DE102021004866A1

DE102021004866A1 - Zahnradanordnung

Info

Publication number: DE102021004866A1
Application number: DE102021004866.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Walter
Original assignee: FEV Group GmbH
Current assignee: FEV Group GmbH
Priority date: 2020-10-13
Filing date: 2021-09-25
Publication date: 2022-04-14
Also published as: DE102020006277A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zahnradanordnung.Die erfindungsgemäße Zahnradanordnung umfasst ein erstes Zahnrad (1) mit ersten Zähnen (3) und ein zweites Zahnrad (2) mit zweiten Zähnen (4), wobei das erste Zahnrad (1) und das zweite Zahnrad (2) durch die ersten Zähne (3) und zweiten Zähne (4) im Eingriff sind, und das erste Zahnrad (1) mindestens einen ersten umlaufenden Bereich (5) hat und das zweite Zahnrad (2) mindestens einen zweiten umlaufenden Bereich (6) hat, wobei sich der erste Bereich (5) und zweite Bereich (6) in einem ersten Kontaktbereich (7) kontaktieren, und das Elastizitätsmodul des ersten Bereichs (5) und/oder zweiten Bereichs (6) zumindest im ersten Kontaktbereich (7) niedriger ist als das Elastizitätsmodul der ersten Zähne (3) oder zweiten Zähne (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradanordnung.
Aus der DE 10 2020 102 565 A1 ist eine Zahnradanordnung bekannt, die ein erstes und ein zweites Zahnrad aufweist deren Zähne miteinander im Eingriff sind. Die Zahnradanordnung umfasst einen Verspannungsmechanismus, der einen ersten Teil des ersten Zahnrads gegen einen zweiten Teil des ersten Zahnrads verspannt. Ziel ist, ein möglichst spielfreies Ineinandergreifen des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrades.
Die erfindungsgemäße Zahnradanordnung umfasst ein erstes Zahnrad mit ersten Zähnen und ein zweites Zahnrad mit zweiten Zähnen, wobei das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad durch die ersten Zähne und zweiten Zähne im Eingriff sind, und das erste Zahnrad mindestens einen ersten umlaufenden Bereich hat und das zweite Zahnrad mindestens einen zweiten umlaufenden Bereich hat, wobei sich der erste Bereich und zweite Bereich in einem ersten Kontaktbereich kontaktieren, und der Elastizitätsmodul des ersten Bereichs und/oder zweiten Bereichs zumindest im ersten Kontaktbereich niedriger ist als der Elastizitätsmodul der ersten Zähne oder zweiten Zähne.
Dadurch, dass das erste Zahnrad mindestens einen ersten umlaufenden Bereich hat und das zweite Zahnrad mindestens einen zweiten umlaufenden Bereich hat, wobei sich der erste Bereich und zweite Bereich in einem ersten Kontaktbereich kontaktieren, und der Elastizitätsmodul des ersten Bereichs und/oder zweiten Bereichs zumindest im ersten Kontaktbereich niedriger ist als der Elastizitätsmodul der ersten Zähne oder zweiten Zähne, ermöglicht die Erfindung, dass im Falle einer Drehmomentrichtungsänderung des einen Zahnrads diese Änderung abgemindert auf das andere Zahnrad übertragen wird, in dem durch die Elastizität des sich kontaktierenden ersten und zweiten Bereichs eine Gegenumfangskraft erzeugt wird. Dies ermöglicht es, Geräusche, die durch Zahnflankenwechsel und Aufschlagen der Flanken entstehen, zu reduzieren.
Eine vorteilhafte Anwendung der Erfindung ist insbesondere die Anwendung in einem Hybridfahrzeug, bei dem die Zahnradanordnung einen Generator / Elektromotor mit einem Verbrennungsmotor (zwecks Rollmomentenausgleichs starr) koppelt.
Vorzugsweise sind der erste Bereich und zweite Bereich aus Gummi oder Plastik ausgebildet, und die ersten Zähne und zweiten Zähne sind aus Metall oder einem metallartigen Werkstoff, wie Stahl, ausgebildet. Materialien wie Gummi, Plastik oder andere Kunststoffe ermöglichen eine für den Zweck ausreichende Elastizität. Metall oder metallartige Werkstoffe ermöglichen eine ausreichende Festigkeit.
Vorzugsweise sind der erste Bereich und zweite Bereich im Kontaktbereich mit einer definierten Mindestradialkraft gegeneinandergepresst. Die Mindestradialkraft ist abhängig vom Anwendungsfall so gewählt, dass im Betriebsbereich die gewünschte Gegenkraft bereitgestellt wird. Vorteilhafterweise ist die Mindestradialkraft nach oben beschränkt, um unnötige Reibungsverluste zu vermeiden.
Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zahnradanordnung,
2 einen Schnitt durch die erste Ausführungsform,
3 eine Variante der ersten Ausführungsform,
4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zahnradanordnung, und
5 eine Variante der zweiten Ausführungsform.

