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Die Erfindung betrifft ein Zahnrad umfassend ein erstes, radial inneres Ringelement, ein zweites, radial äußeres Ringelement und gegebenenfalls zumindest ein Abdeckelement, wobei das zweite, radial äußere Ringelement eine Außenverzahnung und das radial innere Ringelement mehrere radial nach außen vorragende erste Vorsprünge aufweisen, und wobei zwischen dem radial inneren Ringelement und dem radial äußeren Ringelement Elastomerelemente angeordnet sind, und das Zahnrad eine Axialrichtung, eine Radialrichtung und eine Umfangsrichtung aufweist.
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Zur Vermeidung der Schwingungsanregung bei der Drehmomentübertragung mittels Zahnrädern ist es aus dem Stand der Technik bekannt, elastisch verformbare Elemente einzusetzen. So beschreibt die
AT 501 915 A4 eine Vorrichtung zur drehelastischen Drehmomentübertragung zwischen einer Welle und einem auf der Welle gelagerten, einen Zahnkranz und eine Nabe bildenden Zahnrad mit zwei einerseits der Welle und anderseits dem Zahnkranz drehfest zugeordneten Kupplungsteilen, die gegeneinander vorstehende, auf Lücke versetzte Klauen aufweisen, und mit zwischen den Klauen angeordneten, elastomeren Dämpfungskörpern, wobei die beiden Kupplungsteile über die Dämpfungskörper ausschließlich in Umfangsrichtung abgestützt sind und der Zahnkranz über die Nabe in radialer Richtung unnachgiebig gegenüber der Welle gelagert ist. Da der Spalt zwischen den Klauen der beiden Kupplungsteile mit einem elastomeren Werkstoff ausgefüllt wird, werden zwischen Zahnkranz und Nabe auftretende Drehschwingungen durch die elastomere Zwischenlage zwischen den einander gegenüberliegenden Flanken der ineinandergreifenden Klauen gedämpft. Durch die unnachgiebige Lagerung des Zahnkranzes in radialer Richtung werden gegebenenfalls auftretende zusätzlichen Schwingungen vermieden, die sich nachteilig auf den Zahneingriff auswirken können. Dieses Zahnrad benötigt jedoch einen relativ großen Bauraum.
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Aus der
DE 10 2009 058 378 A1 ist eine Verzahnungsanordnung mit einem ersten Zahnrad und mit einem zweiten Zahnrad, das mit dem ersten Zahnrad in Verzahnungseingriff ist, bekannt. Das erste Zahnrad umfasst einen Innenring mit einer Drehachse (A); einen Außenring, der koaxial zur Drehachse (A) des Innenrings angeordnet ist und eine Außenverzahnung aufweist, in die das zweite Zahnrad mit einer Gegenverzahnung eingreift, wobei der Eingriff zwischen erstem Zahnrad und zweitem Zahnrad ausschließlich über den Außenring erfolgt, zumindest ein elastisches Element, das zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet ist, wobei der Außenring über das zumindest eine elastische Element radial gegenüber dem Innenring abgestützt ist, und wobei in einem lastfreien Zustand, bei dem kein Drehmoment zwischen erstem Zahnrad und zweiten Zahnrad übertragen wird, die Außenverzahnung und Gegenverzahnung zueinander radial elastisch vorgespannt oder verklemmt sind. Nachteilig dabei ist, dass das elastische Element einer großen Beanspruchung ausgesetzt ist und bei Rissen im elastischen Element das gesamte Zahnrad ausfällt.
