DE102019211062A1

DE102019211062A1 - Toothing of a gear

Info

Publication number: DE102019211062A1
Application number: DE102019211062.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Fischer; Hans-Georg Horst
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2019-07-25
Publication date: 2021-01-28

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verzahnung (36) eines Zahnrads (38) mit einer Anzahl von Zähnen (42), die am Umfang des Zahnrads (38) angeordnet sind. Die einzelnen Zähne (42) sind mittels einer für jeden einzelnen Zahn (42) oder für eine Anzahl von Zähnen (42) individuellen, unregelmäßigen Zahnformkorrektur (78) und/oder einer unregelmäßigen Zahnfuß- oder Zahngrundmodifikation (108) versehen.The invention relates to a tooth system (36) of a gear (38) with a number of teeth (42) which are arranged on the circumference of the gear (38). The individual teeth (42) are provided with an individual, irregular tooth shape correction (78) and / or an irregular tooth root or tooth base modification (108) for each individual tooth (42) or for a number of teeth (42).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verzahnung eines Zahnrads mit einer Anzahl von Zähnen, die am Umfang des Zahnrads angeordnet sind. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung der Verzahnung des Zahnrads mit unregelmäßigen Zahnkorrekturen sowie auf die Verwendung der Verzahnung in einem Getriebe eines elektrischen Antriebsstrangs eines Elektrofah rzeugs.The invention relates to a toothing of a gear with a number of teeth which are arranged on the circumference of the gear. In addition, the invention relates to a method for producing the toothing of the gear with irregular tooth corrections and to the use of the toothing in a transmission of an electric drive train of an electric vehicle.

Stand der TechnikState of the art

DE 35 33 743 A1 bezieht sich auf verzahnte Maschinenelemente zur Übertragung von Drehbewegungen. Dabei handelt es sich insbesondere um ineinandergreifende Zahnräder. Zur Vermeidung von monofrequenten Anregungen, die sich als „Heulen“ oder „Singen“ in einem Getriebe bemerkbar machen können, wird vorgeschlagen, dass die verzahnten Maschinenelemente ungleichmäßig wechselnd voneinander beabstandete Zähne zur Verzahnung aufweisen. DE 35 33 743 A1 refers to toothed machine elements for the transmission of rotary movements. These are, in particular, interlocking gears. In order to avoid monofrequency excitations, which can become noticeable as “howling” or “singing” in a transmission, it is proposed that the toothed machine elements have teeth for toothing that are spaced apart from one another in an irregularly alternating manner.

Elektrische Antriebsaggregate, die einen Elektromotor und ein Getriebe umfassen, erzeugen während ihres Betriebs als Störgröße Geräusche und Körperschallschwingungen, die für KFZ-Insassen zumeist als störend empfunden werden. Charakteristisch für diese Geräusche sind tonale Frequenzen, die sich je nach Arbeitsprinzip aus Anregung aus dem Elektromotor und der Getriebeverzahnung ergeben können. Die Verzahnungsgeräusche enthalten tonale Frequenzen, die sich aus dem Vielfachen der Zahnanzahl multipliziert mit der Drehzahl der betreffenden Welle ergeben und die als Getriebeordnungen bezeichnet werden. Insbesondere die höheren Getriebeordnungen liegen in einem akustisch besonders gut wahrnehmbaren Frequenzbereich, typischerweise von 1 kHz bis 5 kHz. Diese tonalen Pfeifgeräusche werden als „Getriebeheulen“ bezeichnet.Electric drive units, which include an electric motor and a gearbox, generate noise and structure-borne sound vibrations as disturbance variables during their operation, which are mostly perceived as annoying for vehicle occupants. These noises are characterized by tonal frequencies that, depending on the working principle, can result from excitation from the electric motor and the gear teeth. The gear noises contain tonal frequencies which result from the multiple of the number of teeth multiplied by the speed of the shaft in question and which are referred to as gear orders. In particular, the higher gear orders lie in an acoustically particularly well perceptible frequency range, typically from 1 kHz to 5 kHz. These tonal whistling noises are known as “gear howls”.

In allen Anwendungen bei Kraftfahrzeugen werden derartige Geräusche nicht toleriert. Das Ziel für einen elektrischen Antrieb in einer Anwendung im Kraftfahrzeug ist ein möglichst unauffälliges Geräusch, was bedeutet, dass tonale Anteile, die akustisch sehr gut wahrnehmbar sind, zu vermeiden sind. Mit den elektrischen Antriebssträngen in Elektrofahrzeugen wird diese Anforderung noch einmal verstärkt, was aus dem Umstand herrührt, dass es keine Maskierung derartiger Geräusche durch die Geräusche eines Verbrennungsmotors mehr gibt.Noises of this kind are not tolerated in any application in motor vehicles. The goal for an electric drive in an application in a motor vehicle is a noise that is as inconspicuous as possible, which means that tonal components that are acoustically very well perceptible are to be avoided. With the electric drive trains in electric vehicles, this requirement is increased again, which results from the fact that there is no longer any masking of such noises by the noises of an internal combustion engine.

Beispielsweise werden bei Reifen für Kraftfahrzeuge, tonale Frequenzen, die aus dem Reifenprofil herrühren, dadurch vermieden, dass das Reifenprofil mit ungleichmäßig verteilt angeordneten Rillen am Umfang ausgeführt wird. Aus der obenstehend zitierten DE 35 33 743 A1 geht eine Verzahnung hervor, bei der wechselnd beabstandete Zähne vorgeschlagen werden, um die periodische Kraftanregung, die aus der Verzahnung resultiert, zu reduzieren.In the case of tires for motor vehicles, for example, tonal frequencies which originate from the tire profile are avoided in that the tire profile is designed with unevenly distributed grooves on the circumference. From the above cited DE 35 33 743 A1 a toothing emerges in which alternately spaced apart teeth are proposed in order to reduce the periodic force excitation that results from the toothing.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Erfindungsgemäß wird eine Verzahnung für ein Zahnrad vorgeschlagen, mit einer Anzahl von Zähnen, die am Umfang des Zahnrads angeordnet sind. Die einzelnen Zähne sind mit einer für jeden einzelnen Zahn oder für eine Anzahl von Zähnen individuellen, unregelmäßigen Zahnform oder Zahnfuß-/Zahngrundkorrektur versehen.According to the invention, a toothing for a gear is proposed with a number of teeth which are arranged on the circumference of the gear. The individual teeth are provided with an individual, irregular tooth shape or tooth root / tooth base correction for each individual tooth or for a number of teeth.

Durch diese Maßnahme kann die Brechung der Periodizität der Verzahnungsanordnung erreicht werden. Dadurch variiert die wirkende Zahnfedersteifigkeit unregelmäßig und es können sich keine periodischen tonalen Schwingungen und Geräusche ausbilden. Die Anregungsenergie verteilt sich durch die erzeugten Unregelmäßigkeiten in der Verzahnung auf einen breiteren Frequenzbereich und das resultierende Geräusch hat einen eher rauschartigen Klangcharakter. Dieser wird als weniger lästig empfunden und kann leicht von Hintergrundgeräuschen verdeckt werden, da hohe Peaks in einzelnen Frequenzanteilen sehr stark reduziert werden.This measure can break the periodicity of the tooth arrangement. As a result, the effective tooth spring stiffness varies irregularly and no periodic tonal vibrations and noises can develop. The excitation energy is distributed over a wider frequency range due to the irregularities in the toothing, and the resulting noise has a more noise-like sound character. This is perceived as less annoying and can easily be covered by background noise, since high peaks in individual frequency components are greatly reduced.

