erste Zahnradhälfte und eine zweite Zahnradhälfte vorgesehen sind. Im Rahmen dieser Ausführung können eine erste Ausnehmung und eine zweite Ausnehmung jeweils als ein Halbringsegment bei jeder Zahnradhälfte ausgeführt sein. Unter einem Halbringsegment wird ein Ringsegment verstanden, welches sich in etwa entlang eines Umfangswinkels von etwa +/-180° erstreckt, sodass zwei Halbringsegmente in etwa den axialseitigen Umfangsbereich bedecken. Ferner kann bei dieser bevorzugten Ausführung der jeweilige Abstützbereich einen der Endabschnitte des Halbringsegmentes bilden. Um eine optimale Abstützung der in Umfangsrichtung gerichteten Abstützkraft beispielsweise in Form eines Drehmomentes zu erreichen, werden die Abstützbereiche der beiden Halbringsegmente am Umfangsbereich einander gegenüberliegend angeordnet, um eine bezogen auf den Umfang gleichmäßige Abstützung zu realisieren.A preferred embodiment of the proposed divided gearwheel can provide that a first gearwheel half and a second gearwheel half are provided as gearwheel parts. Within the scope of this embodiment, a first recess and a second recess can each be designed as a half-ring segment on each half of the gear wheel. A half-ring segment is understood to mean a ring segment which extends approximately along a circumferential angle extends from about +/- 180 °, so that two half-ring segments cover approximately the axial-side circumferential area. Furthermore, in this preferred embodiment, the respective support area can form one of the end sections of the half-ring segment. In order to achieve optimal support of the support force directed in the circumferential direction, for example in the form of a torque, the support regions of the two half-ring segments are arranged opposite one another on the circumferential region in order to achieve a support that is uniform with respect to the circumference.
Als Federelement können verschiedene Ausführungen von Federn eingesetzt werden. Eine besonders bevorzugte Ausführung sieht vor, dass als Federelement ein geteiltes spiraliges Federscheibenelement vorgesehen ist. Dadurch, dass bei dieser Ausführung eine Windungszahl kleiner 1 realisiert wird, lassen sich die Federscheibenelemente kostengünstig als Stanzteile herstellen. Im Rahmen der Ausführung mit nur zwei Federelementen können diese beispielsweise baugleich ausgeführt werden und als Federpaket in Umfangsrichtung miteinander verschraubt oder verspannt werden, sodass diese quasi als Vormontageeinheit besonders einfach zwischen den Zahnradhälften montierbar sind. Eine axiale Vorspannung des Federpaketes in sich kann das Handling bzw. die Montage deutlich vereinfachen und zudem durch innere Reibung eine gewisse Dämpfung erzeugen.Various types of springs can be used as the spring element. A particularly preferred embodiment provides that a split spiral spring washer element is provided as the spring element. Because a number of turns less than 1 is realized in this embodiment, the spring washer elements can be produced inexpensively as stamped parts. In the context of the design with only two spring elements, these can be of identical construction, for example, and can be screwed or clamped together in the circumferential direction as a spring assembly, so that they can be mounted particularly easily as a pre-assembly unit between the gear wheel halves. Axial pretensioning of the spring assembly in itself can significantly simplify handling and assembly and also generate a certain amount of damping due to internal friction.
Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass mehrere nicht baugleiche Federelemente eingesetzt werden. Insbesondere ist es auch möglich die Anzahl der Windungen jeder einzelnen Feder zu variieren. Beispielsweise durch gezielte Variation der Einzelsteifigkeiten und/oder der Positionierung der Federelemente kann eine gewünschte Verkippung oder Lagerkraft erzwungen werden. Je nach Ausführung der Federelemente des vorgeschlagenen geteilten Zahnrades müssen diese nicht ineinander verschraubt sein, um eine Wirkverbindung zu realisieren. Die Federelemente können auch zur Realisierung der Wirkverbindung nur aneinander anliegen oder dergleichen.However, it is also possible within the scope of the invention that a plurality of spring elements which are not of identical construction are used. In particular, it is also possible to vary the number of turns of each individual spring. A desired tilting or bearing force can be forced, for example, by specifically varying the individual stiffnesses and / or the positioning of the spring elements. Depending on the design of the spring elements of the proposed split gear, they do not have to be screwed into one another in order to realize an operative connection. The spring elements can also only abut one another or the like for realizing the operative connection.
Eine besonders bevorzugte Anwendung sieht vor, dass das geteilte Zahnrad als Planetenrad eines Planetengetriebes oder als Zwischenrad bei einem Stirnradgetriebe, beispielsweise zum Realisieren einer Drehrichtungsumkehr für einen Rückwärtsgang ausgeführt ist.A particularly preferred application provides that the divided gear is designed as a planet gear of a planetary gear or as an idler gear in a spur gear, for example for realizing a reversal of the direction of rotation for a reverse gear.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung beispielhaft anhand der Figuren weiter erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische dreidimensionale Ansicht eines erfindungsgemäßen geteilten Zahnrades mit mehreren Federelementen im verspannten bzw. montierten Zustand; -
2 eine Einzelteilansicht eines Federelementes als geteiltes, spiralförmig verlaufendes Federscheibenelement; -
3 zwei miteinander in Umfangsrichtung in Wirkverbindung stehende bzw. verschraubte Federscheibenelemente; -
4 beispielhaft eine Zahnradhälfte des geteilten Zahnrades mit Ausnehmungen als Halbringsegmente an dem axialseitigen Umfang der Zahnradhälfte; -
5 beispielhaft eine Zahnradhälfte mit dem in der zugeordneten Ausnehmung an einem Abstützbereich abgestützten Federscheibenelement; und -
6 beispielhaft eine Zahnradhälfte mit zwei jeweils in den zugeordneten Ausnehmungen abgestützten Federscheibenelementen als Federpaket.
-
1 is a schematic three-dimensional view of a split gear according to the invention with a plurality of spring elements in the tensioned or assembled state; -
2nd a partial view of a spring element as a divided, spiral spring washer element; -
3rd two spring washer elements that are operatively connected or screwed together in the circumferential direction; -
4th an example of a gear half of the divided gear with recesses as half-ring segments on the axial circumference of the gear half; -
5 an example of a gear wheel half with the spring washer element supported in the associated recess on a support area; and -
6 an example of a gear wheel half with two spring washer elements each supported in the associated recesses as a spring assembly.
In den
Bei dem erfindungsgemäßen geteilten Zahnrad ist vorgesehen, dass zumindest ein erstes Federelement
In
In
In
Dadurch, dass die Abstützbereiche
Zur Montage des beispielhaft dargestellten Zahnrades werden die beiden Zahnradhälften
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- erstes Zahnradteil bzw. erste Zahnradhälftefirst gear part or first gear half
- 22nd
- zweites Zahnradteil bzw. zweite Zahnradhälftesecond gear part or second gear half
- 33rd
- erstes Federelement bzw. erstes Federscheibenelementfirst spring element or first spring washer element
- 44th
- zweites Federelement bzw. zweites Federscheibenelementsecond spring element or second spring washer element
- 55
- erste Ausnehmungfirst recess
- 66
- zweite Ausnehmungsecond recess
- 77
- erster Abstützbereichfirst support area
- 88th
- zweiter Abstützbereichsecond support area
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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