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Weitere Zahnräder dieser Bauart, bei denen ein Nabenteil mit einem Zahnkranz über ein elastisches Element verbunden ist, wozu das elastische Element aufvulkanisiert wird, sind aus den Druckschriften
AT 514 590 A4 ,
AT 516 397 A4 und
AT 514 570 A4 bekannt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbessertes gedämpftes Zahnrad zu schaffen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird bei dem eingangs genannten Zahnrad dadurch gelöst, dass das radial äußere Ringelement mehrere radial nach innen vorragende zweite Vorsprünge aufweist, wobei zwischen diesen zweiten Vorsprüngen Ausnehmungen ausgebildet sind, in die die ersten Vorsprünge des ersten, radial inneren Ringelementes hineinragen, wobei die ersten Vorsprünge in der Umfangsrichtung schmäler sind, also die Ausnehmungen zwischen den zweiten Vorsprüngen, sodass in der Umfangsrichtung die ersten Vorsprünge einseitig oder beidseitig unter Ausbildung von Lücken beabstandet von den zweiten Vorsprüngen angeordnet sind, wobei in jeder Lücke ein Elastomerelement angeordnet ist, das weder mit dem ersten, radial inneren Ringelement noch mit dem zweiten radial äußeren Ringelement verbunden ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass die Elastomerelemente bei Beschädigungen, wie z.B. Rissen im Elastomer, die Funktionsfähigkeit dennoch gegeben ist, und somit das Zahnrad eine höhere Ausfallsicherheit aufweist. Selbst bei vollständigem Entfall einzelner oder aller Elastomerelemente bleibt die Funktionsfähigkeit des Zahnrades erhalten. Nachdem die einzelnen Elastomerelemente nur in die genannten Lücken eingelegt sind, entfällt auch der Vulkanisationsprozess, wodurch die Herstellung des Zahnrades vereinfacht werden kann. Zudem ist das Zahnrad relativ einfach aufgebaut und kann einfach an unterschiedliche Durchmesser angepasst werden, da die Elastomerelemente nicht miteinander verbunden sind, sondern als Einzelelemente angeordnet werden. Darüber hinaus kann damit ein Zahnrad zur Verfügung gestellt werden, dass geringe Spannungen bzw. geringe Dehnungen in den ansonsten kritischen Elastomerbauteilen aufweist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsvariante des Zahnrades kann vorgesehen sein, dass die Elastomerelemente in der Axialrichtung länger sind als die Ausnehmungen zwischen den zweiten Vorsprüngen des radial äußeren Ringelementes, in derselben Richtung betrachtet. Es ist damit möglich, die Elastomerelemente einfacher in die Lücken zwischen den ersten und zweiten Vorsprüngen des ersten bzw. zweiten Ringelementes einzusetzen, insbesondere wenn sie mit einer geringere Breite ausgeführt werden, als die Lücken in gleicher Richtung betrachtet.
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Diese einfachere Einsetzbarkeit der Elastomerelemente kann unterstützt werden, wenn die Elastomerelemente zumindest eine nach außen gewölbte Seitenfläche aufweisen, und/oder wenn die Elastomerelemente in zumindest einer in die Axialrichtung weisenden Stirnfläche eine Vertiefung aufweisen.
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Nach einer weiteren Ausführungsvariante des Zahnrades ist bevorzugt vorgesehen, dass die Elastomerelemente in der Axialrichtung vorgespannt sind. Es ist damit eine relativ hohe Steifigkeit des Zahnrades realisierbar, die über den Härtegrad des eingesetzten Elastomers und der Größe der axialen Vorspannung einstellbar ist. Unterstützend dabei wirken die voran genannten Ausführungsvarianten des Zahnrades mit der größeren Länge in der Axialrichtung und/oder der gewölbten Seitenfläche und/oder der Vertiefung in der Stirnfläche, da damit nicht nur die Herstellung der Vorspannung einfacher ist, sondern die Zahnradsteifigkeit auch über das beim Vorspannen verdrängte Elastomervolumen eingestellt werden kann.
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Vorzugsweise erfolgt die Vorspannung der Elastomerelemente mit dem Abdeckelement beim Zusammenbau des Zahnrades, da damit keine weiteren Bauteile für das Zahnrad erforderlich sind.
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Zur besseren Abstützung des Abdeckelementes kann das erste, radial innere Ringelement bei einer weiteren Ausführungsvariante des Zahnrades einen in die Axialrichtung vorragenden Ringsteg aufweisen. Es ist damit möglich, dass das Abdeckelemente ausschließlich mit dem zweiten, radial äußeren Ringelement verbunden wird, wodurch der Zusammenbau des Zahnrades vereinfacht werden kann.
