DE102022113650A1

DE102022113650A1 - Achse

Info

Publication number: DE102022113650A1
Application number: DE102022113650.7A
Authority: DE
Inventors: Christian Dumanski; Richard Fuchs
Original assignee: Miba Sinter Austria GmbH
Current assignee: Miba Sinter Austria GmbH
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2022-05-31
Publication date: 2022-12-29
Also published as: AT524689A4; AT524689B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Achse (21) mit einer Längserstreckung entlang einer Längsmittelachse (22), wobei die Achse (21) einen ersten Endbereich (23) und einen zweiten End-bereich (24) aufweist, die einander entlang der Längsmittelachse (22) gegenüberliegen, und der erste Endbereich (23) einen Lagerbereich für die Achse (21) bildet, und mit zumindest einem Lager (27, 28) für ein Zahnrad (6, 7), das beabstandet zum ersten Endbereich (23) angeordnet oder ausgebildet ist. Der erste Endbereich (23) weist bezogen auf die Längsmittelachse (22) eine Exzentrizität (31) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Achse mit einer Längserstreckung entlang einer Längsmittelachse, wobei die Achse einen ersten Endbereich und einen zweiten Endbereich aufweist, die einander entlang der Längsmittelachse gegenüberliegen, und der erste Endbereich einen Lagerbereich für die Achse bildet, und mit zumindest einem Lager für ein Zahnrad, das beabstandet zum ersten Endbereich angeordnet oder ausgebildet ist.
Weiter betrifft die Erfindung eine Zahnradanordnung umfassend eine Achse und ein Zahnrad, das auf der Achse drehbar gelagert ist.
Die Erfindung betrifft auch einen Zahnradtrieb umfassend ein erstes Zahnrad mit einer ersten Verzahnung, ein zweites Zahnrad mit einer zweiten Verzahnung und ein Zwischenrad mit einer Zwischenradverzahnung, wobei das Zwischenrad in kämmenden Eingriff mit dem ersten und dem zweiten Zahnrad steht.
Zudem betrifft die Erfindung einen Motor mit mehreren Reihen von Zylindern, insbesondere V-Motor, in denen mehrere Hubkolben angeordnet sind, wobei die Hubkolben über Kurbelwellen mit einem Zahnradtrieb verbunden sind.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einstellung des Zahnflankenspiels von miteinander kämmenden Zahnrädern eines Zahnradtriebes, wobei der Zahnradtrieb ein erstes Zahnrad mit einer ersten Verzahnung, ein zweites Zahnrad mit einer zweiten Verzahnung und ein Zwischenrad mit einer Zwischenradverzahnung aufweist, und das Zwischenrad in kämmenden Eingriff mit dem ersten und dem zweiten Zahnrad steht, umfassend die Schritte: Beschichten der ersten Verzahnung und/oder der zweiten Verzahnung und/oder der Zwischenradverzahnung mit einer im Betrieb des Zwischenrades abreibbaren Beschichtung, Herstellen des kämmenden Eingriffs der Zwischenradverzahnung mit der ersten Verzahnung des ersten Zahnrades und Einstellen des Zahnflankenspiels zwischen der Zwischenradverzahnung und der ersten Verzahnung auf Null und Antreiben des Zahnradtriebs, sodass sich die abreibbare Beschichtung der ersten Verzahnung und/oder der zweiten Verzahnung und/oder der Zwischenradverzahnung zumindest teilweise abreibt.
Bei kämmenden Zahnrädern ist ein Zahnflankenspiel erforderlich, um beispielsweise Wärmedehnungen auszugleichen, Schmiermittel einbringen zu können und mögliche Toleranzen durch Einbauungenauigkeiten auszugleichen. Zur Einstellung des Zahnflankenspiels sind unterschiedlichste Methoden bekannt. Unter anderen beschreibt die DE 199 55 474 C1 ein Verfahren zur Einstellung eines Zahnflankenspiels in einem Zahnrad-Getriebe, wobei mindestens einem um eine gehäusefeste Achse drehbaren ersten Zahnrad bei der Montage mit Einstellung eines Zahnflankenspiels ein zweites Zahnrad achsparallel verschiebbar zugeführt wird, und zur Einstellung des Zahnflankenspiels eine zwischen Zahnflanken ineinandergreifender Zähne der kämmenden Zahnräder entfernbar angeordnete Zwischenlage verwendet wird, wobei als Zwischenlage zumindest bei einem der Zahnräder vor dessen Montage eine die Zahnflanken vorbestimmter Zähne bedeckende, am gewählten Zahnrad fixierte Auflage angeordnet wird, und das Zahnrad mit fixiert angeordneter Auflage bzw. Zwischenlage bei der Montage mit einer vorbestimmten Kraft mit korrespondierenden Zahnflanken des anderen Zahnrades in spielfreien Eingriff gebracht wird, wobei die Zwischenlage nach Zahnspieleinstellung der Zahnräder durch laufbedingten Abrieb der Auflage oder durch eine gezielte mechanische Abnahme entfernt wird.