1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zahnradanordnung. Die Zahnradanordnung umfasst ein erstes Zahnrad 1 mit ersten Zähnen 3 und ein zweites Zahnrad 2 mit zweiten Zähnen 4, wobei das erste Zahnrad 1 mit dem zweiten Zahnrad 2 über die ersten Zähne 3 und zweiten Zähne 4 im Eingriff ist. Das erste Zahnrad 1 umfasst mindestens einen, hier ringförmig ausgebildeten, ersten umlaufenden Bereich 5 und das zweite Zahnrad 2 mindestens einen, hier ebenfalls ringförmig ausgebildeten, zweiten umlaufenden Bereich 6.
Erster Bereich 5 und zweiter Bereich 6 sind so mit einer definierten Mindestradialkraft gegeneinandergepresst, dass der erste Bereich 5 und der zweite Bereich 6 sich in einem ersten Kontaktbereich 7 ausreichend kontaktieren, um bei einer Drehmomentrichtungsänderung eines Zahnrades eine ausreichende Gegenumfangskraft zu erzeugen, aber unnötige Reibungsverluste mittels Verwendung reiner Rollreibung im Falle keiner Drehmomentenrichtungsumkehr vermeiden. Dies kann beispielsweise über die geeignete Wahl der Durchmesser und einer geeigneten Auswahl der Materialien erzielt werden.
Der erste Bereich 5 und der zweite Bereich 6 sind in diesem Ausführungsbeispiel Ringe aus Gummi, die auf einen Grundkörper der Zahnräder 1 und 2 aufgezogen und drehfest verbunden sind. Die Zähne 3, 4 und die Grundkörper der Zahnräder 1 und 2 sind aus Metall oder einem metallartigen Werkstoff, hier Stahl. Somit ist der Elastizitätsmodul des ersten Bereichs 5 und/oder zweiten Bereichs 6 zumindest im ersten Kontaktbereich 7 niedriger als der Elastizitätsmodul der ersten Zähne 3 oder zweiten Zähne 4. Der erste Bereich 5 und der zweite Bereich 6 haben in diesem Fall einen E-Modul im Bereich von 0,01-10 GPa, die Zähne 3, 4 ein E-Modul von etwa 210 GPa. In einer Abwandlung sind der erste Bereich 5 und der zweite Bereich 6 aus Plastik mit einem E-Modul im Bereich von 5-20 GPa ausgebildet.
Der erste Bereich 5 und der zweite Bereich 6 weisen jeweils eine glatte Außenfläche auf, siehe hierzu auch 2, die einen Schnitt entlang der in 1 eingezeichneten Schnittlinie A-A darstellt. Die Verbindung zwischen dem ersten Bereich 5 und zweiten Bereich 6 erfolgt damit im Wesentlichen kraftschlüssig. In einer Variante, siehe 3, weisen der erste Bereich 5 und der zweite Bereich 6 ineinandergreifende Zähne 9 auf, die Verbindung erfolgt somit im Wesentlichen formschlüssig.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zahnradanordnung. Die Zahnradanordnung entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform, umfasst aber zusätzlich einen umlaufenden dritten Bereich 10 und einen umlaufenden vierten Bereich 11, wobei der dritte Bereich 10 und der vierte Bereich 11 auf der dem ersten Bereich 5 und dem zweiten Bereich 6 gegenüberliegenden Seite der ersten Zähne 3 und zweiten Zähne 4 angeordnet sind. Eine solche Anordnung ermöglicht es, Öl in dem Zwischenbereich, und damit auch im Bereich der ersten Zähne 3 und zweiten Zähne 4, zu halten, was vorteilhaft für die Gewährleistung einer ausreichenden Schmierung und verstärkt dämpfenden Wirkung des Öls ist. Der dritte Bereich 10 und der vierte Bereich 11 sind hier wie der erste Bereich 5 bzw. der zweite Bereich 6 als Ringe aus Gummi ausgebildet, die sich kontaktieren.
In einer Variante, siehe 5, weist der dritte Bereich 10 einen umlaufende Nut 13 und der vierte Bereich 11 einen umlaufende Steg 14 auf, wobei der Steg 14 des dritten Bereichs 11 in die Nut des dritten Bereichs 10 eingreift. Zweck ist hier allein, durch eine „Labyrinth“-Dichtung einen Ölabfluss zu reduzieren. Dritter Bereich 10 und vierter Bereich 11 berühren sich hier nicht, um Reibungsverluste zu vermeiden. Der dritte Bereich 10 und vierte Bereich 11 sind entsprechend aus einem formstabileren Material, hier Plastik, ausgebildet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102020102565 A1 [0002]

