DE102019103333A1

DE102019103333A1 - gear transmission

Info

Publication number: DE102019103333A1
Application number: DE102019103333.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Pischinger
Original assignee: FEV Europe GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2019-02-11
Publication date: 2019-04-25
Also published as: DE102020102565A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zahnradgetriebe (1) zum spielfreien wirkverbinden zweier Zahnräder, umfassend ein erstes Zahnrad (2), ein zweites Zahnrad (3), eine Drehachse (4) für das erste Zahnrad (2) und einen Verspannungsmechanismus (5), wobei der Verspannungsmechanismus (5) eine Feder und eine Hydraulikkomponente aufweist, und wobei das erste Zahnrad (2) eine Schrägverzahnung aufweist, und wobei das erste Zahnrad (2) senkrecht zu der Drehachse (4) des ersten Zahnrads (2) in einen ersten Zahnradteil (6) und einen zweiten Zahnradteil (7) geteilt ausgebildet ist, und wobei der erste Zahnradteil (6) und der zweite Zahnradteil (7) durch den Verspannungsmechanismus (5) gegeneinander verspannt sind, und wobei der Verspannungsmechanismus (5) zwischen dem ersten Zahnradteil (6) und dem zweiten Zahnradteil (7) angeordnet ist.

The invention relates to a gear transmission (1) for non - play operatively connecting two gears, comprising a first gear (2), a second gear (3), a rotation axis (4) for the first gear (2) and a tensioning mechanism (5), wherein Tensioning mechanism (5) comprises a spring and a hydraulic component, and wherein the first gear (2) has a helical toothing, and wherein the first gear (2) perpendicular to the axis of rotation (4) of the first gear (2) in a first gear part (6 ) and a second gear part (7) is formed divided, and wherein the first gear part (6) and the second gear part (7) by the tensioning mechanism (5) are braced against each other, and wherein the tensioning mechanism (5) between the first gear part (6 ) and the second gear part (7) is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnradgetriebe.The invention relates to a gear transmission.

Die GB1450149A offenbart ein Zahnradgetriebe umfassend ein geteiltes Zahnrad, wobei die beiden Zahnradteile gegeneinander axial verschiebbar angeordnet sind.The GB1450149A discloses a gear transmission comprising a split gear, wherein the two gear parts are arranged axially displaceable against each other.

Das erfindungsgemäße Zahnradgetriebe zum spielfreien wirkverbinden zweier Zahnräder umfasst ein erstes Zahnrad ein zweites Zahnrad, eine Drehachse für das erste Zahnrad und einen Verspannungsmechanismus, wobei der Verspannungsmechanismus eine Feder und eine Hydraulikkomponente aufweist, und wobei das erste Zahnrad eine Schrägverzahnung aufweist, und wobei das erste Zahnrad senkrecht zu der Drehachse des ersten Zahnrads in einen ersten Zahnradteil und einen zweiten Zahnradteil geteilt ausgebildet ist, und wobei der erste Zahnradteil und der zweite Zahnradteil durch den Verspannungsmechanismus gegeneinander verspannt sind, und wobei der Verspannungsmechanismus zwischen dem ersten Zahnradteil und dem zweiten Zahnradteil angeordnet ist.The gear transmission according to the invention for play-free engagement of two gears comprises a first gear, a second gear, a rotation axis for the first gear and a tensioning mechanism, wherein the tensioning mechanism comprises a spring and a hydraulic component, and wherein the first gear has a helical gear, and wherein the first gear is formed perpendicular to the axis of rotation of the first gear in a first gear part and a second gear part divided, and wherein the first gear part and the second gear part are clamped by the biasing mechanism against each other, and wherein the tensioning mechanism between the first gear part and the second gear part is arranged.

Insbesondere bei der Anwendung im Fahrzeugbereich und dabei insbesondere bei zwei, über Zahnräder gekoppelten Motoren, wie es beispielsweise bei Range Extendern für elektrisch betriebene Fahrzeuge der Fall ist, wird durch das erfindungsgemäße spielfreie Zahnradgetriebe ein besonders akustisch leiser Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht.In particular, in the application in the vehicle sector and in particular two, coupled via gears motors, as is the case for example with range extenders for electrically powered vehicles, a particularly acoustically quiet operation of the vehicle is made possible by the backlash-free gear transmission according to the invention.