Aus der DE 100 62 241 C2 ist ein Verfahren zur Erzielung eines gewünschten Zahnflankenspiels bei einem Getriebe mit wenigstens zwei kämmenden Zahnrädern bekannt, nach dem die zur Spieleinstellung relativ zueinander mittels einer entfernbaren Beschichtung aus einem Polymer und einem Füllstoff auf wenigstens einem der Zahnräder eingestellt werden.
Prinzipiell kann die Spieleinstellung mit einer abreibbaren Beschichtung auch bei Zahnradtrieben mit mehr als zwei miteinander kämmenden Zahnrädern anzuwenden. Wenn dabei die die Zahnradgeometrie der miteinander kämmenden Zahnräder antriebsbedingt vorgegeben ist, also diese Geometrie nicht mehr angepasst werden kann, kann das u.U. zu Problemen führen.
Die Aufgabe der Erfindung ist eine Möglichkeit zur Einstellung der Zahnflankenspiele von zumindest drei miteinander kämmenden Zahnrädern zu schaffen.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit der eingangs genannten Achse gelöst, bei der der erste Endbereich bezogen auf die Längsmittelachse eine Exzentrizität aufweist.
Weiter wird die Aufgabe der Erfindung mit der eingangs genannten Zahnradanordnung gelöst, die die erfindungsgemäße Achse aufweist.
Zudem wird die Aufgabe mit dem eingangs genannten Zahnradtrieb gelöst, bei dem das erste und/oder das zweite Zahnrad auf einer Achse nach einem der Ansprüche 1 bis 9 drehbar gelagert ist
Die Aufgabe der Erfindung wird auch mit dem eingangs genannten Motor gelöst, der einen erfindungsgemäßen Zahnradtrieb aufweist.
Schließlich wird die Aufgabe der Erfindung auch mit dem eingangs genannten Verfahren gelöst, nach dem das zweite Zahnrad auf einer erfindungsgemäßen Achse angeordnet wird, der kämmenden Eingriff der zweiten Verzahnung des zweiten Zahnrades mit der Zwischenradverzahnung hergestellt wird und das Zahnflankenspiel zwischen der Zwischenradverzahnung und der zweiten Verzahnung auf einen vordefinieren Wert durch Verdrehen der Achse, auf dem das zweite Zahnrad angeordnet ist, voreingestellt wird, und die Achse nach Erreichen des vordefinierbaren Wertes des Zahnflankenspiels festgestellt wird.
Von Vorteil ist dabei, dass das Zahnrad auf einer Kurvenbahn dem Zwischenrad zugestellt werden kann. Dies wird durch die Veränderung des Achsabstandes in dem Bereich, in dem das Zahnrad angeordnet ist, verursacht durch die Änderung der relativen Stellung der Exzentrizität, ermöglicht. Somit ist keine achsparallele Verschiebung des dritten Zahnrades mehr erforderlich, womit der Eingriff der Verzahnungen ineinander schonender hergestellt werden kann. Damit wird das Abreiben einer Beschichtung auf einer der Verzahnungen vor der Inbetriebnahme des Zahnradtriebes vermieden. Diese wiederum verhindert das Zunahekommen der Zähne der Verzahnungen und die Falscheinstellung des Zahnflankenspiels, womit auch Nachjustierungen vermieden werden können. Das Zahnflankenspiel dreier miteinander kämmender Zahnräder kann also mit der Achse nach der Erfindung genauer eingestellt werden.
Nach einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Lager für das Zahnrad als Gleitlager in Form einer Beschichtung der Achsenoberfläche ausgebildet ist. Im Vergleich zu anderen Lagerbauarten kann damit der erforderliche Bauraum für das Zahnradlager reduziert werden womit die Achse robuster und damit unempfindlicher gegen Schwingungen ausgeführt werden kann. Dies wiederum wirkt sich positiv in Hinblick auf ein wenig schwankendes Zahnflankenspiel aus.
Zur einfacheren Montage und Arretierung der Achse nach erfolgter Einstellung des Zahnflankenspiels kann nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass an der Achse ein Montagelement angeordnet ist.
Dabei kann nach einer Ausführungsvariante der Erfindung auch vorgesehen werden, dass an dem Montageelement ein Axialgleitlager ausgebildet ist, um damit die Baulänge der Achse reduzieren zu können.
Nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann im zweiten Endbereich eine im Querschnitt mehreckige Vertiefung ausgebildet sein. Es ist damit ein formschlüssiger Eingriff eines Werkzeugs erzielbar, womit die Schwenkbewegung der Achse bei der Zustellung des Zahnrades zum Zwischenrad zum Einstellen des Zahnflankenspiels einfacher durchgeführt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in der Achse ein Schmiermittelkanal zur Schmiermittelversorgung des Gleitlagers angeordnet ist. Insbesondere für die Bauart des Lagers als Beschichtung kann damit die Nutzungsdauer des Gleitlagers verlängert werden, womit die positiven Effekte dieser Lagerung auf das Zahnflankenspiel länger aufrechterhalten werden können.