In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verzahnung kann die individuelle unregelmäßige Zahnformkorrektur und/oder Zahnfuß-/Zahngrundkorrektur eine unregelmäßige Zahnfußrücknahme oder eine unregelmäßige Zahnfußsteifigkeit oder eine unregelmäßige Modifikation eines Zahngrunds oder eine unregelmäßige Schlitzung im Bereich des Zahnfußes oder Kombinationen aus diesen Möglichkeiten umfassen. Die aufgezählten Maßnahmen können sich in vorteilhafter Weise nach Herstellung einer Evolventenverzahnung - um ein Beispiel zu nennen - auf konventionellem Wege in einem separaten Bearbeitungsgang anschließen. Auf die eigentliche „Ur“-Geometrie einer Evolventenverzahnung wird in einem sich anschließenden, davon separierten, Arbeitsgang die Korrektur durchgeführt.In a further development of the toothing proposed according to the invention, the individual irregular tooth shape correction and / or tooth root / tooth root correction can include irregular tooth root relief or irregular tooth root stiffness or an irregular modification of a tooth root or irregular slotting in the area of the tooth root or combinations of these possibilities. The enumerated measures can advantageously follow after the production of an involute toothing - to name an example - in a conventional way in a separate processing step. The actual “original” geometry of an involute toothing is corrected in a subsequent, separate operation.

In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung können beispielsweise am Zahnfuß der Zähne ein beidseitig variabler Unterschnitt oder ein einseitig variabler Unterschnitt ausgeführt werden.In a further development of the solution proposed according to the invention, for example, an undercut that is variable on both sides or an undercut that is variable on one side can be implemented at the tooth root of the teeth.

An der Verzahnung kann darüber hinaus am Zahnfuß der Zähne eine unregelmäßige Zahnfußsteifigkeit dadurch erzielt werden, dass verrundete Nuten in variabler Nuttiefe oder Nutgeometrie erzeugt werden.In addition, an irregular tooth root stiffness can be achieved on the toothing at the tooth root of the teeth by creating rounded grooves with variable groove depth or groove geometry.

In einer weiteren Ausführungsmöglichkeit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung können an den Zahnfüßen der Zähne axiale Bohrungen in variablem Durchmesser ausgeführt werden, die wiederrum eine unregelmäßige Zahnfußsteifigkeit im Zahnfuß erzeugen.In a further possible embodiment of the solution proposed according to the invention, axial bores of variable diameter can be made at the tooth roots of the teeth, which in turn produce an irregular tooth root stiffness in the tooth root.

Alternativ dazu können die axialen Bohrungen, die in variablem Durchmesser im Zahnfuß ausgeführt werden, beispielsweise symmetrisch in Bezug auf die Zahnflanken angeordnet werden, sodass sich die jeweiligen axialen Bohrungen - ausgeführt in variablem Durchmesser - stets im Zentrum des Zahnfußes befinden.Alternatively, the axial bores, which are made with a variable diameter in the tooth root, can for example be arranged symmetrically with respect to the tooth flanks, so that the respective axial bores - made with a variable diameter - are always located in the center of the tooth root.

In einer weiteren Ausführungsmöglichkeit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verzahnung kann eine unregelmäßige Modifikation eines Zahngrunds zwischen zwei benachbarten Zähnen eine variable Zahngrundform eines jeweiligen Zahngrunds und/oder eine variable Zahngrundtiefe des jeweiligen Zahngrunds umfassen. Durch diese Maßnahmen, die in separaten Arbeitsgängen nach der Herstellung der eigentlichen Verzahnung durchgeführt werden können, lässt sich ebenfalls sehr wirkungsvoll der Aufbau von tonalen Geräuschen vermeiden.In a further possible embodiment of the toothing proposed according to the invention, an irregular modification of a tooth base between two adjacent teeth can include a variable tooth base shape of a respective tooth base and / or a variable tooth base depth of the respective tooth base. These measures, which can be carried out in separate work steps after the actual toothing has been produced, can also very effectively prevent the build-up of tonal noises.

Es besteht beispielsweise die Möglichkeit, im Zahngrund zwischen benachbarten Zähnen eine unregelmäßige Schlitzung vorzusehen, die entweder als beidseitige Schlitzung oder als einseitige Schlitzung ausgeführt sein kann. Eine unregelmäßige Schlitzung im Zahngrund, die als beidseitige Schlitzung oder als einseitige Schlitzung ausgeführt sein kann, umfasst beispielsweise eine variable Schlitzungstiefe und/oder einen variablen Schlitzungswinkel, wodurch besagte Unregelmäßigkeiten, d. h. die Brechung der Periodizität, erreicht werden.There is, for example, the possibility of providing an irregular slot in the tooth base between adjacent teeth, which can be designed either as a slot on both sides or as a slot on one side. An irregular slot in the tooth base, which can be designed as a slot on both sides or as a slot on one side, includes, for example, a variable slot depth and / or a variable slot angle, whereby said irregularities, i.e. H. the refraction of the periodicity.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verzahnung kann überdies derart modifiziert werden, dass die bei der Rotation miteinander kämmender Zahnräder auftretenden Körperschallschwingungen in tonale Ordnungen gelenkt werden, die einem Antrieb charakteristische Klangeigenschaften, beispielsweise markentypische Klanggeräusche, die eine Assoziation mit einer bestimmten Marke bewirken, verleihen.The toothing proposed according to the invention can also be modified in such a way that the structure-borne sound vibrations that occur during the rotation of meshing gears are directed into tonal orders that give a drive characteristic sound properties, for example brand-typical sound noises that cause an association with a certain brand.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zur Herstellung der Verzahnung eines Zahnrads, wonach nach Herstellung der Verzahnung des Zahnrads - sei es beispielsweise eine Evolventenverzahnung oder ein anderer Verzahnungstyp - die unregelmäßige Zahnformkorrektur und/oder eine unregelmäßige Zahnfuß- beziehungsweise Zahngrundmodifikation in einem separaten Bearbeitungsgang erzeugt wird.The invention also relates to a method for producing the toothing of a gear, according to which, after producing the toothing of the gear - be it for example an involute toothing or another type of toothing - the irregular tooth shape correction and / or an irregular tooth root or tooth base modification in a separate machining process is produced.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren kann derart variiert werden, dass der separate Bearbeitungsgang eine variable Anpassung der Profiltiefe der Zähne der Verzahnung und/oder einen nachträglichen axialen Bearbeitungsschritt mittels eines Fingerfräsers umfasst.The method proposed according to the invention can be varied in such a way that the separate machining step comprises a variable adaptation of the profile depth of the teeth of the toothing and / or a subsequent axial machining step by means of an end mill.

In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens umfasst der separate Bearbeitungsgang ein Drahterodieren des Zahngrund zur Erzeugung der unregelmäßigen Schlitzung, sei sie einseitig oder beidseitig ausgebildet, sei es in einer variablen Schlitzungstiefe oder in einem variabel gehaltenen Schlitzungswinkel.In a further development of the method proposed according to the invention, the separate machining step includes wire-cutting the tooth base to produce the irregular slotting, be it one-sided or two-sided, be it with a variable slotting depth or a variable slotting angle.

Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der Verzahnung in einem Getriebe eines elektrischen Antriebsstrangs eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.In addition, the invention relates to the use of the toothing in a transmission of an electric drive train of an electrically driven vehicle.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung erfolgt eine Brechung der Periodizität der sich durch die Verzahnung bei deren Betrieb ergebenden Anregung. Die einzelnen Zähne eines Zahnrads sind hinsichtlich ihrer geometrischen Struktur leicht modifiziert und zwar dahingehend, dass diese in unregelmäßiger Abfolge modifiziert sind, wobei dies entweder für eine Anzahl von Zähnen oder für jeden einzelnen individuellen Zahn gilt. Dadurch variiert die wirkende Zahnfedersteifigkeit unregelmäßig, sodass sich keine periodischen tonalen Schwingungen und Geräusche auszubilden vermögen. Die Anregungsenergie verteilt sich durch die Unregelmäßigkeiten auf einen breiteren Frequenzbereich und das resultierende Geräusch hat einen rauschartigen Klangcharakter. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird vermieden, dass ein streng periodisches Signal entsteht, was zu einem Linienspektrum mit wenigen, jedoch stark ausgeprägten Ordnungslinien führt.The solution proposed according to the invention breaks the periodicity of the excitation resulting from the toothing during its operation. The individual teeth of a gearwheel are slightly modified with regard to their geometrical structure, to the effect that they are modified in an irregular sequence, this either being the case for a number of teeth or for each individual tooth. As a result, the effective tooth spring stiffness varies irregularly, so that no periodic tonal vibrations and noises are able to develop. The excitation energy is distributed over a wider frequency range due to the irregularities and the resulting noise has a noise-like sound character. The solution proposed according to the invention prevents a strictly periodic signal from arising, which leads to a line spectrum with few, but strongly pronounced order lines.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird eine Energieverteilung erreicht, sodass ausgeprägte Übereinstimmungen der Anregungsfrequenz mit Strukturresonanzen weitestgehend vermieden werden. Die Struktur wird vielmehr nur noch schwach angeregt. Eine räumliche Koinzidenz mit Schwingformen wird grundsätzlich vermieden.The solution proposed according to the invention achieves an energy distribution so that pronounced correspondences between the excitation frequency and structural resonances are largely avoided. Rather, the structure is only weakly stimulated. A spatial coincidence with oscillation forms is basically avoided.

Werden beispielsweise die Zähne eines Zahnrads mit einer unregelmäßigen für jeden Zahn individuellen Flankenformkorrektur versehen, beispielsweise eine unregelmäßige Fußrücknahme, so führt dies zu einer unregelmäßigen Änderung der Zahnsteifigkeit. Diese ist geeignet, die Periodizität der Verzahnungsanregung zu brechen.If, for example, the teeth of a gearwheel are provided with an irregular flank shape correction that is individual for each tooth, for example an irregular foot relief, this leads to an irregular change in the tooth stiffness. This is suitable for breaking the periodicity of the gear excitation.

Im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik beschriebenen Ansatz mit unregelmäßigen Zahnabständen besteht der Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass die Verzahnung auf konventionellem Wege ausgelegt und hergestellt werden kann und die unregelmäßige Flankenform und/oder die Zahnfuß-/Zahngrundkorrektur in einem nachträglichen separaten Bearbeitungsgang erzeugt werden kann. Bei variablem Zahnabstand - gemäß der Lösung aus dem Stand der Technik - müssen Ritzel und Rad in der Montage genau gepaart werden, um überhaupt eine Drehbewegung zu ermöglichen. Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung gibt es keine Zusatzanforderungen, die an die Montage zu richten wären. Bei Ritzel und Rad kann die Folge der Unregelmäßigkeiten jeweils so ausgelegt werden, dass sich unabhängig von der Montage keine Periodizitäten im Betrieb mehr ausbilden können.Compared to the approach with irregular tooth spacing described in the prior art, the advantage of the present invention is that the toothing can be designed and manufactured in a conventional way and the irregular flank shape and / or the tooth root / tooth root correction in a subsequent separate processing step can be generated. With a variable tooth spacing - according to the solution from the prior art - the pinion and wheel must be paired precisely in the assembly in order to enable a rotary movement at all. In the solution proposed according to the invention, there are no additional requirements that would have to be addressed to the assembly. In the case of pinion and wheel, the sequence of irregularities can be designed in such a way that no periodicities can develop during operation, regardless of the assembly.

Darüber hinaus ermöglicht es die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung zudem, die Körperschallenergie gezielt in andere tonale Ordnungen zu lenken. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass ein bestimmtes Muster an regelmäßigen Zahnfußvariationen, die akustisch vorteilhafter sind, erzeugt wird. Auf diese Weise kann zusätzlich oder alternativ zur Minderung des tonalen Geräuschs (Sound Cleaning) auch eine gezielte Geräuschauslegung (Sound Design) erreicht werden, um einem Antrieb beispielsweise markencharakteristische Klangeigenschaften zu verleihen.In addition, the solution proposed according to the invention also enables the structure-borne sound energy to be specifically directed into other tonal orders. This can be achieved, for example, in that a certain pattern of regular tooth root variations, which are acoustically more advantageous, is generated. In this way, in addition or as an alternative to reducing the tonal noise (sound cleaning), a specific sound design can be achieved in order to give a drive, for example, brand-specific sound properties.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen zur unregelmäßigen individuellen Flankenformkorrektur und/oder Zahnfuß- oder Zahngrundkorrektur können geometrisch auf unterschiedliche Weise erreicht werden. Es kann jeweils nur eine Zahnflanke bearbeitet werden; es besteht jedoch auch die Möglichkeit, beide Zahnflanken zu bearbeiten, jedoch nicht zwingend auf symmetrisch identische Weise.The measures proposed according to the invention for irregular individual flank shape correction and / or tooth root or tooth root correction can be achieved geometrically in different ways. Only one tooth flank can be machined at a time; However, it is also possible to machine both tooth flanks, but not necessarily in a symmetrically identical manner.

Bei einer Zahnfußrücknahme beispielsweise entsteht ein zahnvariabler Unterschnitt. Dabei wird bei dem separaten Bearbeitungsgang die Profiltiefe variabel angepasst. Der Vorteil dieser Vorgehensweise liegt in einer leichten Herstellbarkeit. Werden beispielsweise die Unregelmäßigkeiten über eine Modifikation des Zahnfußes vorgenommen und dazu axiale Bohrungen im Fußbereich eingelassen, können diese in einem variablen Durchmesser ausgebildet werden oder auch mit variablem Abstand zur jeweiligen Zahnflanke platziert werden. Der Vorteil hierbei liegt darin, dass die Zahnflanke nicht verändert wird und so Makro- und Mikrokonturauslegungen nicht beeinflusst werden. Werden beispielsweise Veränderungen des Zahnfußes in Form und Tiefe in verschiedener Ausprägung vorgenommen, so sind diese Modifikationen bevorzugt für gespritzte Kunststoffzahnräder oder generativ erzeugte Zahnräder von Belang.With a tooth root relief, for example, a tooth-variable undercut is created. The profile depth is variably adjusted in the separate machining process. The advantage of this procedure is that it is easy to manufacture. If, for example, the irregularities are made by modifying the tooth root and axial bores are made in the root area for this purpose, these can be designed with a variable diameter or placed with a variable distance from the respective tooth flank. The advantage here is that the tooth flank is not changed and so macro and micro contour designs are not influenced. If, for example, changes are made to the tooth root in terms of shape and depth in different ways, then these modifications are preferred for injection-molded plastic gears or generatively produced gears.

Die Variation der Zahnfußsteifigkeit kann so gewählt werden, dass eine möglichst breite und gleichmäßige Verteilung der akustischen Energie über den benachbarten Motorordnungen erfolgt. Dies kann beispielsweise nach Kriterien erfolgen, wie sie zum Beispiel aus Anwendungen an geräuscharmen Lüftern oder dergleichen bekannt sind. Es kann eine Vielzahl weiterer Anordnungen, die zu ähnlich flachen Energieverteilungen führen, ausgeführt werden, wobei allen Anordnungen gemeinsam ist, dass sie keine gleichartigen, über den Umfang regelmäßig verteilten Anregungsamplituden beinhalten.The variation of the tooth root stiffness can be selected so that the acoustic energy is distributed as broadly and evenly as possible over the neighboring motor orders. This can be done, for example, according to criteria such as are known, for example, from applications on low-noise fans or the like. A large number of other arrangements that lead to similarly flat energy distributions can be implemented, whereby all arrangements have in common that they do not contain similar excitation amplitudes that are regularly distributed over the circumference.