Der Verspannungsmechanismus ermöglicht durch das Zusammenspiel von Feder und Hydraulikkomponente zum einen ein spielfreies wirkverbinden der beiden Zahnräder. Zum anderen wird die Reibung für den Fall reduziert, dass die Zahnräder spielfrei wirkverbunden sind. Dadurch wird eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs während des Betriebs des Fahrzeugs ermöglicht.The tensioning mechanism allows through the interaction of spring and hydraulic component on the one hand a play-free operatively connect the two gears. On the other hand, the friction is reduced in the event that the gears are operatively connected without play. This allows a reduction in fuel consumption during operation of the vehicle.

Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.The dependent claims describe further advantageous embodiments of the invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figur näher erläutert.Preferred embodiments will be explained in more detail with reference to the following figure.

Dabei zeigt 1 ein erfindungsgemäßes Zahnradgetriebe 1 zum spielfreien Wirkverbinden zweier Zahnräder. Es umfasst ein erstes Zahnrad 2, ein zweites Zahnrad 3, eine Drehachse 4 für das erste Zahnrad 2 und einen Verspannungsmechanismus 5, wobei der Verspannungsmechanismus 5 eine Feder und eine Hydraulikkomponente aufweist, und wobei das erste Zahnrad 2 eine Schrägverzahnung aufweist, und wobei das erste Zahnrad 2 senkrecht zu der Drehachse 4 des ersten Zahnrads 2 in einen ersten Zahnradteil 6 und einen zweiten Zahnradteil 7 geteilt ausgebildet ist, und wobei der erste Zahnradteil 6 und der zweite Zahnradteil 7 durch den Verspannungsmechanismus 5 gegeneinander verspannt sind, und wobei der Verspannungsmechanismus 5 zwischen dem ersten Zahnradteil 6 und dem zweiten Zahnradteil 7 angeordnet ist.It shows 1 an inventive gear transmission 1 for backlash-free engagement of two gears. It includes a first gear 2 , a second gear 3 , a rotation axis 4 for the first gear 2 and a tensioning mechanism 5 , wherein the tensioning mechanism 5 a spring and a hydraulic component, and wherein the first gear 2 has a helical toothing, and wherein the first gear 2 perpendicular to the axis of rotation 4 of the first gear 2 in a first gear part 6 and a second gear part 7 is formed divided, and wherein the first gear part 6 and the second gear part 7 through the tensioning mechanism 5 are braced against each other, and wherein the tensioning mechanism 5 between the first gear part 6 and the second gear part 7 is arranged.

Der Verspannungsmechanismus 5 in Verbindung mit der Schrägverzahnung des ersten Zahnrades 2 bewirkt dabei mindestens eine Verkleinerung des Spiels zwischen den Zähnen 10 des ersten Zahnrades 2 und den Zähnen 11 des zweiten Zahnrades 3.The tensioning mechanism 5 in conjunction with the helical gearing of the first gear 2 causes at least a reduction of the game between the teeth 10 of the first gear 2 and the teeth 11 of the second gear 3 ,

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Verspannungsmechanismus 5 wie ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement ausgebildet. Diese sind handelsüblich und ermöglichen eine einfache und kostengünstige Herstellung des Verspannungsmechanismus 5.In this embodiment, the tensioning mechanism 5 designed as a hydraulic valve clearance compensation element. These are commercially available and allow easy and inexpensive production of the tensioning mechanism 5 ,

Zudem übersteigt die maximale Kraft, welche die Hydraulikkomponente ausüben kann, die maximale Kraft, welche die Feder ausüben kann.In addition, the maximum force which the hydraulic component can exert exceeds the maximum force which the spring can exert.