Ebenfalls zur Reduktion von Schwingungen und damit zur Verringerung von Zahnflankenspieländerungen kann nach einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass der zweite Endbereich als weiterer Lagerbereich der Achse ausgebildet ist.
Nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Montageelement zur Befestigung der Achse an einem Motorblock ausschließlich eine Bohrung oder mehrere Bohrungen aufweist. Es wird damit also auf Langlöcher zur Bereitstellung der Verstellbarkeit der Achse verzichtet, womit die Achse genauer montiert werden kann und diese Stellung über einen längeren Zeitraum beibehalten kann.
Dabei kann nach einer Ausführungsvariante dazu vorgesehen sein, dass in zumindest einer der Bohrungen ein Aufnahmeelement für ein Befestigungsmittel angeordnet ist. Es ist damit möglich, der Achse die verdrehgesicherte Montage der Achse an einem Motorblock zu verbessern. Zudem kann dieses Aufnahmeelement auch weitere Aufgaben übernehmen. Beispielsweise kann das Aufnahmeelement zusätzlich die Funktion eine Abstandhalters oder einer Schwingungsdämpfung oder einer entkoppelten Montage, etc., erfüllten.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Zahnradanordnung kann vorgesehen sein, dass Zähne des Zahnrades mit einer im Betrieb des Zahnrades abreibbaren Beschichtung versehen sind. Die Zahnradanordnung kann damit beide Mittel zur Zahnflankenspieleinstellung aufweisen, womit der Vorfertigungsgrad der Baugruppe erhöht werden kann.
Nach einer Ausführungsvariante des Zahnradtriebes kann weiter vorgesehen sein, dass die erste Verzahnung des ersten Zahnrades und/oder die zweite Verzahnung des zweiten Zahnrades und/oder die Zwischenradverzahnung des Zwischenrades mit einer im Betrieb des Zwischenrades abreibbaren Beschichtung versehen ist oder sind. Im Vergleich zur Schichtdicke der abreibbaren Beschichtung auf nur einem der Zahnräder kann damit die Schichtdicken der abreibbaren Beschichtung auf den Verzahnungen reduziert, z.B. halbiert, werden. Damit kann eine verbesserte Stabilität der Beschichtung für die Handhabung der Zahnräder bei der Montage erreicht werden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

1 einen Ausschnitt aus einem Zahnradtrieb eines Motors in Stirnansicht;
2 ein erstes Zahnrad des Zahnradtriebes nach 1 in Schrägansicht;
3 ein zweites Zahnrad des Zahnradtriebes nach 1 in Schrägansicht;
4 eine Achse im Längsschnitt;
5 die Achse nach 4 in einer ersten Stirnansicht;
6 die Achse nach 4 in einer zweiten Stirnansicht;
7 eine Ausführungsvariante eines Montageelementes in Schrägansicht;
8 einen Schnitt durch einen Ausschnitt aus dem Montageelement nach 7.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
In 1 ist andeutungsweise ein Motor 1 (angedeutet ist nur ein Gehäuseumriss) dargestellt. Der Moter 1 umfasst zwei bzw. generell mehrere Reihen von (im Wesentlichen baugleich ausgebildeten) Zylindern 2 (auch als Zylinderbänke bezeichenbar), in denen nicht weiter dargestellte Hubkolben angeordnet sind. In der speziell dargestellten Anordnung sind diese Reihen in einer V-Stellung zueinander angeordnet, sodass es sich um einen sogenannten V-Motor handelt. Die mehreren Reihen an Zylindern 2 können aber auch anderes zueinander angeordnet sein, beispielsweise parallel nebeneinander oder in einer gleichen Ebene.
Die Anzahl der Zylinder 2 kann je nach gewünschter Leistung unterschiedlich sein.
Den Zylindern 2 ist zumindest eine Nockenwelle zur Ansteuerung der Ventile zugeordnet. In der konkret dargestellten Ausführung des Motors 1 sind pro Zylinderreihe zwei (oben liegende) Nockenwellen angeordnet, an deren Ende jeweils ein Zahnrad 3 angeordnet ist. Die Nockenwellen sind in Zylinderköpfen 4 angeordnet. Pro Zylinderreihe ist ein Zylinderkopf 4 vorgesehen.
Die Zahnräder 3 sind Teil von Umschlingungstrieben 5, insbesondere Kettentrieben. Pro Zylinderkopf 4 ist ein Umschlingungstrieb 5 vorgesehen. Einer der Umschlingungstriebe 5 weist ein erstes Zahnrad 6 auf, der andere Umschlingungstrieb 5 weist ein zweites Zahnrad 7 auf. Das erste und das zweite Zahnrad 6, 7 sind zumindest zweispurig ausgebildet, wie dies insbesondere auch aus den 2 und 3 zu ersehen ist. Dabei ist eine Zahnradspur 8, 9 für den Eingriff des Zugmittels, wie z.B. eines Riemens, insbesondere einer Kette 10 (in der dargestellten Ausführungsvariante auch als Steuerkette bezeichenbar), vorgesehen.
