DE102021121900A1

DE102021121900A1 - Zahnrad und Massenausgleichsgetriebe mit einem solchen Zahnrad

Info

Publication number: DE102021121900A1
Application number: DE102021121900.0A
Authority: DE
Inventors: Philipp Hackenberg
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-08-24
Filing date: 2021-08-24
Publication date: 2023-03-02

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Zahnrad (7) und ein Massenausgleichsgetriebe eines Verbrennungsmotors mit einem solchen Zahnrad, das ein Wälzlager (9) mit einem Lageraußenring (11) und einen diesen umschließenden Außenzahnkranz (12) aufweist. Dieser ist mit dem Lageraußenring mittels einer Elastomerspur (13) drehelastisch verbunden, die einen Ringspalt zwischen der Innenmantelfläche (14) des Außenzahnkranzes und der Außenmantelfläche (15) des Lageraußenrings ausfüllt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnrad, das ein Wälzlager mit einem Lageraußenring und einen diesen umschließenden Außenzahnkranz aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Massenausgleichsgetriebe mit einem solchen Zahnrad.
Ein gattungsgemäßes Zahnrad ist aus der DE 10 2011 017 337 A1 bekannt. Der Außenzahnkranz ist mit dem Lageraußenring unmittelbar gefügt. Falls diese Fügeverbindung ein Pressverband ist, besteht das Risiko einer zu hohen Verformung des Lageraußenrings, die das betriebliche Lagerspiel und folglich die Funktion des Wälzlagers unzulässig beeinträchtigt. Außerdem werden betriebliche Zahneingriffskräfte ungedämpft auf das Wälzlager übertragen.
Die DE 10 2014 225 990 A1 offenbart ein Zahnrad mit einem auf einer Welle drehfesten Innenring und einem Außenzahnkranz, der mittels einer Elastomerspur drehelastisch mit dem Innenring verbunden ist.
Aus der DE 10 2016 118 245 A1 ist ein zweispuriges Zahnrad mit einem wälzgelagerten Festrad und einem Losrad bekannt, das mittels einer Elastomerspur drehelastisch mit dem Festrad verbunden ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zahnrad der eingangs genannten Art konstruktiv zu verbessern.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich dadurch, dass der Außenzahnkranz mit dem Lageraußenring mittels einer Elastomerspur drehelastisch verbunden ist, die einen Ringspalt zwischen der Innenmantelfläche des Außenzahnkranzes und der Außenmantelfläche des Lageraußenrings ausfüllt. Das Fügen des Außenzahnkranzes mit dem Lageraußenring mittels der Elastomerspur bietet mehrere Vorteile:

Zum einen wird die durch das bislang übliche Aufpressen des Außenzahnkranzes bedingte Verformung des Lageraußenrings einschließlich der betrieblichen Lagerspielbeeinträchtigung verhindert. Zum anderen bewirkt die entkoppelnde und dämpfende Eigenschaft der Elastomerspur, dass betriebliche Kraftspitzen aus der Verzahnung geglättet und folglich in deutlich verringerter Höhe auf das Wälzlager übertragen werden.

Ein Massenausgleichsgetriebe eines Verbrennungsmotors mit einem erfindungsgemäßen Zahnrad, das als Zwischenrad ausgebildet ist, ist Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 2. In dieser Konstellation ermöglicht die Verlagerung einer Elastomerspur von einem der Zahnräder auf das Zwischenrad den Entfall eines Bauteils, nämlich desjenigen Innenrings, der bislang dieses Zahnrad drehelastisch mit der zugehörigen An- oder Abtriebswelle verbunden hat.
Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Massenausgleichsgetriebe eines Verbrennungsmotors schematisch und ein erfindungsgemäßes Zahnrad des Massenausgleichsgetriebes dargestellt sind. Es zeigen:

1 ein Getriebeschema des Verbrennungsmotors;
2 das Zahnrad im Längsschnitt;
3 das Zahnrad in perspektivischer Explosion.