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Es kann weiter vorgesehen werden, dass Kanten der Elastomerelemente mit einer Rundung versehen sind, wodurch die Elastomerelement beim axialen Vorspannen einer verringerten Beschädigungsgefahr unterliegen. Zudem kann damit auch das Einsetzen der Elastomerelemente einfacher gestaltet werden.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
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Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung:
- 1 ein Zahnrad in Explosionsdarstellung und in Schrägansicht;
- 2 die beiden Ringelemente des Zahnrades nach 1 im zusammengebauten Zustand;
- 3 die beiden Ringelemente des Zahnrades nach 1 im zusammengebauten Zustand und mit eingesetzten Elastomerelementen;
- 4 ein Elastomerelement in Schrägansicht;
- 5 das Zahnrad nach 1 im zusammengebauten Zustand und in Schrägansicht.
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Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
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In 1 ist eine Ausführungsvariante eines Zahnrades 1 dargestellt. Die 2 bis 3 zeigen jeweils Teile dieses Zahnrades 1.
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Das Zahnrad 1 umfasst ein erstes, radial inneres Ringelement 2, ein zweites, radial äußeres Ringelement 3 und ein Abdeckelement 4. Das erste, radial innere Ringelement 2 kann auch als Nabenteil und das zweite, radial äußere Ringelement 3 als Zahnkranz bezeichnet werden, da das erste, radial innere Ringelement 2 zur Aufnahme einer nicht dargestellten Welle oder dgl. dient, und das zweite, radial äußere Ringelement 3 eine Außenverzahnung 5 aufweist. Über diese Außenverzahnung 4 kann das Zahnrad 1 zur Drehmomentübertragung mit einem anderen Zahnrad, beispielsweise einem Getriebezahnrad, in kämmenden Eingriff stehen, um dadurch ein Drehmoment übertragen zu können.
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Das erste, radial innere Ringelement 2 ist radial unterhalb des zweiten, radial äußeren Ringelements 3 angeordnet, insbesondere in einer Radialrichtung 6 betrachtet zur Gänze unterhalb der Außenverzahnung 5. Vorzugsweise ist das erste, radial innere Ringelement 2 zur Gänze innerhalb des zweiten, radial äußeren Ringelementes 3 angeordnet, wenngleich ein Nabenbereich 7 des ersten, radial inneren Ringelementes 2 in einer Axialrichtung breiter sein kann, als das zweite, radial äußere Ringelement 3.
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Das erste, radial innere Ringelement 2 und/oder das zweite, radial äußere Ringelement 3 bestehen bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus einem Stahl, vorzugsweise aus einem Sinterwerkstoff, beispielsweise einem Sinterstahl. Es können aber auch andere metallische Werkstoffe für das erste, radial innere Ringelement 2 und/oder das zweite, radial äußere Ringelement 3 verwendet werden, wobei das erste, radial innere Ringelement 2 und/oder das zweite, radial äußere Ringelement 3 auch aus zumindest zwei unterschiedlichen metallischen Werkstoffen bestehen kann/können. Denkbar ist auch, dass das erste, radial innere Ringelement 2 und/oder das zweite, radial äußere Ringelement 3 aus zumindest einem polymeren Kunststoff bestehen.
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Das erste, radial innere Ringelement 2 weist mehrere, in der Radialrichtung 6 nach außen vorragende erste Vorsprünge 9 auf. Diese ersten Vorsprünge 9 sind an der radial äußeren Umfangsfläche des Nabenteils 7 angeordnet, insbesondere einstückig mit diesem verbunden. In der Axialrichtung 8 betrachtet weisen die ersten Vorsprünge 9 einen, zumindest annährend, trapezförmigen Querschnitt auf, insbesondere den eines gleichschenkeligen Trapezes, wobei die kurze Grundseite am Nabenteil 7 angeordnet ist. Vorzugsweise sind diese ersten Vorsprünge 9 in einer Umfangsrichtung 10 des Zahnrades 1 gleichmäßig verteilt über den Umfang des Nabenteils 7 angeordnet.