Die zweite Zahnradspur 9 ist für den Eingriff in ein Zwischenrad 11 vorgesehen. Das Zwischenrad 11 ist insbesondere auf der Kurbelwelle des Motors 1 angeordnet, kann also auch als Kurbelwellenrad bezeichnet werden. Das Zwischenrad 11 ist zusammen mit dem ersten Zahnrad 6 und dem zweiten Zahnrad 7 Teil eines Zahnradtriebes 12.
Nur der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass das erste und/oder das zweite Zahnrad 6, 7 mehr als zwei Zahnradspuren 8, 9 aufweisen kann/können. Beispielsweise kann das erste Zahnrad 6 eine dritte Zahnradspur 13 aufweisen, um damit über einen weiteren Umschlingungstrieb, insbesondere eine Kette, mit einem weiteren Zahnrad 14, das beispielsweise zu einem Nebenaggregat gehört, wie z.B. einer Pumpe, verbunden zu sein.
Anstelle von mehrspurigen Zahnrädern 6, 7 können auch pro Spur Einzelzahnräder eingesetzt werden, die (direkt oder indirekt über ein weiteres Bauteil) verdrehfest miteinander verbunden sind.
Es sei weiter erwähnt, dass der Zahnradtrieb 12 geometrisch auch anders ausgeführt sein kann bzw. auch für eine anderen Anwendung als die beschrieben eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann eines der Zahnräder 6, 7 Teil eines Massenausgleichs sein.
Das erste Zahnrad 6 weist eine erste Verzahnung 15 mit ersten Zähnen 16 auf. Das zweite Zahnrad 7 weist eine zweite Verzahnung 17 mit zweiten Zähnen 18 auf. Das Zwischenrad 11 weist eine Zwischenradverzahnung 19 mit Zwischenradzähnen 20 auf. Die Zwischenradzähne 20 der Zwischenradverzahnung 19 stehen im kämmenden Eingriff mit den ersten Zähnen 16 der ersten Verzahnung 15 und gleichzeitig mit den zweiten Zähnen 18 der zweiten Verzahnung 17. Somit stehen also das erste Zahnrad 6, das zweite Zahnrad 7 und das Zwischenzahnrad 11 des Zahnradtriebes 12 in kämmenden Eingriff miteinander.
Unter anderem aus voranstehend genannten Gründen ist zwischen den Zahnflanken der ersten Zähne 16, der zweiten Zähne 18 und der Zwischenradzähne 20 ein Zahnflankenspiel, insbesondere ein Drehflankenspiel (Verdrehflankenspiel), das sich auf das Bogenstück (den Teilkreis) bezieht, um das sich ein Rad um das feststehende andere verdrehen lässt, ausgebildet.
Zur Herstellung bzw. Einstellung des Zahnflankenspiels wird eine im Betrieb abreibbare Beschichtung eingesetzt. Abreibbare Beschichtungen für diesen Zweck sind bekannt. Der Begriff „Beschichtung“ ist im Sinne dieser Beschreibung breit zu verstehen, sodass also auch Klebefolien oder generell Streifen, insbesondere selbstklebende Streifen, unter diesen Begriff fallen.
Vorzugsweise wird jedoch eine abreibbare Beschichtung auf Basis eines Polymers, insbesondere eines Polyamidimids, gegebenenfalls mit Zusatz zumindest eines Zusatzstoffes, wie z.B. eines Füllstoffes und/oder eines Festschmierstoffes, insbesondere Graphit und/oder Molybdändisulfid, eingesetzt. Es sei dazu auf die voranstehend genannten DE 199 55 474 C1 und DE 100 62 241 C2 , oder auch die AT 519887 A1 verwiesen.
Die Beschichtung kann auf allen Zahnflanken oder nur auf einem Teil der Zahnflanken, beispielsweise nur in einem Winkelbereich kleiner 360 °, in einer Drehrichtung oder in beiden Drehrichtungen aufgebracht sein. Es besteht weiter die Möglichkeit, dass die Zwischenzahnradzähne 20 der Zwischenrads 11 und/oder die ersten Zähne 16 des ersten Zahnrades 6 und/oder die zweiten Zähne 18 deszweiten Zahnrades 7 mit der abreibbaren Beschichtung versehen sind. Für den Fall, dass jeweils zwei direkt miteinander kämmende Zahnräder eine Beschichtung aufweisen, kann die Schichtdicke der Beschichtung pro Zahnrad reduziert werden.