FigurenlisteFigure list

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.The invention is described in more detail below with reference to the drawing.

Es zeigt:

1a ein Zeitsignal einer regelmäßigen, periodischen Rechteckimpulsfolge,
1b ein Zeitsignal einer unregelmäßigen, aperiodischen Rechtecki m pulsfolge,
1c Spektren der beiden Zeitsignale gemäß 1a und 1b,
2a den Verlauf der Gesamtzahnsteifigkeit für eine Geradverzahnung,
2b den Verlauf der Gesamtzahnsteifigkeit für eine Schrägverzahnung,
3a eine Flankenformkorrektur durch Profilwinkelabweichung,
3b eine Flankenformkorrektur durch Höhenballigkeit,
3c eine Flankenformkorrektur durch Kopfrücknahme,
3d eine Flankenformkorrektur durch Fußrücknahme,
4a Haupttragfähigkeitsgrenzen bei Zahnrädern aus Vergütungsstahl,
4b Haupttragfähigkeitsgrenzen bei Zahnrädern aus oberflächenvergütetem Material,
5a eine unregelmäßige Zahnfußrücknahme durch beidseitigen variablen Unterschnitt,
5b eine unregelmäßige Zahnfußrücknahme durch einseitigen variablen Unterschnitt,
6 eine unregelmäßige Zahnfußsteifigkeit durch Nuten im Zahnfuß,
7 eine unregelmäßige Zahnfußsteifigkeit durch axiale Bohrungen mit variablem Durchmesser,
8 eine unregelmäßige Zahnfußsteifigkeit durch axiale Bohrungen in symmetrischer Verteilung variablen Durchmessers,
9 eine unregelmäßige Modifikation des Zahngrunds hinsichtlich Form und Tiefe,
10 eine Änderung der Zahnsteifigkeit durch unregelmäßige beidseitige Zahngrundschlitzung,
11 eine Änderung der Zahnsteifigkeit durch unregelmäßige tiefe Schlitzung des Zahngrunds einseitig und
12 eine Änderung der Zahnsteifigkeit durch unregelmäßige tiefe Schlitzung des Zahngrunds in variierenden Schlitzungswinkeln.

It shows:

1a a time signal of a regular, periodic square pulse train,
1b a time signal of an irregular, aperiodic square pulse sequence,
1c Spectra of the two time signals according to 1a and 1b ,
2a the course of the total tooth stiffness for a straight toothing,
2 B the course of the total tooth stiffness for a helical gear,
3a a flank shape correction through profile angle deviation,
3b a flank shape correction by height crowning,
3c a flank shape correction through tip relief,
3d a flank shape correction by releasing the foot,
4a Main load capacity limits for gears made of heat-treated steel,
4b Main load capacity limits for gears made of surface-treated material,
5a an irregular tooth root relief due to variable undercut on both sides,
5b an irregular tooth root relief due to one-sided variable undercut,
6 an irregular tooth root stiffness due to grooves in the tooth root,
7th irregular tooth root stiffness due to axial bores with variable diameters,
8th an irregular tooth root stiffness due to axial bores in symmetrical distribution of variable diameter,
9 an irregular modification of the tooth base in terms of shape and depth,
10 a change in tooth stiffness due to irregular tooth base slots on both sides,
11 a change in tooth stiffness due to irregular deep slots in the tooth base on one side and
12th a change in the tooth stiffness due to irregular deep slots in the tooth base at varying slot angles.

Ausführungsvarianten der ErfindungVariants of the invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, a repeated description of these elements being dispensed with in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.

1a zeigt ein Zeitsignal 10 einer regelmäßigen, periodischen Impulsfolge, aufgetragen über eine Zeitachse 12. Diesem ist in 1b ein Zeitsignal 14 einer unregelmäßigen, aperiodischen Impulsfolge gegenübergestellt. Aus den Zeitsignalen 10, 14 gemäß der 1a und 1b ergeben sich die in 1c aufgetragenen Spektren 16, 18. Ein streng periodisches Zeitsignal 10 in einer regelmäßigen, periodischen Impulsfolge wird zu einem Linienspektrum, dem ersten Spektrum 16 mit wenigen aber stark ausgeprägten Ordnungslinien, beispielsweise sei hier die erste Ordnungslinie 20, die einer tonalen Frequenz einer ersten Getriebeordnung entspricht, sowie eine zweite ausgeprägte Ordnungslinie 22 erwähnt, die eine tonale Frequenz einer zweiten Getriebeordnung abbildet. Wird hingegen das Zeitsignal 14 in unregelmäßiger, aperiodischer Impulsfolge geordnet, so verteilt sich die Energie innerhalb eines zweiten Spektrums 18 mit vielen Ordnungslinien, die jedoch eine geringe Amplitude aufweisen. Dies führt zu einem unauffälligeren Höreindruck. 1a shows a time signal 10 a regular, periodic pulse sequence plotted over a time axis 12th . This is in 1b a time signal 14th contrasted with an irregular, aperiodic pulse sequence. From the time signals 10 , 14th according to the 1a and 1b result in 1c plotted spectra 16 , 18th . A strictly periodic time signal 10 in a regular, periodic pulse sequence becomes a line spectrum, the first spectrum 16 with few but strongly pronounced order lines, for example, here is the first order line 20th , which corresponds to a tonal frequency of a first gear order, and a second distinctive order line 22nd mentioned, which maps a tonal frequency of a second gear order. If, however, the time signal 14th arranged in an irregular, aperiodic pulse sequence, the energy is distributed within a second spectrum 18th with many order lines, which, however, have a low amplitude. This leads to a more inconspicuous hearing impression.

Bei der Auslegung geräuscharmer Getriebe werden anstelle von Geradverzahnungen 28, vgl. Darstellung gemäß 2a, Schrägverzahnungen 30 bevorzugt. Mithilfe der Schrägverzahnung 30 werden schlagartige Änderungen einer Zahnfedersteifigkeit 24 während einer Drehung 26 signifikant reduziert. Anhand der 2a und 2b sind Zahnfedersteifigkeiten 24 bereits aufgetragen über die Drehung 26 für eine Geradverzahnung 28 und für eine Schrägverzahnung 30 aufgetragen. Es ergibt sich bei der Geradverzahnung 28 eine erste sprunghafte Änderung der Zahnfedersteifigkeit 32. Diese fällt absolut gesehen größer aus als eine zweite Sprungkraftänderung der Zahnfedersteifigkeit 34, die sich mit einer Schrägverzahnung 30 erreichen lässt. Durch den Einsatz einer Schrägverzahnung 30 lässt sich die Parametererregung reduzieren, allerdings bleibt der regelmäßige tonale Charakter der Anregung unverändert, was bedeutet, dass ein resultierendes Getriebegeräusch nach wie vor einen „Heul“-Charakter aufweist.When designing low-noise gearboxes, straight teeth are used instead of 28 , see illustration according to 2a , Helical gears 30th prefers. With the help of the helical teeth 30th are sudden changes in a tooth spring stiffness 24 during a turn 26th significantly reduced. Based on 2a and 2 B are tooth spring stiffnesses 24 already plotted over the rotation 26th for straight teeth 28 and for helical teeth 30th applied. It results from the straight teeth 28 a first sudden change in the tooth spring stiffness 32 . In absolute terms, this is greater than a second change in the spring force of the tooth spring stiffness 34 that deal with helical teeth 30th can achieve. Through the use of helical teeth 30th the parameter excitation can be reduced, but the regular tonal character of the excitation remains unchanged, which means that a resulting gear noise still has a "howling" character.

