DE102020102565A1

DE102020102565A1 - Zahnradgetriebe

Info

Publication number: DE102020102565A1
Application number: DE102020102565.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Pischinger
Original assignee: FEV Group GmbH
Current assignee: FEV Group GmbH
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2020-04-09
Also published as: DE102019103333A1

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.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnradgetriebe.
Die GB1450149A offenbart ein Zahnradgetriebe umfassend ein geteiltes Zahnrad, wobei die beiden Zahnradteile gegeneinander axial verschiebbar angeordnet sind.
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.
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.
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.
Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figur näher erläutert.
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.
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.
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.
Zudem übersteigt die maximale Kraft, welche die Hydraulikkomponente ausüben kann, die maximale Kraft, welche die Feder ausüben kann.
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.
Es wird damit eine größere externe Kraft benötigt, um den Verspannungsmechanismus 5 zu verkürzen, als ihn zu verlängern.
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.
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.
Zudem ist der Verspannungsmechanismus 5 ringförmig ausgebildet, wobei der Verspannungsmechanismus 5 konzentrisch zur Drehachse 4 angeordnet ist.
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.
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.
Zudem ist der zweite Zahnradteil 7 verdrehfest auf der Drehachse 4 angeordnet ist.
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.
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.
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.
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 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.
Dies ermöglicht eine technisch einfache Umsetzung einer Verdrehsicherung und eine symmetrisch Belastung des ersten Zahnradteils 6 und des zweiten Zahnradteils 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 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 achsfernere 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 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.
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 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 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.
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.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 1450149 A [0002]

Claims

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.
Zahnradgetriebe (1) nach Anspruch 1, wobei die maximale Kraft, welche die Hydraulikkomponente ausüben kann, die maximale Kraft, welche die Feder ausüben kann, übersteigt, und wobei die maximale Kraft, welche die Hydraulikkomponente gegen eine externen Kraft ausüben kann, welche zur Verkürzung der Hydraulikkomponente führt, die maximale Kraft, welche die Hydraulikkomponente gegen eine externen Kraft ausüben kann, welche zur Verlängerung der Hydraulikkomponente führt, übersteigt.
Zahnradgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verspannungsmechanismus (5) ringförmig ausgebildet ist, und wobei der Verspannungsmechanismus (5) konzentrisch zur Drehachse (4) angeordnet ist.
Zahnradgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Zahnradteil (7) verdrehfest auf der Drehachse (4) angeordnet ist.
Zahnradgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drehachse (4) abschnittsweise eine Nut (8) aufweist, und 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.
Zahnradgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend 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.
Zahnradgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend 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.
Zahnradgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drehachse (4) einen ersten Kanal (9) zur Ölführung aufweist, und wobei der Verspannungsmechanismus (5) mit Öl aus ersten Kanal (9) versorgt wird.
Zahnradgetriebe nach Anspruch 8, wobei der zweite Zahnradteil (7) einen zweiten Kanal (8) zur Ölführung aufweist, und 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.