Die Schichtdicke der Beschichtung an sich richtet sich nach der gewünschten Größe des Zahnflankenspiels. Beispielsweise kann die (Gesamt)Schichtdicke der abreibbaren Beschichtung zwischen 30 µm und 120 µm, insbesondere zwischen 50 µm und 80 µm, betragen.
Mit Gesamtschichtdicke ist dabei jene Schichtdicke der abreibbaren Beschichtung gemeint, die zwischen zwei Zahnrädern vorhanden ist, wenn diese auf Zahnflankenspiel Null gestellt sind.
Zusätzlich zur abreibbaren Beschichtung wird das Gesamtzahnflankenspiel, als das Zahnflankenspiel in der Kette ersten Zahnrad 6 - Zwischenrad 11 - zweites Zahnrad 7 über eine Achse 21 (gegebenenfalls auch als Achsstummel bezeichenbar), wie sie in den 4 bis 6 als Ausführungsbeispiel dargestellt ist, eingestellt. Dabei kann gegebenenfalls das Zahnrad des Zahnradtriebes 12, das auf der Achse 21 angeordnet ist, ebenfalls eine abreibbare Beschichtung aufweisen. Dieses Zahnrad kann aber auch ohne abreibbare Beschichtung ausgeführt sein, beispielsweise wenn die Zwischenradzähne 20 des Zwischenrad 11 eine abreibbaren Beschichtung in der entsprechenden Schichtdicke aufweisen.
Die Achse 21 wird im Zahnradtrieb 12 bevorzugt für drehbare Lagerung des ersten Zahnrades 6 und/oder des zweiten Zahnrades 7 eingesetzt, insbesondere wenn das Zwischenrad 11 ein Kurbelwellenrad ist.
Die Achse 21 weist entlang einer Längsmittelachse 22 eine Längserstreckung auf und wird von einem ersten Endbereich 23 und einem zweiten Endbereich 24 begrenzt. Die Länge der Endbereiche 23, 24 richtet sich u.a. nach den geometrischen Bedingungen und der mechanischen Belastbarkeit der Achse. Die beiden Endbereiche 23, 24 bilden die beiden Enden der Achse 21. In der dargestellten Ausführungsvariante weist die Achse auch ein Montageelement 25 auf, das die Achse 21 an sich in radialer Richtung überragt. Diese Montageelement 25 kann auch einteilig mit der Achse 21 ausgebildet sein. Der erste Endbereich 23 erstreckt sich bei der dargestellten Ausführungsvariante mit dem Montageelement 25 vom Ende der Achse bis zu diesem Montageelement 25 über eine Länge 26 in Richtung der Längsmittelachse 22. Die Achse 22 wird mit diesem ersten Endbereich 23 in einer entsprechenden Halterung, beispielswese eine Ausnehmung des Motorgehäuses oder ein Durchbruch durch das Motorgehäuse, formschlüssig aufgenommen bzw. gehalten. Insbesondere ist die Achse 21 über die gesamte Länge 26 in dieser Ausnehmung bzw. diesem Durchbruch aufgenommen. Dies soll jedoch nur als Verdeutlichung des Begriffs „Endbereich“ verstanden werden.
Der erste Endbereich 23 bildet also ein Lager für die Achse 21, beispielsweise in einem Maschinengehäuse oder einem Motorgehäuse.
Zwischen den beiden Endbereichen 23, 24, und vorzugsweise beabstandet zum ersten Endbereich 23, ist zumindest ein Lager für ein Zahnrad angeordnet. Konkret weist die dargestellte Achse 21 ein erstes Lager 27 und ein zweites Lager 28, das insbesondere beanstandet zum ersten Lager 27 angeordnet ist auf, ist also beispielsweise für die Anordnung des zweiten Zahnrades 7 vorgesehen.
Anstelle von zwei getrennten Lagern 27, 28 kann auch ein durchgehendes Lager vorgesehen sein. Weiter können auch mehr als zwei Lager 27, 28 angeordnet bzw. ausgebildet sein.
Die Lager 27, 28 dienen der drehbaren Aufnahme des zweiten Zahnrades 7 bzw. seiner Einzelzahnräder für die gewünschte Anzahl an Spuren (oder des ersten Zahnrades 6 bei entsprechender Anpassung).
Das zumindest eine Lager kann ein Kugellager oder vorzugsweise ein Gleitlager, beispielsweise eine Gleitlagerbuchse, sein. Je nach Ausbildung kann die Lagerfläche, insbesondere die Gleitfläche in Richtung auf das jeweilige Zahnrad zeigen (wenn das zumindest eine Lager 27, 28 auf der Achse 21 fixiert ist) oder in Richtung auf die Achse 21 zeigen (wenn das zumindest eine Lager 27, 28 auf dem jeweiligen Zahnrad fixiert ist). Die Gleitfläche kann also die radial äußerste oder die radial innerste Fläche des Gleitlagers bilden.