Aus den 3a bis 3d gehen Maßnahmen zur Reduzierung von Getriebegeräuschen hervor. Diese dienen in erster Linie - wie in den 3a bis 3d dargestellt - der Optimierung einer Zahnflankenform 84 eines Zahns 42. In 3a ist am Zahn 42 eine Profilwinkelabweichung 44 dargestellt, während in 3b an einer Flanke des Zahns 42 die Ausführung einer Höhenballigkeit 46 verdeutlicht ist. 3c zeigt demgegenüber eine Kopfrücknahme 48 am Zahn 42, während in 3d eine Fußrücknahme 50 dargestellt ist. Mit den in den 3a bis 3d dargestellten Flankenformkorrekturen werden die Getriebegeräusche reduziert. Dies gilt für den lastfreien Lauf von Evolventenverzahnungen und für den Fall, dass ein verschleißarmes und gleichmäßiges Abrollen der Zähne 42 gewährleistet ist. Unter Last jedoch ändern sich die Kontaktbedingungen und damit auch die Geräuschanregung. Die obenstehend dargestellten Maßnahmen gemäß den 3a bis 3d können daher nur für einen bestimmten Lastbetriebspunkt des Getriebes ein geräuschoptimales Verhalten erzielen. Bei anderen Belastungsbedingungen jedoch resultiert ein schlechteres Geräuschverhalten. Dies gilt jedoch bei Fahrzeuggetrieben, die innerhalb eines weiten Last- und Drehzahlbereichs betrieben werden, sodass die in den 3a bis 3d dargestellten Maßnahmen lediglich einen Auslegungskompromiss darstellen können.From the 3a to 3d measures to reduce gear noise emerge. These serve primarily - as in the 3a to 3d shown - the optimization of a tooth flank shape 84 of a tooth 42 . In 3a is on the tooth 42 a profile angle deviation 44 while in 3b on one flank of the tooth 42 the execution of a height crowning 46 is made clear. 3c In contrast, shows a relief of the head 48 on the tooth 42 while in 3d a foot release 50 is shown. With those in the 3a to 3d the flank shape corrections shown, the gear noise is reduced. This applies to the load-free running of involute gears and in the event that the teeth roll off evenly and with little wear 42 is guaranteed. Under load, however, the contact conditions change and with it the noise excitation. The measures outlined above according to the 3a to 3d can therefore only achieve a noise-optimized behavior for a certain load operating point of the transmission. Under other load conditions, however, a poorer noise behavior results. However, this applies to vehicle transmissions that are operated within a wide load and speed range, so that the 3a to 3d The measures shown can only represent a compromise in terms of interpretation.

Die 4a und 4b stellen Haupttragfähigkeitsgrenzen dar, bei denen für Zahnradmaterialien ein Grenzdrehmoment 60 vgl. T_Grenz über eine Umfangsgeschwindigkeit 62 vgl. v_t aufgetragen ist. 4a gilt für einen Vergütungsstahl 74, während 4b für einen oberflächengehärteten Stahl steht. In beiden 4a und 4b ist eine Fließgrenze des jeweiligen Werkstoffs mit Position 64 bezeichnet, eine Grübchengrenze 66 markiert die Grenze, ab der es in den Zahnflanken 84 der Zähne 42 zu der Bildung von Grübchen kommt. Eine Zahnbruchgrenze ist in beiden Figuren gemäß der Diagramme in 4a und 4b durch Position 68 bezeichnet, während eine Verschleißgrenze durch das Bezugszeichen 70 identifiziert ist. Bezugszeichen 72 markiert ein schadensfreies Gebiet, in dem keine Beeinträchtigungen vorliegen. Aus einem Vergleich der 4a und 4b geht hervor, dass die Tragfähigkeitsgrenzen für ein oberflächengehärtetes Material 76 wesentlich über denjenigen liegen, die sich mit einem Vergütungsstahl 74 erzielen lassen.The 4a and 4b represent the main load capacity limits at which a limit torque is set for gear materials 60 see T _limit over a peripheral speed 62 see v _{t is} plotted. 4a applies to a tempered steel 74 , while 4b stands for a surface-hardened steel. In both 4a and 4b is a yield point of the respective material with position 64 denotes a dimple boundary 66 marks the limit from which there is in the tooth flanks 84 the teeth 42 comes to the formation of dimples. A tooth break limit is shown in both figures according to the diagrams in 4a and 4b by position 68 denoted, while a wear limit by the reference symbol 70 is identified. Reference number 72 marks a damage-free area in which there are no impairments. From a comparison of the 4a and 4b shows that the load bearing capacity limits for a surface hardened material 76 are significantly above those who deal with a tempered steel 74 can be achieved.

Den nachfolgenden 5a bis 12 sind Zahnkorrekturen 78 zu entnehmen, die allesamt Korrekturmaßnahmen darstellen, mit denen die Periodizität einer Verzahnungsanregung gebrochen werden kann. Allen nachstehend eingehender beschriebenen Zahnkorrekturen 78 ist gemeinsam, dass die an den einzelnen Zähnen 42 einer Verzahnung 36 vorgenommenen Zahnkorrekturen 78 erst dann vorgenommen werden, wenn die Verzahnung 36 durch konventionelle Fertigungsverfahren, beispielsweise als Evolventenverzahnung, hergestellt ist.The following 5a to 12th are tooth corrections 78 which all represent corrective measures with which the periodicity of a gear excitation can be broken. All tooth corrections described in more detail below 78 has in common that that of the individual teeth 42 a toothing 36 dental corrections made 78 only be made when the gearing 36 is made by conventional manufacturing processes, for example as involute gearing.

Zahnkorrekturen 78 gemäß den nachfolgenden 5a bis 12 werden in ein oder mehreren Bearbeitungsgängen durchgeführt, nachdem der eigentliche Zahn 42 beispielsweise hinsichtlich seiner evolventen Struktur fertig gestellt ist. Tooth corrections 78 according to the following 5a to 12th are carried out in one or more machining steps after the actual tooth 42 for example with regard to its involute structure is completed.

5a zeigt eine Zahnkorrektur 78 dahingehend, dass an den einzelnen Zähnen 42 der Verzahnung 36 im unteren Bereich von Zahnflanken 84 eine unregelmäßige Zahnfußrücknahme 80 ausgebildet ist. In der Darstellung gemäß 5a findet die unregelmäßige Zahnfußrücknahme 80 darin Ausdruck, dass ein beidseitiger variabler Unterschnitt 90 im unteren Bereich beider Zahnflanken 84 der Zähne 42 ausgeführt ist. Eine unregelmäßige Zahnfußrücknahme 80 ist durch eine Materialentfernung gekennzeichnet. In 5a entspricht eine unregelmäßige Zahnfußrücknahme 80 einer Korrektur, wie sie beispielsweise mittels des zahnvariablen Unterschnitts 82 erreicht werden kann. Dabei wird bei dem nachträglichen an dem fertig gestellten Zahn 42 vorgenommenen Bearbeitungsgang die Profiltiefe variabel angepasst. Der Vorteil dieser Zahnkorrektur 78 liegt darin, dass diese sehr leicht herstellbar ist. Der Zahnkopf 88 bleibt bei der unregelmäßigen Zahnfußrücknahme 80, wie sie in 5a dargestellt ist, unverändert. 5a shows a tooth correction 78 to the effect that on the individual teeth 42 the gearing 36 in the lower area of tooth flanks 84 an irregular tooth root relief 80 is trained. In the representation according to 5a finds the irregular tooth root relief 80 in the expression that a two-sided variable undercut 90 in the lower area of both tooth flanks 84 the teeth 42 is executed. An irregular tooth root relief 80 is characterized by a material removal. In 5a corresponds to an irregular tooth root relief 80 a correction, as it is done for example by means of the variable tooth undercut 82 can be reached. In the case of the subsequent on the finished tooth 42 the machining process carried out, the profile depth is variably adjusted. The advantage of this tooth correction 78 lies in the fact that it is very easy to manufacture. The tooth head 88 remains with the irregular tooth root relief 80 as in 5a is shown, unchanged.