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Weiter weist das erste, radial innere Ringelement 2 eine in der Axialrichtung 8 verlaufende Ausnehmung, insbesondere eine Bohrung, auf. Dadurch kann das erste, radial innere Ringelement 2 auf der nicht dargestellten Welle oder einem anderen Element, wie z.B. einem Unwuchtelement, angeordnet werden. Das Unwuchtelement kann seinerseits eine Ausnehmung, insbesondere eine Bohrung, zur Anordnung auf einer Welle aufweisen.
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Das zweite, radial äußere Ringelement 3 weist mehrere, in der Radialrichtung 6 vorragende zweite Vorsprünge 11 auf, die zum Unterschied zu den ersten Vorsprüngen 9 nicht nach außen, sondern nach innen vorragend angeordnet sind. Die zweiten Vorsprünge 11 sind an einer unteren Mantelfläche 12 des zweiten, radial äußeren Ringelementes 3 angeordnet, insbesondere einstückig mit diesem verbunden. In der Axialrichtung 8 betrachtet weisen die zweiten Vorsprünge 11 ebenfalls einen, zumindest annährend, trapezförmigen Querschnitt auf, insbesondere den eines gleichschenkeligen Trapezes, wobei die lange Grundseite an der Mantelfläche 11 angeordnet ist. Die zweiten Versprünge 11 verjüngen sich also in der Radialrichtung 6 von außen nach innen, also in umgekehrter Richtung zu den ersten Vorsprüngen 9. Vorzugsweise sind diese auch die zweiten Vorsprünge 11 in der Umfangsrichtung 10 des Zahnrades 1 gleichmäßig verteilt über den Umfang der Mantelfläche 12 angeordnet.
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Bevorzugt weisen die ersten Vorsprünge 9 und die zweiten Vorsprünge 11 die gleiche Querschnittsform (um 180 ° gedreht) auf.
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Es sei der Vollständigkeit halber erwähnt, dass die Grundseiten des trapezförmigen Querschnittes der ersten und zweiten Vorsprünge 9, 11 nicht gerade ausgeführt sind, sondern gekrümmt, was der runden Form des Zahnrades 1 geschuldet ist.
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Zwischen den zweiten Vorsprüngen 11 sind in der Umfangsrichtung 10 Ausnehmungen 13 ausgebildet. Ebenso sind zwischen den ersten Vorsprüngen in der Umfangsrichtung 10 Ausnehmungen 14 ausgebildet. Die Anordnung der Ausnehmungen 13, 14 ist dabei derart, dass die ersten Vorsprünge 9 in den Ausnehmungen 13 zwischen den zweiten Vorsprüngen 11, und die zweiten Vorsprünge 11 in den Ausnehmungen 14 zwischen den ersten Vorsprüngen 9 zumindest teilweise, insbesondere zur Gänze, aufgenommen sind, wie dies aus beispielsweise aus 2 ersichtlich ist. Mit „zur Gänze“ ist dabei gemeint, dass die ersten Vorsprünge 9 von der Mantelfläche 12 und die zweiten Vorsprünge 11 von dem Nabenteil 7 geringfügig beabstandet sind, sodass die relative Verdrehbarkeit des ersten Ringelements 2 zum zweiten Ringelement 3 in der Umfangsrichtung 10 möglich ist.
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Die ersten Vorsprünge 9 sind in der Umfangsrichtung 10 schmäler, weisen also eine geringere Länge 15 auf (2), als die Ausnehmungen 13 in der Umfangsrichtung 10. Die Länge 15 wird dabei auf gleicher radialer Höhe gemessen, wie die Länge der Ausnehmungen, um den sich erweiternden Querschnitt der ersten Vorsprünge zur berücksichtigen.