Nach einer Ausführungsvariante der Erfindung kann anstelle eines gesonderten Lagerelementes für das zumindest eine Lager 27, 28 die Achse 21 an einer Außenoberfläche 29 oder alternativ dazu die Bohrung im Zahnrad zur Aufnahme der Achse 21 mit einer reibungsmindernden Beschichtung versehen sein, beispielsweise einer metallischen Beschichtung aus einem Gleitmaterial (insbesondere einer Gleitlagerlegierung für eine Gleitschicht), oder einer aus einem Gleitlack hergestellten Polymerschicht. Derartige Gleitwerkstoffe und Gleitlacke sind aus der Gleitlagertechnik bekannt, sodass sich weitere Erörterungen erübrigen.
Die reibungsmindernde Beschichtung kann nach einer weiten Ausführungsvariante auch bis in den Bereich des Montagelementes 25 reichen und dabei ein Axiallager bilden. Das Axiallager kann aber auch anders ausgeführt sein, beispielsweise als Anlaufring oder als von dem zumindest einen Lager 27, 28 unabhängige reibungsmindernde Beschichtung.
Das Montageelement 25 kann plattenförmig ausgebildet sein und mehrere voneinander beabstandete und in einer Umfangsrichtung verteilte langlochartige Durchbrüche 30 aufweisen, durch die Verbindungsmittel, wie insbesondere Schrauben, hindurchgesteckt werden können und damit das Montageelemente 25 fixiert bzw. arretiert werden, beispielsweise auf einem Maschinen- oder Motorgehäuse. Die Durchbrüche 30 sind entlang einer Kurvenbahn (entlang eines Kreises) angeordnet.
Vergleicht man die Darstellungen der Achse 21 in 5 mit jener in 6 fällt auf, dass der erste Bereich mit einer Exzentrizität 31 ausgebildet ist. Der Mittelpunkt der Drehachse des ersten Endbereichs 23 wird dadurch in Bezug auf die Längsmittelachse 22 verschoben, sodass zwischen der Längsmittelachse 22 und der Drehachse des ersten Endbereichs 23 ein Abstand 33 in x-Richtung und ein Abstand 34 in y-Richtung ausgebildet ist. Die Größe dieser Abstände 32, 33 bzw. der Exzentrizität 31 bestimmt die Größe Verstellbarkeit der Zahnflankenspiels. Die Drehachse des ersten Endbereichs 23 ist also nicht koaxial zur Längsmittelachse 22 ausgebildet. Wird nämlich die Achse 21 gedreht, verursacht die Exzentrizität 31, die ja formschlüssig in der entsprechenden Aufnahme aufgenommen ist, wie dies voranstehend ausgeführt wurde, dass der Bereich der Achse 21, in dem das zumindest eine Lager 27, 28 angeordnet bzw. ausgebildet ist bzw. in dem das oder die Zahnräder angeordnet sind und der koaxial zur Längsmittelachse 22 ausgebildet ist, eine Verstellung des Achsabstandes in Bezug auf die Achse des weiteren Zahnrades. Beispielsweise wird damit also die Drehachse des erste Zahnrades 6 relativ zur Drehachse des Zwischenrades 11 verstellt. Die Verstellung erfolgt dabei nicht entlang einer Geraden, sondern entlang einer Kurve. Mit dieser Verstellung kann also das Zahnflankenspiel alternativ oder zusätzlich zur Einstellung mittels der abreibbaren Beschichtung eingestellt werden.
Der Verstellbarkeit der Achse 21 kann beispielsweise in einem Drehwinkel zwischen 5 ° und 90 °, insbesondere in einem Bereich von 10 ° und 30 °, erfolgen. Die Änderung des Achsabstandes kann zwischen 0,1 mm und 1 mm betragen. Diese Werte sollen aber nur als Beispiele und den Schutzumfang nicht beschränkend verstanden werden, da sie sich nach der Größe der Exzentrizität 31 richten.
Die Verdrehung der Achse 21 kann mit einem entsprechenden Werkzeug durchgeführt werden. Zur Vereinfachung dieser Verdrehung kann der zweite Endbereich mit einer im Querschnitt mehreckigen Vertiefung 34 ausgeführt sein. Die Vertiefung kann beispielsweise viereckig oder sechseckig oder achteckig, etc., ausgeführt sein. Der Querschnitt des Werkzeugs ist entsprechend daran angepasst, sodass das Werkzeug formschlüssig in die Vertiefung 34 eingeführt werden kann.
Das Montageelement 25 ist drehfest mit der Achse 21 verbunden, beispielsweise mittels Presssitz und/oder formschlüssiger Verbindung. Es kann auch einteilig mit der Achse 21 ausgeführt sein, wie dies bereits ausgeführt wurde. Anstelle der Arretierung/Fixierung der Achse 21 in einer bestimmten Stellung über das Montageelement 25, kann durch die Achse auch eine Schraube geführt sein, die mit dem angesprochenen Maschinengehäuse oder dem Motorgehäuse verschraubt wird. Andere Fixierungen der relativen Stellung der Achse 21 sind möglich.
Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Achse 21 kann vorgesehen sein, dass in der Achse 21, beispielsweise entlang der Längsmittelachse 22, ein Schmiermittelkanal 35 zur Schmiermittelversorgung des zumindest einen Lagers 27, 28, insbesondere der/des Gleitlager/s, angeordnet bzw. ausgebildet ist. Von diesem Schmiermittelkanal 35 können weitere Kanäle abzweigen, die in Austrittsöffnungen 36 für das Schmiermittel im Bereich des zumindest einen Lagers 27, 28 münden.
Die 7 zeigt eine Ausführungsvariante des Montagelements 25. Dieses kann anstelle des voranstehend beschriebenen Montageelements 25 eingesetzt werden. Es ist aber auch möglich, dass gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Achse 21 auch der zweite Endbereich 24 der Achse 21 gelagert ist. In diesem Fall kann das Montagelement 25 nach 7 auch zur Aufnahme des zweiten Endbereichs 24 ausgebildet sein.
Das, insbesondere plattenförmige, Montagelement 25 nach 7 weist zur Aufnahme des ersten oder zweiten Endbereichs 23, 24 eine Aufnahme 37 auf. Diese Aufnahme 37 kann gegebenenfalls mit einem hülsenförmigen Verstärkungselement 38 verstärkt sein. Das Verstärkungselement 38 kann mit dem Montageelement 25 mittels Presssitz und/oder Formschluss und/oder Stoffschluss, insbesondere durch Schweißen, verbunden sein. Der jeweilige Endbereich 23 oder 24 der Achse 21 wird in diesem Verstärkungselement 38 aufgenommen.
Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Achse 21 kann das Montageelement 25 nach 7 zumindest eine Bohrung 39 und keine langlochartigen Durchbrüche 30 aufweisen. Vorzugsweise sind mehrere Bohrungen 39 ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante dazu kann vorgesehen sein, dass in zumindest einer der Bohrungen 39, vorzugsweise in allen Bohrungen 39, (je) ein Aufnahmeelement 40 für ein Befestigungsmittel 41, insbesondere eine Schraube, angeordnet ist, wie dies auch aus 8 ersichtlich ist. Mit dieser zumindest einen Schraube kann das Montageelement 25 und damit gegebenenfalls auch die Achse 21 in fixiert werden.
Die Einstellung des Zahnflankenspiels zwischen dem Zwischenrad 11 und dem ersten und zweiten Zahnrad 6, 7 erfolgt einerseits über die im Betrieb abreibbare Beschichtung. Dazu wird die Verzahnung zumindest eines dieser Zahnräder mit dieser Beschichtung zumindest bereichsweise versehen und die jeweils miteinander kämmenden Zahnräder so zueinander eingestellt, dass das Zahnflankenspiel Null ist. Das gewünschte Zahnflankenspiel wird über die Schichtdicke der Beschichtung bestimmt. Während der ersten Inbetriebnahme reibt sich die Beschichtung aufgrund der mechanischen Belastung ab und das gewünschte Zahnflankenspiel entsteht. Zusätzlich dazu wird für zumindest eines der Zahnräder 6, 7 die Achse 21 eingesetzt, durch deren Verdrehung der Achsabstand der Achse 21 zur Achse des Zwischenrades 11 und damit das Zahnflankenspiel verändert und somit eingestellt werden kann.
Die Ausführungsbeispiele zeigen bzw. beschreiben mögliche Ausführungsvarianten der Achse 21, der damit gebildeten Zahnradanordnung, des Zahnradtriebes 12 und des Motors 1, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus die Achse 21, die damit gebildeten Zahnradanordnung, der Zahnradtriebes 12 und der Motors 1, nicht notwendigerweise maßstäblich dargestellt sind.
Bezugszeichenliste

1: Motor
2: Zylinder
3: Zahnrad
4: Zylinderkopf
5: Umschlingungstrieb
6: Zahnrad
7: Zahnrad
8: Zahnradspur
9: Zahnradspur
10: Kette
11: Zwischenrad
12: Zahnradtrieb
13: Zahnradspur
14: Zahnrad
15: Verzahnung
16: Zahn
17: Verzahnung
18: Zahn
19: Zwischenradverzahnung
20: Zwischenradzahn
21: Achse
22: Längsmittelachse
23: Endbereich
24: Endbereich
25: Montagelement
26: Länge
27: Lager
28: Lager
29: Außenoberfläche
30: Durchbruch
31: Exzentrizität
32: Abstand
33: Abstand
34: Vertiefung
35: Schmiermittelkanal
36: Austrittsöffnung
37: Aufnahme
38: Verstärkungselement
39: Bohrung
40: Aufnahmeelement
41: Befestigungsmittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19955474 C1 [0006, 0040]
DE 10062241 C2 [0007, 0040]
AT 519887 A1 [0040]

Claims

Achse (21) mit einer Längserstreckung entlang einer Längsmittelachse (22), wobei die Achse (21) einen ersten Endbereich (23) und einen zweiten Endbereich (24) aufweist, die einander entlang der Längsmittelachse (22) gegenüberliegen, und der erste Endbereich (23) einen Lagerbereich für die Achse (21) bildet, und mit zumindest einem Lager (27, 28) für ein Zahnrad (6, 7), das beabstandet zum ersten Endbereich (23) angeordnet oder ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Endbereich (23) bezogen auf die Längsmittelachse (22) eine Exzentrizität (31) aufweist.