Claims

Zahnradanordnung, umfassend ein erstes Zahnrad (1) mit ersten Zähnen (3) und ein zweites Zahnrad (2) mit zweiten Zähnen (4), wobei das erste Zahnrad (1) und das zweite Zahnrad (2) durch die ersten Zähne (3) und zweiten Zähne (4) im Eingriff sind, und das erste Zahnrad (1) mindestens einen ersten umlaufenden Bereich (5) hat und das zweite Zahnrad (2) mindestens einen zweiten umlaufenden Bereich (6) hat, wobei sich der erste Bereich (5) und zweite Bereich (6) in einem ersten Kontaktbereich (7) kontaktieren, und der Elastizitätsmodul des ersten Bereichs (5) und/oder zweiten Bereichs (6) zumindest im ersten Kontaktbereich (7) niedriger ist als der Elastizitätsmodul der ersten Zähne (3) oder zweiten Zähne (4).
Zahnradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Bereich (5) und zweite Bereich (6) aus Gummi oder Plastik ausgebildet ist, und die ersten Zähne (3) und zweiten Zähne (4) aus Metall oder einem metallartigen Werkstoff ausgebildet sind.
Zahnradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Bereich (5) und zweite Bereich (6) im Kontaktbereich (7) mit einer definierten Mindestradialkraft gegeneinandergepresst sind.
Zahnradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Bereich (5) und der zweite Bereich (6) glatte Außenflächen (8) oder ineinandergreifende Zähne (9) aufweisen.
Zahnradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen umlaufenden dritten Bereich (10) und einen umlaufenden vierten Bereich (11), wobei der dritte Bereich (10) und der vierte Bereich (11) auf der dem ersten Bereich (5) und dem zweiten Bereich (6) gegenüberliegenden Seite der ersten Zähne (3) und zweiten Zähne (4) angeordnet sind.
Zahnradanordnung nach Anspruch 5, wobei sich der dritte Bereich (10) und vierte Bereich (11) in einem zweiten Kontaktbereich (12) kontaktieren, und wobei der Elastizitätsmodul des dritten Bereichs (11) und/oder vierten Bereichs (12) niedriger ist als der Elastizitätsmodul der ersten Zähne (3) oder zweiten Zähne (4).
Zahnradanordnung nach Anspruch 5, wobei der dritte Bereich (10) einen umlaufende Nut (13) aufweist und der vierte Bereich einen umlaufende Steg (14) aufweist, und der Steg (14) des dritten Bereichs (11) in die Nut des dritten Bereichs (10) eingreift.
Zahnradanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Bereich (5), der zweite Bereich (6), gegebenenfalls der dritte Bereich (10) und/oder der vierte Bereich (11) ringförmig oder scheibenförmig ausgebildet sind.