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Durch die schmäleren ersten Vorsprünge 9 in der Umfangsrichtung 10, sind die ersten Vorsprünge 9 beabstandet zu in die Umfangsrichtung 10 weisende, in der Axialrichtung 8 verlaufende Seitenflächen 16, 17 angeordnet, wodurch Lücken 18, 19 ausgebildet werden, wie dies am besten aus 2 ersichtlich ist. Neben jedem ersten Vorsprung 9 ist also in der Umfangsrichtung 10 eine Lücke 18 und eine Lücke 19 ausgebildet, sodass die Lücken 18, 19 als beidseitig der ersten Vorsprünge 9 ausgebildet sind. Die ersten Vorsprünge 9 liegen bei dieser Ausführungsvariante des Zahnrades 1 also an keiner der beiden Seitenflächen 16, 17 des zweiten Vorsprünge 11 an.
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In diesen Lücken 18, 19 ist jeweils ein Elastomerelement 20 angeordnet, wie dies am besten aus 3 ersichtlich ist. Die Elastomerelemente 20 sind also zwischen dem ersten, radial inneren Ringelement 2 und dem zweiten, radial äußeren Ringelement 3 angeordnet. Die Elastomerelemente 20 sind lose in die Lücken 18, 19 eingelegt, d.h. dass sie weder miteinander noch mit dem ersten, radial inneren Ringelement 2 und dem zweiten, radial äußeren Ringelement 3 verbunden sind, also insbesondere nicht aufgeklebt oder aufvulkanisiert sind.
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Ein derartiges Elastomerelement 20 ist in 4 dargestellt.
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Das Elastomerelement 20 besteht zumindest teilweise aus einem gummielastischen Werkstoff, beispielsweise aus einem (X)NBR ((carboxylierter) Acrylnitril-Butadien-Kautschuk), HNBR (Hydrierter Nitril-Kautschuk), einem Silikon-Kautschuk (VMQ), NR (Naturgummi), EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk), CR (Chloropren-Kautschuk), SBR (Styrolbutadienkautschuk) etc., wobei auch hier wiederum Werkstoffmischungen eingesetzt werden können.
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Mit „zumindest teilweise“ ist gemeint, dass in dem Elastomerelement 20 z.B. Versteifungselemente, wie z.B. Fasern und/oder Fäden, beispielsweise aus Metall, Kunststoff, Naturfasern, etc., oder Stäbe, etc. eingelagert sein können, um dessen Steifigkeit zu verändern bzw. einzustellen. Das Elastomerelement 20 kann auch Bereiche aus zueinander unterschiedlichen gummielastischen Werkstoffen aufweisen. Vorzugsweise besteht das Elastomerelement 20 jedoch ausschließlich aus einem gummielastischen Werkstoff.
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Das Elastomerelement 20 dieser Ausführungsvariante des Zahnrades 1 ist zumindest annähernd quaderförmig ausgebildet. Ermöglicht wird diese Form durch die beschriebene Form der ersten und zweiten Vorsprünge 9, 11.
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Zur einfacheren Montage der Elastomerelemente 20 kann vorgesehen sein, dass auf dem ersten, radial inneren Ringelement 2 oder bevorzugt auf dem zweiten, radial äußeren Ringelement 3 ein weiteres Abdeckelement 21 angeordnet ist und mit diesem verbunden ist, beispielsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig. Dieses weitere Abdeckelement 21 kann auch einstückig mit dem ersten, radial inneren Ringelement 2 oder bevorzugt auf dem zweiten, radial äußeren Ringelement 3 ausgebildet sein. Das weitere Abdeckelement 21 deckt die Ausnehmungen 13 in der Axialrichtung 8 auf einer Seite des Zahnrades 1 zumindest teilweise, insbesondere zur Gänze, ab, sodass die Elastomerelemente 20 auf dieses weitere Abdeckelement 21 bei der Montage aufgelegt werden können.