Zudem übersteigt die maximale Kraft, welche die Hydraulikkomponente entgegengesetzt zu einer externen Kraft ausüben kann, welche zur Verkürzung der Hydraulikkomponente führt, die maximale Kraft, welche die Hydraulikkomponente entgegengesetzt zu einer externen Kraft ausüben kann, welche zur Verlängerung der Hydraulikkomponente führt.In addition, the maximum force that the hydraulic component can exert counter to an external force that results in the shortening of the hydraulic component exceeds the maximum force that the hydraulic component can exert counter to an external force that results in the extension of the hydraulic component.

Es wird damit eine größere externe Kraft benötigt, um den Verspannungsmechanismus 5 zu verkürzen, als ihn zu verlängern.It will thus require a larger external force to the bracing mechanism 5 to shorten, as to extend it.

Auf diese Weise wird eine größere externe Kraft benötigt, um den Abstand zwischen dem ersten Zahnradteil 6 und dem zweiten Zahnradteil 7 zu verkleinern, als ihn zu vergrößern. Dies gilt für jeden Abstand des ersten Zahnradteils 6 vom zweiten Zahnradteil 7, welcher von dem Verspannungsmechanismus 6 ermöglicht wird. Dadurch wird ebenfalls eine größere externe Kraft benötigt, um das Spiel zwischen dem ersten Zahnrad 2 und dem zweiten Zahnrad 3 zu vergrößern. Demnach ist ein spielfreierer Zustand zwischen dem ersten Zahnrad 2 und dem zweiten Zahnrad 3 leichter aufrechtzuerhalten.In this way, a larger external force is needed to the distance between the first gear part 6 and the second gear part 7 to zoom out, than to enlarge it. This applies to every distance of the first gear part 6 from the second gear part 7 that of the tensioning mechanism 6 is possible. This also requires a larger external force to play between the first gear 2 and the second gear 3 to enlarge. Thus, a backlash-free state is between the first gear 2 and the second gear 3 easier to maintain.

Zusätzlich wird durch die geringere benötigte externe Kraft zum Vergrößern des Abstandes zwischen dem ersten Zahnrad 2 und dem zweiten Zahnrad 3 ermöglicht, dass die Reibung während des spielfreien Betriebs des Zahnradgetriebes 1 minimiert wird.In addition, the smaller external force required increases the distance between the first gear 2 and the second gear 3 allows the friction during play-free operation of the gear transmission 1 is minimized.

Zudem ist der Verspannungsmechanismus 5 ringförmig ausgebildet, wobei der Verspannungsmechanismus 5 konzentrisch zur Drehachse 4 angeordnet ist.In addition, the tensioning mechanism 5 annular, wherein the tensioning mechanism 5 concentric to the axis of rotation 4 is arranged.

Der Verspannungsmechanismus 5 weist einen Innendurchmesser auf, welcher 0.1 mm größer ist, als ein Durchmesser der Drehachse 4 und erstreckt sich über 5% der Länge des Durchmessers des ersten Zahnrades 2. The tensioning mechanism 5 has an inner diameter which is 0.1 mm larger than a diameter of the rotation axis 4 and extends over 5% of the length of the diameter of the first gear 2 ,

Dies ermöglicht eine einfache Montage des Verspannungsmechanismus 5 auf der Drehachse 4 durch Aufstecken. Zudem wird durch den symmetrischen Aufbau ein gleichmäßiges Verspannen des ersten Zahnradteils 6 gegen das zweite Zahnradteil 7 ermöglicht, was Verbiegungen und der Zahnradteile minimiert.This allows easy mounting of the tensioning mechanism 5 on the axis of rotation 4 by plugging. In addition, by the symmetrical structure, a uniform distortion of the first gear part 6 against the second gear part 7 allows what minimizes bends and gear parts.

Zudem ist der zweite Zahnradteil 7 verdrehfest auf der Drehachse 4 angeordnet ist.In addition, the second gear part 7 rotationally fixed on the axis of rotation 4 is arranged.