Achse (21) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager für das erste oder zweite Zahnrad (6, 7) als Beschichtung einer Achsenoberfläche (29) ausgebildet ist.
Achse (21) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Achse (21) ein Montagelement (25) angeordnet ist.
Achse (21) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Montageelement (25) ein Axialgleitlager ausgebildet ist.
Achse (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Endbereich (24) eine im Querschnitt mehreckige Vertiefung (34) ausgebildet ist.
Achse (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Achse (21) ein Schmiermittelkanal (35) zur Schmiermittelversorgung des Lagers (27, 28) angeordnet ist.
Achse (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Endbereich (24) als weiterer Lagerbereich der Achse (21) ausgebildet ist.
Achse (21) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Montageelement (25) zur Befestigung der Achse an einem Motorblock ausschließlich eine Bohrung (39) oder ausschließlich mehrere Bohrungen (39) aufweist.
Achse (21) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer der Bohrungen ein Aufnahmeelement für ein Befestigungsmittel angeordnet ist.
Zahnradanordnung umfassend eine Achse (21) und ein Zahnrad, das auf der Achse (21) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (21) entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
Zahnradanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Zähne des Zahnrades mit einer im Betrieb des Zahnrades abreibbaren Beschichtung versehen sind.
Zahnradtrieb (12) umfassend ein erstes Zahnrad (6) mit einer ersten Verzahnung (15), ein zweites Zahnrad (7) mit einer zweiten Verzahnung (17) und ein Zwischenrad (11) mit einer Zwischenradverzahnung (19), wobei das Zwischenrad (11) in kämmenden Eingriff mit dem ersten und dem zweiten Zahnrad (6, 7) steht, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Zahnrad (6, 7) auf einer Achse (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 drehbar gelagert ist.
Zahnradtrieb (12) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verzahnung (15) des ersten Zahnrades (6) und/oder die zweite Verzahnung (17) des zweiten Zahnrades (7) und/oder die Zwischenradverzahnung (19) des Zwischenrades (11) mit einer im Betrieb des Zahnradtriebes (12) abreibbaren Beschichtung versehen ist oder sind.
Motor (1) mit mehreren Reihen von Zylindern (2), insbesondere V-Motor, in denen mehrere Hubkolben angeordnet sind, wobei die Hubkolben über eine Kurbelwelle mit einem Zahnradtrieb (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet das der Zahnradtrieb (12) nach Anspruch 12 oder 13 ausgebildet ist.
Verfahren zur Einstellung des Zahnflankenspiels von miteinander kämmenden Zahnrädern eines Zahnradtriebes (12), wobei der Zahnradtrieb (12) ein erstes Zahnrad (6) mit einer ersten Verzahnung (15), ein zweites Zahnrad (7) mit einer zweiten Verzahnung (17) und ein Zwischenrad (11) mit einer Zwischenradverzahnung (19) aufweist, und das Zwischenrad (11) in kämmenden Eingriff mit dem ersten und dem zweiten Zahnrad (6, 7) steht, umfassend die Schritte: - Beschichten der ersten Verzahnung (15) und/oder der zweiten Verzahnung (17) und/oder der Zwischenradverzahnung (19) mit einer im Betrieb der Zahnradanordnung (12) abreibbaren Beschichtung, - Herstellen des kämmenden Eingriffs der Zwischenradverzahnung (19) mit der ersten Verzahnung (15) des ersten Zahnrades (6) und Einstellen des Zahnflankenspiels zwischen der Zwischenradverzahnung (19) und der ersten Verzahnung (15) auf Null - Anordnen des zweiten Zahnrades (7) auf einer Achse (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, - Herstellen des kämmenden Eingriffs der zweiten Verzahnung (17) des zweiten Zahnrades (7) mit der Zwischenradverzahnung (19) - Einstellen des Zahnflankenspiels zwischen der Zwischenradverzahnung (19) und der zweiten Verzahnung (17) auf einen vordefinieren Wert durch Verdrehen der Achse (21), auf dem das zweite Zahnrad (7) angeordnet ist, und Feststellen der Achse (21) nach Erreichen des vordefinierbaren Wertes des Zahnflankenspiels, - Antreiben des Zahnradtriebs (12), sodass sich die abreibbare Beschichtung der ersten Verzahnung (15) und/oder der zweiten Verzahnung (17) und/oder der Zwischenradverzahnung (19) zumindest teilweise abreibt.