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Wenn alle Elastomerelement 20 montiert, d.h. eingelegt sind, werden sie auf der in der Axialrichtung 8 zweiten Seite mit dem Abdeckelement 4 zumindest teilweise, vorzugsweise zur Gänze, abgedeckt, wie dies in 5 dargestellt ist. Das Abdeckelement 4 kann mit dem ersten, radial inneren Ringelement 2 verbunden werden. Bevorzugt wird es jedoch gemäß eine Ausführungsvariante des Zahnrades 1 mit dem zweiten, radial äußeren Ringelement 3 verbunden. Die Verbindung kann je nach Anwendung des Zahnrades 1 lösbar, beispielsweise mit Schrauben, oder stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, erfolgen.
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In einer einfacheren Ausführungsvariante des Zahnrades 1 können nur die Lücken 18 oder nur die Lücken 19 zwischen den ersten und zweiten Vorsprüngen 9, 11 ausgebildet sein. Die Elastomerelemente 20 sind daher an nur einer der beiden Seitenflächen 16, 17 der zweiten Vorsprünge 11 vorhanden. Auf der anderen Seite können die ersten und zweiten Vorsprünge zumindest annähernd aneinander anliegen. Wenngleich dieser Ausführungsvariante nicht bevorzugt ist, kann sie doch in Anwendungen eingesetzt werden, in denen das Zahnrad 1 nur in einer Drehrichtung betrieben wird.
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Die voranstehend beschriebene trapezförmige Querschnittsform der ersten und zweiten Vorsprünge 9, 11 ist die bevorzugte. Die ersten Vorsprünge 9 und/oder die zweiten Vorsprünge 11 können aber auch eine andere Form haben, solange gewährleistet ist, dass ein- oder beidseitig der Vorsprünge 9, 11 die Elastomerelemente 20 eingesetzt werden können, wie dies voranstehend beschrieben ist.
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In der dargestellten Ausführungsvariante des Zahnrades sind alle Elastomerelemente 20 in der Umfangsrichtung 10 betrachtet gleich dick. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Elastomerelemente 20 in dieser Richtung unterschiedlich dick sind. Beispielsweise kann jedes zweite Elastomerelement 20 verglichen mit den restlichen Elastomerelementen 20 dünner ausgeführt sein. Es können also für eine Drehrichtung des Zahnrades 1 dickere Elastomerelemente 20 eingesetzt sein und für die zweite Drehrichtung des Zahnrades verglichen dazu dünnere. Ebenso können in diesen beiden Richtungen unterschiedlich harte Elastomerelemente 20 eingesetzt werden, beispielsweise harte in einer ersten Richtung und im Vergleich dazu weichere in der zweiten Richtung. Zudem ist auch eine asymmetrische Verteilung von zueinander unterschiedlichen Elastomerelementen 20, beispielsweise unterschiedlich harten Elastomerelementen 20, über den Umfang des Zahnrades 1 möglich, um damit eine richtungsabhängige Radialsteifigkeit zu erhalten.
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Das Zahnrad 1 kann wie voranstehend ausgeführt das erste, radial innere Ringelement 2, das zweite, radial äußere Ringelement 3, zumindest ein Verbindungselement und mehrere Elastomerelement 20 aufweisen. Das Zahnrad 1 kann aber auch nur aus diesen Bestandteilen bestehen.
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Es ist möglich, dass die Elastomerelemente 20 eine Länge in der Axialrichtung 8 aufweisen, die der Länge der Lücken 18, 19 in dieser Richtung entspricht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante des Zahnrades 1 kann aber vorgesehen sein, dass die Elastomerelemente 20 in der Axialrichtung 8 länger sind als die Lücken 18, 19 und damit die Ausnehmungen 13 zwischen den zweiten Vorsprüngen 11 des zweiten, radial äußeren Ringelementes 3, in derselben Richtung betrachtet. Unter anderem kann damit insbesondere erreicht werden, dass die Elastomerelemente 20 in der Axialrichtung 8 gequetscht und damit in dieser Richtung einfacher vorgespannt werden können, wie dies nach einer weiteren Ausführungsvariante des Zahnrades 1 vorgesehen sein kann. Mit anderen Worten können die Elastomerelement 20 durch Kompression in der Axialrichtung 8 vorgespannt werden.