Dadurch wird ein Verspannen des ersten Zahnradteils 6 gegen den zweiten Zahnradteil 7 vereinfacht. Zudem ermöglicht dies eine vereinfachte Montage des Zahnradgetriebes 1. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Verdrehsicherung durch mehrere radial angeordnete Nuten erreicht, welche sich an der Innenseite des zweiten Zahnradteils 7 befinden. Diese sind passgenau ausgearbeitet zu Federn, welche abschnittsweise an der Drehachse 4 ausgebildet sind. Demnach wird eine Verdrehsicherung durch Aufschieben des zweiten Zahnradteils 7 und der Verbindung zwischen den Nuten und den Federn erreicht.This will cause distortion of the first gear part 6 against the second gear part 7 simplified. In addition, this allows a simplified installation of the gear transmission 1 , In this embodiment, the rotation is achieved by a plurality of radially arranged grooves, which are located on the inside of the second gear part 7 are located. These are precisely tailored to feathers, which sections on the axis of rotation 4 are formed. Accordingly, an anti-rotation by pushing on the second gear part 7 and achieved the connection between the grooves and the springs.

Zudem weist die Drehachse 4 abschnittsweise eine Nut 8 auf, wobei der erste Zahnradteil 6 über die Nut 8 mit der Drehachse 4 verbunden ist, und wobei der erste Zahnradteil 6 über die Nut 8 entlang der Drehachse 4 gegen den zweiten Zahnradteil 7 verschiebbar angeordnet ist.In addition, the axis of rotation points 4 partially a groove 8th on, wherein the first gear part 6 over the groove 8th with the rotation axis 4 is connected, and wherein the first gear part 6 over the groove 8th along the axis of rotation 4 against the second gear part 7 slidably arranged.

Dies ermöglicht eine technisch einfache Realisierung der Verspannung des ersten Zahnradteils 6 gegen den zweiten Zahnradteil 7, und dadurch eine Reduktion der Herstellungskosten. Zusätzlich wird eine bauraumsparende und gewichtssparende Ausgestaltung ermöglicht, was die Effizienz des Zahnradgetriebes 1 vorteilhaft erhöht.This allows a technically simple realization of the tension of the first gear part 6 against the second gear part 7 , and thereby a reduction in manufacturing costs. In addition, a space-saving and weight-saving design is possible what the efficiency of the gear transmission 1 advantageously increased.

Zudem umfasst das Zahnradgetriebe 1 mindestens einen Bolzen 9 zur Verdrehsicherung, wobei der Bolzen 9 parallel zur Drehachse 4 und zwischen dem ersten Zahnradteil 6 und dem zweiten Zahnradteil 7 angeordnet ist, und wobei der Bolzen 9 in einem Abstand zwischen 30% und 80% eines Zahnraddurchmessers des ersten Zahnrads 2 von der Drehachse 4 entfernt angeordnet ist.In addition, the gear transmission includes 1 at least one bolt 9 for preventing rotation, the bolt 9 parallel to the axis of rotation 4 and between the first gear part 6 and the second gear part 7 is arranged, and wherein the bolt 9 at a distance between 30% and 80% of a gear diameter of the first gear 2 from the axis of rotation 4 is arranged remotely.

In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Zahnradgetriebe 1 drei Bolzen, die jeweils um 120° versetzt um die Drehachse 4 angeordnet sind. Die Bolzen sind zylinderförmig ausgebildet. Die Bolzen sind in einem Abstand von 70% des Zahnraddurchmessers des ersten Zahnrads 2 angeordnet. Dabei sind in dem ersten Zahnradteil 5 und dem zweiten Zahnradteil Ausnehmungen angeordnet, in denen eingebracht werden. Die Ausnehmungen sind zylindrisch und entsprechen einem Bolzendurchmesser zuzüglich 0.1 mm, um Fertigungstoleranzen auszugleichen und einen möglichst reibungsfreien Sitz der Bolzen in den Ausnehmungen zu ermöglichen.In this embodiment, the gear transmission comprises 1 three bolts, each offset by 120 ° about the axis of rotation 4 are arranged. The bolts are cylindrical. The bolts are at a distance of 70% of the gear diameter of the first gear 2 arranged. Here are in the first gear part 5 and the second gear part arranged recesses in which are introduced. The recesses are cylindrical and correspond to a pin diameter plus 0.1 mm to compensate for manufacturing tolerances and to allow the friction-free as possible seat of the bolts in the recesses.