In 5b ist eine unregelmäßige Zahnfußrücknahme 80 durch einen einseitigen variablen Unterschnitt 92 dargestellt. In der Ausführungsvariante gemäß 5b ist lediglich an einer der Zahnflanken 84 der Zähne 42 eine Materialentfernung vorgenommen worden, während der Zahnkopf 88 auch in der Darstellung gemäß 5b unverändert geblieben ist und keine Modifikation erfahren hat.In 5b is an irregular tooth root relief 80 through a one-sided variable undercut 92 shown. In the variant according to 5b is only on one of the tooth flanks 84 the teeth 42 material removal has been made while the tooth tip 88 also in the representation according to 5b has remained unchanged and has not been modified.

In 6 ist eine unregelmäßige Zahnfußsteifigkeit 94 der Zähne 42 der Verzahnung 36 dadurch ausgebildet, dass im Bereich eines Zahnfußes 96 verrundete Nuten 98 ausgeführt sind. Diese sind an jedem der Zähne 42 in einer variablen Nuttiefe 100 ausgebildet, wobei die variable Nuttiefe 100 von Zahn 42 zu Zahn 42 variiert. Damit ist die Periodizität der Anregung der Verzahnung 36 durch die dort vorgenommene Ausführungsvariante der Zahnkorrektur 78 gebrochen. Auch in der Ausführungsvariante gemäß 6 sind die Zahnköpfe 88 der Zähne 42 der Verzahnung 36 des Zahnrads 38 unverändert und haben keine Modifikation erfahren.In 6 is an irregular tooth root stiffness 94 the teeth 42 the gearing 36 formed in that in the area of a tooth root 96 rounded grooves 98 are executed. These are on each of the teeth 42 in a variable groove depth 100 formed, the variable groove depth 100 of tooth 42 to tooth 42 varies. This is the periodicity of the excitation of the toothing 36 by the variant of the tooth correction carried out there 78 Broken. Also in the variant according to 6 are the tooth tips 88 the teeth 42 the gearing 36 of the gear 38 unchanged and have not been modified.

7 zeigt eine unregelmäßige Zahnfußsteifigkeit 94, die durch das Einbringen axialer Bohrungen 102 im Bereich des Zahnfußes 96 erzeugt wird. Wie aus der Darstellung gemäß 7 hervorgeht, sind die einzelnen axialen Bohrungen 102 in voneinander verschiedenen variablen Durchmessern 104 gefertigt. Die axialen Bohrungen 102 liegen gemäß 7 seitlich in Bezug auf die Zahnflanken 84, jedoch noch im Bereich des Zahnfußes 96, sodass dessen Steifigkeit von Zahn 42 zu Zahn 42, in Umfangsrichtung der Verzahnung 36 gesehen, variiert und eine unregelmäßige Verteilung annimmt. Dies bricht die Periodizität der Schwingungsanregung. 7th shows an irregular tooth root stiffness 94 by the introduction of axial holes 102 in the area of the tooth root 96 is produced. As shown in the illustration 7th shows are the individual axial holes 102 in different variable diameters 104 manufactured. The axial holes 102 lie according to 7th laterally in relation to the tooth flanks 84 , but still in the area of the tooth root 96 so that its rigidity of tooth 42 to tooth 42 , in the circumferential direction of the toothing 36 seen, varies and assumes an irregular distribution. This breaks the periodicity of the vibration excitation.

8 zeigt eine unregelmäßige Zahnfußsteifigkeit 94, die an den einzelnen Zahnfüßen 96 ebenfalls durch axiale Bohrungen 102 erhalten wird. Auch in der Ausführungsvariante der Verzahnung 36 mit den Zähnen 42 gemäß 8 sind die axialen Bohrungen 102 in voneinander verschiedenen variablen Durchmessern 104 ausgebildet. Im Unterschied zur in 7 dargestellten Ausführungsvariante der Verzahnung 36 sind die einzelnen axialen Bohrungen 102, jeweils ausgebildet im variablen Durchmesser 104, in einer symmetrischen Anordnung 106 in Bezug auf die Zahnflanken 84 der einzelnen Zähne 42 angeordnet. So wird eine gezielte Beeinflussung der Zahnsteifigkeit der einzelnen Zähne 42 im Bereich des Zahnfußes 96 erreicht. Während in der Ausführungsvariante der Verzahnung 36 gemäß 7 die axialen Bohrungen 102 in variablem Durchmesser 104 auf einer Seite der beiden Zahnflanken 84 liegen, liegt in der Ausführungsvariante der Verzahnung 36 gemäß 8 eine jeweilige axiale Bohrung 102, wenn auch in variablem Durchmesser 104, symmetrisch in der Mitte eines jeden der Zähne 42 der Verzahnung 36. 8th shows an irregular tooth root stiffness 94 that are at the individual tooth roots 96 also through axial holes 102 is obtained. Also in the variant of the toothing 36 with your teeth 42 according to 8th are the axial holes 102 in different variable diameters 104 educated. In contrast to the in 7th illustrated variant of the toothing 36 are the individual axial bores 102 , each designed with a variable diameter 104 , in a symmetrical arrangement 106 in relation to the tooth flanks 84 of the individual teeth 42 arranged. In this way, the tooth stiffness of the individual teeth is specifically influenced 42 in the area of the tooth root 96 reached. While in the variant of the toothing 36 according to 7th the axial holes 102 in variable diameter 104 on one side of the two tooth flanks 84 lies in the variant of the toothing 36 according to 8th a respective axial bore 102 , albeit with a variable diameter 104 , symmetrical in the center of each of the teeth 42 the gearing 36 .

Der Ausführungsvariante der Verzahnung 36 gemäß 9 ist eine unregelmäßige Modifikation 108 eines Zahngrunds 110 zu entnehmen. Mit dem Zahngrund 110 ist der Bereich zwischen den Zähnen 42 bezeichnet, welcher die Verzahnung 36 bildet und der am Umfang des Zahnrads 38 voneinander beabstandet ausgebildet ist. Aus der Darstellung gemäß 9 lässt sich entnehmen, dass eine unregelmäßige Modifikation 108 des Zahngrunds 110 durch eine Variation einer Zahngrundform 112 sowie durch eine Variation einer Zahngrundtiefe 114 dargestellt werden kann. In 9 sind unterschiedliche Geometrien, in denen der Zahngrund 110 ausgebildet sein kann, dargestellt. Diese können halbkreisförmig, spitz zulaufend, dreieckförmig oder dergleichen mehr gestaltet werden; entscheidend ist allein der Umstand, dass die zwischen den Zähnen 42 der Verzahnung 36 liegenden Zahngrunde 110 in einer unregelmäßigen Abfolge hinsichtlich ihrer Zahngrundform 112 und/oder ihrer jeweiligen Zahngrundtiefe 114 in Umfangsrichtung der Verzahnung 36 gesehen ausgeführt werden.The variant of the toothing 36 according to 9 is an irregular modification 108 of a tooth base 110 refer to. With the tooth base 110 is the area between the teeth 42 denotes which is the toothing 36 forms and the one on the circumference of the gear 38 is formed spaced from each other. From the representation according to 9 it can be seen that an irregular modification 108 of the tooth base 110 by a variation of a basic tooth shape 112 as well as by varying a tooth base depth 114 can be represented. In 9 are different geometries in which the tooth base 110 can be formed, shown. These can be semicircular, tapered, triangular or the like; The only decisive factor is the fact that it is between the teeth 42 the gearing 36 lying tooth bases 110 in an irregular sequence with regard to their basic tooth shape 112 and / or their respective Tooth base depth 114 in the circumferential direction of the toothing 36 seen running.