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Um diese Kompression der Elastomerelemente 20 zu unterstützen bzw. zu vereinfachen kann nach einer weiteren Ausführungsvariante des Zahnrades 1 vorgesehen sein, dass die Elastomerelemente 20 zumindest eine nach außen gewölbte Seitenfläche 22 aufweisen, wie dies insbesondere aus 4 ersichtlich ist. Die Seitenfläche 22 ist insbesondere konvex gewölbt.
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Die Wölbung kann auf der in die Axialrichtung 8 zeigenden Seitenfläche 22 ausgebildet sein. Vorzugsweise sind diese beiden Seitenflächen 22 der Elastomerelemente 20 gewölbt ausgebildet, wie dies in 4 dargestellt ist.
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Alternativ oder zusätzliche dazu können auch die weiteren Seitenflächen und/oder die Bodenfläche und/die Deckfläche der Elastomerelemente 20 gewölbt sein.
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Obwohl die Wölbung zumindest der Seitenfläche(n) 22 nach außen bevorzugt ist, können zumindest einzelne der Außenflächen der Elastomerelemente 20 nach innen gewölbt ausgeführt sein. Insbesondere kann diese Wölbung konkav ausgeführt sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsvariante des Zahnrades, die ebenfalls in 4 dargestellt ist, können die Elastomerelemente in zumindest einer in die Axialrichtung 8 weisenden Stirnfläche 23, insbesondere in beiden in die Axialrichtung 8 weisenden Stirnfläche 23, eine Vertiefung 24 aufweisen. Es kann damit ebenfalls die Kompressibilität der Elastomerelemente 20 beeinflusst bzw. vereinfacht werden.
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Die Stirnflächen 23 entsprechen der voranstehend genannten Bodenfläche und Deckfläche der Elastomerelemente 20.
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Wie bereits ausgeführt, sind die Elastomerelemente 20 in der Axialrichtung 8 bevorzugt vorgespannt im Zahnrad 1 eingebaut. Die Vorspannung kann entsprechend hergestellt sein. Bevorzugt wird die Vorspannung der Elastomerelemente 20 in der Axialrichtung 8 aber beim Zusammenbau des Zahnrades 1 durch die Befestigung des Abdeckelementes 4 ausgebildet.
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Nach einer weiteren Ausführungsvariante des Zahnrades 1 kann vorgesehen sein, dass das erste, radial innere Ringelement 2 am Nabenteil 7 einen in die Axialrichtung vorragenden Ringsteg 25 aufweist, wie dies insbesondere aus 1 ersichtlich ist. Der Ringsteg 25 ist dabei vorzugsweise so platziert, dass sich das Abdeckelement 4 im zusammengebauten Zustand des Zahnrades 1 in der Radialrichtung 6 an diesem abstützen kann. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Abstützung des Abdeckelementes 4 über die ersten und/oder zweiten Vorsprünge 9, 11 erfolgen.
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Bevorzugt weist der Ringsteg 25 eine Höhe in der Axialrichtung 8 auf, die der Dicke des Abdeckelementes 4 in dieser Richtung entspricht.
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Anstelle des Ringsteges 25 können auch andere geometrische Formen, wie z.B. ein Vierkant oder ein Polygon, vorgesehen werden.
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Es kann weiter vorgesehen sein, dass Kanten der Elastomerelemente 20 mit einer Rundung versehen sind, wie dies insbesondere aus 4 ersichtlich ist.
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Die Form der Elastomerelemente 20 richtet sich abgesehen von der zumindest einen Wölbung und/oder der zumindest einen Vertiefung 24 im Wesentlichen nach der Form der Lücken 18, 19. Es kann aber auch die Form der Elastomerelemente 20 vorgegeben werden, beispielsweise wenn die Elastomerelemente 20 eine bestimmte Masse haben sollen, und die Lücken 18, 19 an diese Form angepasst werden.