Dies ermöglicht eine technisch einfache Umsetzung einer Verdrehsicherung und eine symmetrisch Belastung des ersten Zahnradteils 6 und des zweiten Zahnradteils 7.This allows a technically simple implementation of an anti-rotation and a symmetrical loading of the first gear part 6 and the second gear part 7 ,

Zudem umfasst das Zahnradgetriebe 1 mindestens einen weiteren Verspannungsmechanismus, wobei der Verspannungsmechanismus 5 und der weitere Verspannungsmechanismus in einem Abstand zwischen 5% und 80% eines Zahnraddurchmessers des ersten Zahnrads 2 von der Drehachse 4 entfernt angeordnet sind.In addition, the gear transmission includes 1 at least one further tensioning mechanism, wherein the tensioning mechanism 5 and the further tensioning mechanism at a distance between 5% and 80% of a gear diameter of the first gear 2 from the axis of rotation 4 are arranged away.

In diesem Ausführungsbeispiel ist ein einzelner weiterer Verspannungsmechanismus umfasst, welcher in einem Abstand von 55% des Zahnraddurchmessers des ersten Zahnrads 2 angeordnet ist. Dieser Verspannungsmechanismus ist baugleich ausgebildet, wie der erste Verspannungsmechanismus 8, lediglich die Durchmesser sind auf die achsfemere Anordnung angepasst, ausgebildet. Dadurch wird eine Torsionssicherung des ersten Zahnradteils 5 und des zweiten Zahnradteils 7 ermöglicht, was eine Erhöhung der Haltbarkeit und der Effizienz des Zahnradgetriebes 1 ermöglicht.In this embodiment, a single further tensioning mechanism is included, which is at a distance of 55% of the gear diameter of the first gear 2 is arranged. This bracing mechanism is of identical design as the first bracing mechanism 8th , Only the diameters are adapted to the achsfemere arrangement formed. As a result, a torsion protection of the first gear part 5 and the second gear part 7 allowing for an increase in the durability and efficiency of the gear transmission 1 allows.

In einer nicht gezeigten Ausführungsform sind die Verspannungsmechanismen zylinderförmig ausgebildet, und beispielsweise versetzt um jeweils 120° um die Drehachse angeordnet. Dadurch wird eine symmetrische Verspannung des ersten Zahnradteils 6 gegen den zweiten Zahnradteil 7 ermöglicht. Zusätzlich wird eine bauraumsparende und gewichtsparende Ausgestaltung ermöglicht. Eine Herstellung des nicht gezeigten Zahnradgetriebes wird gegenüber der gezeigten Ausführungsform komplexer.In one embodiment, not shown, the tensioning mechanisms are cylindrical, and arranged, for example offset by 120 ° about the axis of rotation. As a result, a symmetrical tension of the first gear part 6 against the second gear part 7 allows. In addition, a space-saving and weight-saving design is possible. A manufacture of the gear transmission, not shown, is more complex than the embodiment shown.

Zudem weist die Drehachse 4 einen ersten Kanal 9 zur Ölführung auf, wobei der Verspannungsmechanismus 5 mit Öl aus ersten Kanal 9 versorgt wird.In addition, the axis of rotation points 4 a first channel 9 to the oil guide on, the tensioning mechanism 5 with oil from first channel 9 is supplied.

In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist der Verspannungsmechanismus selbstschmierend ausgebildet, so dass keine externe Schmierung durch Öl benötigt wird. Dies ermöglicht es, Herstellungskosten zu reduzieren.In one embodiment, not shown, the tensioning mechanism is self-lubricating, so that no external lubrication is required by oil. This makes it possible to reduce manufacturing costs.

In einem weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Verspannungsmechanismus 4 direkt über den ersten Kanal 9 mit Öl versorgt. Dadurch wird auch der Einsatz von nicht selbstgeschmierten Verspannungsmechanismen ermöglicht, was das Einsatzspektrum des Zahnradgetriebes 1 erhöht.In another embodiment, not shown, the tensioning mechanism 4 directly over the first channel 9 supplied with oil. As a result, the use of not self-lubricated clamping mechanisms is possible, which is the range of applications of the gear transmission 1 elevated.