In der Darstellung gemäß 9 ist gezeigt, dass der Zahnkopf 88 sowie die beiden Zahnflanken 84 keine Zahnkorrektur 78 erfahren, in der in 9 dargestellten Ausführungsvariante der Verzahnung 36 wird die Unregelmäßigkeit allein durch eine unregelmäßige Modifikation 108 des Zahngrunds 110 erreicht.In the representation according to 9 is shown that the tooth head 88 as well as the two tooth flanks 84 no tooth correction 78 experienced in the in 9 illustrated variant of the toothing 36 the irregularity is caused solely by an irregular modification 108 of the tooth base 110 reached.

In 10 ist eine Änderung der Zahnsteifigkeit durch eine unregelmäßige Schlitzung 118 gezeigt. In der Ausführungsvariante gemäß 10 ist die unregelmäßige Schlitzung 118 als beidseitige Schlitzung 120 dargestellt. Dies bedeutet, dass an einem jeden Zahngrund 110 zwei jeweils parallel zueinander unterschiedliche Schlitze ausgebildet sind. Bei der beidseitigen Schlitzung 120 verlaufen die Einzelschlitze in einer variablen Schlitzungstiefe 124, die, wie 10 entnommen werden kann, in Umfangsrichtung variiert. Hier sind die Zahnflanken 84 wie der Zahnkopf 88 eines jeweiligen Zahns 42 der Verzahnung 36 unverändert und erfahren keine Modifikationen zur Erzielung einer Unregelmäßigkeit.In 10 is a change in tooth stiffness due to an irregular slot 118 shown. In the variant according to 10 is the irregular slitting 118 as two-sided slits 120 shown. This means that on every tooth root 110 two different slots are formed parallel to one another. With the two-sided slitting 120 the individual slots run in a variable slot depth 124 who like 10 can be taken, varied in the circumferential direction. Here are the tooth flanks 84 like the tooth head 88 of a respective tooth 42 the gearing 36 unchanged and no modifications are made to achieve an irregularity.

In 11 ist eine Änderung der Zahnsteifigkeit ebenfalls durch eine unregelmäßige Schlitzung 118 dargestellt, wobei die unregelmäßige Schlitzung 118 in der Ausführungsvariante gemäß 11 als einseitige Schlitzung 122 ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass in einem jeden Zahngrund 110 zwischen zwei benachbarten Zähnen 42 ein Schlitz ausgebildet ist, der eine variable Schlitzungstiefe 124 aufweisen kann.In 11 is a change in tooth stiffness, also due to an irregular slot 118 shown, the irregular slitting 118 in the variant according to 11 as one-sided slitting 122 is trained. This means that in every tooth root 110 between two adjacent teeth 42 a slot is formed which has a variable slot depth 124 may have.

12 zeigt eine Änderung der Zahnsteifigkeit ebenfalls durch eine unregelmäßige Schlitzung 118, jedoch mit einem variablen Schlitzungswinkel 126. 12 zeigt, dass die einzelnen in einem jeweiligen Zahngrund 110 zweier benachbarter Zähne 42 ausgebildeten unregelmäßigen Schlitzungen 118 einerseits eine variable Schlitzungstiefe 124 aufweisen können und andererseits auch einen variablen Schlitzungswinkel 126 annehmen können. Durch diese beiden Parameter einer einseitigen Schlitzung 122, nämlich der variablen Schlitzungstiefe 124 sowie des variablen Schlitzungswinkels 126 kann die Periodizität der Anregung ebenfalls gebrochen werden. 12th shows a change in tooth stiffness, also due to an irregular slot 118 , but with a variable slot angle 126 . 12th shows that the individual in a respective tooth root 110 two adjacent teeth 42 formed irregular slits 118 on the one hand, a variable slot depth 124 can have and on the other hand also a variable slot angle 126 can accept. By these two parameters of a one-sided slitting 122 , namely the variable slot depth 124 as well as the variable slot angle 126 the periodicity of the excitation can also be broken.

Es besteht auch die Möglichkeit, die in 10 dargestellte beidseitige Schlitzung 120 dahingehend zu modifizieren, dass hier nicht nur die Schlitzungstiefe 124 von Zahngrund 110 zu Zahngrund 110 variiert, sondern auch ein variabler Schlitzungswinkel 126 ausgebildet werden kann. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Zahnkorrektur 78 sowie die Modifikationen 108 des Zahnfußes 96 sowie des Zahngrunds 110 können beliebig miteinander kombiniert werden, wobei alle Maßnahmen zu einer unregelmäßigen Abfolge an Geometrien beitragen, die in Kombination miteinander die Periodizität der Anregung der Verzahnung 36 brechen.There is also the option of using the in 10 shown two-sided slitting 120 to modify so that here not only the slot depth 124 of tooth base 110 to tooth base 110 varies, but also a variable slot angle 126 can be trained. The tooth correction proposed according to the invention 78 as well as the modifications 108 of the tooth root 96 as well as the tooth base 110 can be combined with one another in any way, with all measures contributing to an irregular sequence of geometries which, in combination with one another, reduce the periodicity of the excitation of the toothing 36 break.

Die in den 5a bis 12 dargestellten Ausführungsvarianten der Verzahnung 36 des Zahnrads 38 mit Zahnkorrektur 78 sowie Modifikation 108 des Zahngrunds 110 beziehungsweise des Zahnfußes 96 werden bevorzugt in einem separaten nachträglichen Bearbeitungsgang erzeugt, wenn die Verzahnung 36 bereits auf konventionellem Wege ausgelegt und hergestellt worden ist.The ones in the 5a to 12th illustrated design variants of the toothing 36 of the gear 38 with tooth correction 78 as well as modification 108 of the tooth base 110 or the tooth root 96 are preferably created in a separate subsequent machining step if the toothing 36 has already been designed and manufactured conventionally.

Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung gibt es keine Zusatzanforderungen hinsichtlich der Montage, da Ritzel und Zahnrad 38 hinsichtlich der Abfolge der Unregelmäßigkeiten so ausgelegt werden können, dass sich unabhängig von der Montage keine Periodizitäten während des Betriebs ausbilden können.In the solution proposed according to the invention, there are no additional requirements with regard to assembly, since the pinion and gearwheel 38 can be designed with regard to the sequence of irregularities so that no periodicities can develop during operation, regardless of the assembly.

Typischerweise können zur Herstellung der Zahnkorrekturen 78 beziehungsweise der Modifikationen 108 von Zahnfuß 96 und Zahngrund 110 beide Zahnflanken 84 bearbeitet werden. Dies muss allerdings nicht zwingend auf symmetrische Art und Weise erfolgen. Bei einer unregelmäßigen Zahnfußrücknahme 80 entspricht die Korrektur beispielsweise einem zahnvariablen Unterschnitt 82. Bei dem nachträglich an dem bereits hergestellten Zahn 42 durchzuführenden Bearbeitungsgang wird die Profiltiefe variabel angepasst. Dadurch lässt sich eine recht leichte Herstellbarkeit realisieren. Die runden Nuten 98, die im Bereich des Zahnfußes 96 in variabler Nuttiefe 100 ausgebildet werden können, können beispielsweise bei einer nachträglichen axialen Bearbeitung mittels eines Fingerfräsers erzeugt werden.Typically used to make the tooth corrections 78 or the modifications 108 of tooth root 96 and tooth base 110 both tooth flanks 84 to be edited. However, this does not necessarily have to be done in a symmetrical manner. With an irregular tooth root relief 80 the correction corresponds, for example, to a tooth-variable undercut 82 . In the case of the subsequently produced tooth 42 The profile depth is variably adapted to the machining process to be carried out. This makes it very easy to manufacture. The round grooves 98 that in the area of the tooth root 96 in variable groove depth 100 can be formed, for example, can be generated in a subsequent axial machining by means of an end mill.