Das in den 2 und 3 dargestellte Zahnrad 7 ist ein Zwischenrad des Massenausgleichsgetriebes 1 gemäß 1, das die Massenkräfte zweiter Ordnung eines Hubkolben-Verbrennungsmotors in Vierzylinder-Reihenbauweise (Lancaster-Ausgleich) ausgleicht. Das Massenausgleichsgetriebe 1 umfasst zwei parallel zur Kurbelwelle 2 mit doppelter Kurbelwellendrehzahl gemäß Pfeilrichtung gegenläufig rotierende Ausgleichswellen 3 und 4 und zwecks deren Drehantrieb ein Stirnradgetriebe mit einem drehfest mit der Kurbelwelle 2 verbundenen Antriebszahnrad 5, einem drehfest mit der Ausgleichswelle 3 verbundenen Abtriebszahnrad 6 und dem Zahnrad 7, dessen Stirnverzahnung sowohl mit der Stirnverzahnung des Antriebszahnrads 5 als auch mit der Stirnverzahnung des Abtriebszahnrads 6 kämmt. Die Ausgleichswelle 4 ist ebenfalls mit einem Abtriebszahnrad 8 drehfest verbunden, das zwecks der gegenläufigen Rotation der Ausgleichswellen 3 und 4 mit dem Abtriebszahnrad 6 kämmt. Die Rotation der Ausgleichswellen 3, 4 erzeugt ein durch die weiteren Pfeile dargestelltes und die Massenkräfte ausgleichendes Unwuchtpaar.
Die konstruktive Ausführung des Zahnrads 7 geht aus den 2 und 3 hervor. Das Zahnrad 7 ist mehrteilig und umfasst ein Wälzlager 9 in Form eines einreihigen Kugellagers, dessen Lagerinnenring 10 feststeht und dessen Lageraußenring 11 mit einem diesen umschließenden und die Stirnverzahnung des Zahnrads 7 bildenden Außenzahnkranz 12 drehelastisch verbunden ist. Die drehelastische Verbindung erfolgt mittels einer Elastomerspur 13, die einen Ringspalt zwischen der Innenmantelfläche 14 des Außenzahnkranzes 12 und der Außenmantelfläche 15 des Lageraußenrings 11 vollständig ausfüllt und beide Stirnseiten des Lageraußenrings 11 und des Außenzahnkranzes 12 teilweise überdeckt. Die Elastomerspur 13 ist mittels Umspritzung sowohl mit der Innenmantelfläche 14 als auch mit der Außenmantelfläche 15 stoffschlüssig verbunden, und deren Werkstoff ist ein HNBR (Hydrierter Acrylnitrilbutadien-Kautschuk).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011017337 A1 [0002]
DE 102014225990 A1 [0003]
DE 102016118245 A1 [0004]

Claims

Zahnrad (7), das ein Wälzlager (9) mit einem Lageraußenring (11) und einen diesen umschließenden Außenzahnkranz (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenzahnkranz (12) mit dem Lageraußenring (11) mittels einer Elastomerspur (13) drehelastisch verbunden ist, die einen Ringspalt zwischen der Innenmantelfläche (14) des Außenzahnkranzes (12) und der Außenmantelfläche (15) des Lageraußenrings (11) ausfüllt.
Massenausgleichsgetriebe (1) eines Verbrennungsmotors, umfassend eine oder zwei Ausgleichswellen (3, 4) und ein Stirnradgetriebe mit einem Antriebszahnrad (5), einem Abtriebszahnrad (6) und einem als Zwischenrad ausgebildeten Zahnrad (7) nach Anspruch 1, wobei der Außenzahnkranz (12) sowohl mit dem Antriebszahnrad (5) als auch mit dem Abtriebszahnrad (6) kämmt.
Massenausgleichsgetriebe (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad (5) drehfest mit einer Kurbelwelle (2) des Verbrennungsmotors verbunden ist und dass das Abtriebszahnrad (6) drehfest mit einer der Ausgleichswellen (3, 4) verbunden ist.