Zudem weist der zweite Zahnradteil 7 einen zweiten Kanal 8 zur Ölführung auf, wobei der erste Kanal 9 und der zweite Kanal 8 fluidverbunden sind, und wobei der Verspannungsmechanismus 5 mit Öl aus dem zweiten Kanal 8 versorgt wird.In addition, the second gear part 7 a second channel 8th for oil supply, with the first channel 9 and the second channel 8th fluidically connected, and wherein the tensioning mechanism 5 with oil from the second channel 8th is supplied.

Die Kanäle 9 und 8 sind dabei durch Bohrungen in die Drehachse 4 und den zweiten Zahnradteil 7 eingebracht. Die Verbindungsstelle ist über eine ölfeste Dichtung realisiert. Dadurch wird eine Ölversorgung des Verspannungsmechanismus 5 gewährleistet, was die Effizienz im Betrieb des Zahnradgetriebes 1 und seine Haltbarkeit erhöht.The channels 9 and 8th are doing by drilling in the axis of rotation 4 and the second gear part 7 brought in. The connection point is realized via an oil-proof seal. This will provide an oil supply to the tensioning mechanism 5 ensures what the efficiency in the operation of the gear transmission 1 and increases its durability.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

GB 1450149 A [0002]

Claims

Gear transmission (1) for play-free engagement of two gears, comprising a first gear (2), a second gear (3), a rotation axis (4) for the first gear (2) and a tensioning mechanism (5), wherein the tensioning mechanism (5) a spring and a hydraulic component, and wherein the first gear (2) has a helical toothing, and wherein the first gear (2) perpendicular to the axis of rotation (4) of the first gear (2) in a first gear part (6) and a second Gear part (7) is formed divided, and wherein the first gear part (6) and the second gear part (7) by the tensioning mechanism (5) are braced against each other, and wherein the tensioning mechanism (5) between the first gear part (6) and the second Gear part (7) is arranged.

Gear transmission (1) after Claim 1 wherein the maximum force which the hydraulic component can exert exceeds the maximum force which the spring can exert, and wherein the maximum force which the hydraulic component can exert against an external force resulting in the shortening of the hydraulic component is the maximum force , which can exert the hydraulic component against an external force, which leads to the extension of the hydraulic component exceeds.

Gear transmission (1) according to one of the preceding claims, wherein the tensioning mechanism (5) is annular, and wherein the tensioning mechanism (5) is arranged concentrically to the axis of rotation (4).

Gear transmission (1) according to one of the preceding claims, wherein the second gear part (7) rotationally fixed on the axis of rotation (4) is arranged.

Gear transmission (1) according to one of the preceding claims, wherein the axis of rotation (4) in sections a groove (8), and wherein the first gear part (6) via the groove (8) with the axis of rotation (4) is connected, and wherein the first gear part (6) via the groove (8) along the axis of rotation (4) against the second gear part (7) is slidably disposed.

Gear transmission (1) according to one of the preceding claims, comprising at least one bolt (9) for preventing rotation, wherein the bolt (9) is arranged parallel to the axis of rotation (4) and between the first gear part (6) and the second gear part (7), and wherein the bolt (9) is located at a distance of between 30% and 80% of a gear diameter of the first gear (2) away from the rotation axis (4).

A gear transmission (1) according to any one of the preceding claims, comprising at least one further tensioning mechanism, wherein the tensioning mechanism (5) and the further tensioning mechanism are spaced from the axis of rotation (4) by between 5% and 80% of a gear diameter of the first gear (2) are arranged.

Gear transmission (1) according to one of the preceding claims, wherein the axis of rotation (4) has a first channel (9) for oil guidance, and wherein the tensioning mechanism (5) is supplied with oil from the first channel (9).

Gear transmission after Claim 8 wherein the second gear part (7) has a second oil guide channel (8), and wherein the first channel (9) and the second channel (8) are fluidly connected, and wherein the tensioning mechanism (5) is oiled from the second channel (8). 8) is supplied.