Bei den Modifikationen 108 des Zahngrunds 110 können Variationen hinsichtlich der Zahngrundform 112 sowie der Zahngrundtiefe 114 vorgenommen werden, um die Unregelmäßigkeiten zur Brechung der Periodizität der Schwingungsanregung zu erreichen. Die Variationen des Zahngrunds 110 hinsichtlich der Zahngrundform 112 sowie der Zahngrundtiefe 114 können beispielsweise bei aus Kunststoffmaterial gespritzten Kunststoffzahnrädern oder generativ erzeugten Zahnrädern 38 vorgenommen werden. Die in den 10 bis 12 dargestellten Variationen der Zahnfußfestigkeit durch eine unregelmäßige Schlitzung 118, sei sie als beidseitige Schlitzung 120, sei sie als einseitige Schlitzung 122 ausgeführt, kann beispielsweise durch Drahterodieren hergestellt werden. Dabei kann die Tiefe hinsichtlich der variablen Schlitzungstiefe 124 sowie ein Winkel hinsichtlich des variablen Schlitzungswinkels 126 variiert werden sowie deren Anbringung beidseitig in Bezug auf den Zahnfuß 96 als beidseitige Schlitzung 120 sowie einzeln mittig im Zahngrund 110, wie dies beispielsweise in der Ausführungsvariante der Verzahnung 36 gemäß 11 dargestellt ist.With the modifications 108 of the tooth base 110 there can be variations in terms of the basic tooth shape 112 as well as the tooth root depth 114 be made to achieve the irregularities for breaking the periodicity of the vibration excitation. The variations of the tooth base 110 regarding the basic tooth shape 112 as well as the tooth root depth 114 can, for example, in the case of plastic gearwheels injection-molded from plastic material or generatively produced gearwheels 38 be made. The ones in the 10 to 12th shown variations of the tooth root strength due to an irregular slot 118 , be it as a double-sided slit 120 , let it be a one-sided slit 122 executed, can for example be made by wire EDM. The depth can be varied in terms of the depth of the slots 124 and an angle with respect to the variable slot angle 126 can be varied as well as their attachment on both sides in relation to the tooth root 96 as two-sided slits 120 as well as individually in the middle of the tooth base 110 , like this for example in the variant of the toothing 36 according to 11 is shown.

Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird die Variation der Zahnfußsteifigkeit so gewählt, dass eine möglichst breite und gleichmäßige Verteilung der akustischen Energie über die benachbarten Motoränderungen erfolgt. Dies kann gemäß solchen Kriterien erfolgen, die beispielsweise aus Anwendungen an geräuscharmen Lüftern und dergleichen bekannt sind. Eine Verteilung, die zum Beispiel zu einer flachen Energieverteilung führt, die keine tonalen Maxima aufweist, ist die Maximalfolge. Daneben gibt es aber eine Vielzahl weiterer Anordnungen, die zu ähnlich flachen Energieverteilungen führen können.In the solution proposed according to the invention, the variation in the tooth root stiffness is selected in such a way that the acoustic energy is distributed as broadly and evenly as possible over the adjacent engine changes. This can take place in accordance with criteria that are known, for example, from applications on low-noise fans and the like. A distribution that leads, for example, to a flat energy distribution that has no tonal maxima, is the maximum sequence. In addition, there are a number of other arrangements that can lead to similarly flat energy distributions.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann zudem erreicht werden, dass Energie, d. h. im vorliegenden Falle Körperschallenergie, gezielt in andere tonale Ordnungen gelenkt wird, so zum Beispiel ein bestimmtes Muster an regelmäßigen Variationen am Zahnfuß 96, die akustisch vorteilhafter sind. Auf diese Weise kann zusätzlich oder alternativ zur Minderung des tonalen Gesamtgeräusches (Sound Cleaning) eine gezielte Geräuschauslegung (Sound Design), d. h. eine gezielte Geräuscherzeugung, erfolgen, um dem Antrieb beispielsweise markencharakteristische Klangeigenschaften zu verleihen.The solution proposed according to the invention can also achieve that energy, ie in the present case structure-borne sound energy, is specifically directed into other tonal orders, for example a certain pattern of regular variations at the tooth root 96 that are acoustically more beneficial. In this way, in addition or as an alternative to reducing the overall tonal noise (sound cleaning), specific sound design, ie specific sound generation, can be carried out in order to give the drive, for example, brand-specific sound properties.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, within the range specified by the claims, a large number of modifications are possible that are within the scope of expert knowledge.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 3533743 A1 [0002, 0005]

Claims

Toothing (36) of a gear (38) with a number of teeth (42) which are arranged on the circumference of the gear (38), characterized in that the individual teeth (42) with one for each individual tooth (42) or for a number of teeth (42) individual, irregular tooth shape or tooth root / tooth base correction (78) are provided.

Toothing (36) according to Claim 1 , characterized in that the individual, irregular tooth correction (78) is an irregular tooth root recess (80) or an irregular tooth root stiffness (94) or an irregular modification (108) of a tooth base (110) or an irregular slot (118) in the area of a tooth root ( 96) includes.

Toothing (36) according to Claim 2 , characterized in that a variable undercut (90) on both sides or a variable undercut (92) on one side is made at the tooth root (96) of the teeth (42).

Toothing (36) according to Claim 2 , characterized in that at the tooth root (96) of the teeth (42) the irregular tooth root stiffness (94) is achieved by rounded grooves (98) of variable groove depth (100).

Toothing (36) according to Claim 2 , characterized in that at the tooth root (96) of the teeth (42) axial bores (102) are made with variable diameter (104), which produce an irregular tooth root stiffness (94) in the tooth root (96).

Toothing (36) according to Claim 2 , characterized in that axial bores (102) of variable diameter (104) are arranged in the tooth root (96) in a symmetrical arrangement (106) with respect to the tooth flanks (84).

Toothing (36) according to Claim 2 , characterized in that an irregular modification (108) of a tooth base (110) between two adjacent teeth (42) comprises a variable tooth base shape (112) of a respective tooth base (110) and a variable tooth base depth (114) of the tooth base (110).

Toothing (36) according to Claim 2 , characterized in that in the tooth base (110) between adjacent teeth (42) an irregular slot (118) is designed as a slot (120) on both sides or as a slot (122) on one side.

Toothing (36) according to Claim 8 , characterized in that the irregular slot (118) has a variable slot depth (124) and / or a variable slot angle (126) as a two-sided slot (120) or as a one-sided slot (122).

Toothing (36) according to one of the preceding claims, characterized in that the structure-borne sound vibrations are directed into tonal orders which give a drive characteristic sound properties.

Method for producing a toothing (36) of a gearwheel (38) according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that after the toothing (36) of the gearwheel (38) has been produced, the irregular tooth shape correction (78) and / or an irregular tooth root correction or tooth base modification (108) are generated in a separate processing step.

Procedure according to Claim 11 , characterized in that the separate machining step comprises a variable adaptation of the profile depth of the teeth (42) of the toothing (36) and / or a subsequent axial machining step by means of an end mill.

Procedure according to Claim 11 , characterized in that the separate machining step comprises wire-cutting the tooth base (110) to produce an irregular slot (118).

Use of the toothing (36) in a transmission of an electric drive train of an electric vehicle.