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Weitern kann damit über die (Querschnitts-)Form der ersten Vorsprünge 9 und/oder der zweiten Vorsprünge 11 die Verdrängung der Elastomerelemente 20 beeinflusst und damit das Verhalten des Zahnrades 1 an sich verändert bzw. eingestellt werden.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass zwischen dem Ringelementen 2 und gegebenenfalls inklusive dem Abdeckelement 4 und dem Ringelement 3 ein Radialspiel vorgesehen ist. Das Radialspiel kann je nach Anforderung unterschiedlich groß gewählt werden.
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Bei den voranstehend genannten Ausführungsvarianten des Zahnrades 1 kann anstelle des zumindest einen Abdeckelementes 4 auch eine Schulter bzw. eine Radialvorsprung auf dem Ringelement 3 unterhalb des Außenverzahnung 5 zwischen den Vorsprüngen 11 und/oder zwischen den ersten Vorsprüngen 9 oder sich in die Umfangsrichtung 10 erstreckende Vorsprünge auf den ersten und/oder zweiter Vorsprüngen 9, 11 angeordnet sein.
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Vorzugsweise sind die Elastomerelemente 20 zumindest annähernd quaderförmig ausgebildet.
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Durch das gleichzeitige, axiale Vorspannen der Elastomerelemente 20 bis zu einem vordefinierbaren Arbeitspunkt kann im Arbeitsbereich (Wirkbereich) der Elastomerelemente 20 eine zumindest annähernd gerade Bauteilkennlinie (Steifigkeit) erreicht werden, wodurch auch das Verhalten der Elastomerelemente 20 im Betrieb verbessert werden kann.
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Die Zentrierung der beiden Ringelemente 2, 3 zueinander erfolgt bevorzugt ausschließlich durch das gleichzeitige Vorspannen aller Elastomerelemente 20. Mit der Vorspannung kann eine Entkopplung des Ringelementes 2 und/oder des Ringelementes 3 in alle Richtungen (Radial/Axial/Verdrehung) erreicht werden. Das Radialspiel kann gegebenenfalls durch die Metallbauteile begrenzt werden (Fixansch lag/F ai l-Safe).
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Durch die Vorspannung der Elastomerelemente 20 können hohe Bauteilsteifigkeiten erreicht werden. Die gleiche Bauteilsteifigkeit kann bei Kompression der Elastomerelemente 20 auch mit kleineren bzw. schmäleren Bauteilen erreicht werden.
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Bei höherer Umgebungstemperatur kann durch die Elastomerelemente 20 der Abfall von mechanischen Eigenschaften des Zahnrades 1 durch Wärmeausdehnung zumindest ausgeglichen werden. Beispielsweise kann bei höheren Temperaturen die Steifigkeit des Bauteils konstant bzw. höher sein.
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Die Ausführungsbeispiele zeigen bzw. beschreiben mögliche Ausführungsvarianten, wobei auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind.
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Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus das Zahnrad 1 nicht zwingenderweise maßstäblich dargestellt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zahnrad
- 2
- Ringelement
- 3
- Ringelement
- 4
- Abdeckelement
- 5
- Außenverzahnung
- 6
- Radialrichtung
- 7
- Nabenteil
- 8
- Axialrichtung
- 9
- Vorsprung
- 10
- Umfangsrichtung
- 11
- Vorsprung
- 12
- Mantelfläche
- 13
- Ausnehmung
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Länge
- 16
- Seitenfläche
- 17
- Seitenfläche
- 18
- Lücke
- 19
- Lücke
- 20
- Elastomerelement
- 21
- Abdeckelement
- 22
- Seitenfläche
- 23
- Stirnfläche
- 24
- Vertiefung
- 25
- Ringsteg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- AT 501915 A4 [0002]
- DE 102009058378 A1 [0003]
- AT 514590 A4 [0004]
- AT 516397 A4 [0004]
- AT 514570 A4 [0004]
