DE10307349A1

DE10307349A1 - Geberrad

Info

Publication number: DE10307349A1
Application number: DE2003107349
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Heise; Walter Axer; Bruno Kravetz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-09-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Geberrad, insbesondere Kubelwellengeberrad einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einer Geberradverzahnung, welche Lücken (12) und Zähne (10) aufweist. Hierbei ist ein Profil (13) der Geberradverzahnung im Stirnschnitt in einem vorbestimmten Bereich (18, 20) von Flanken (14) der Zähne (10) als Evolvente (30) ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Geberrad, insbesondere Kurbelwellengeberrad einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einer Geberradverzahnung, welche Lücken und Zähne aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Geberrades, insbesondere eines Kurbelwellengeberrades einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einer Geberradverzahnung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Aus der EP 0 190 513 B1 ist ein Kurbelwellengeberrad für eine Brennkraftmaschine mit einer durch eine Referenzlücke unterbrochenen, regelmäßigen Verteilung von aufeinanderfolgenden Zähnen und Lücken auf dessen Umfang bekannt. Beabstandet von diesem gezahnten Umfang ist ein Magnetsensor zur Erkennung der Referenzlücke angeordnet.

Aus DE 296 10 364 U1 ist ein rechteckförmiges Zahnprofil für ein Kurbelwellengeberrad bekannt. Derartige Kurbelwellengeberräder werden als Stanzteile mit parallelen Lücken und rechteckigen Zahnfüßen hergestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kurbelwellengeberrad der oben genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches in einem alternativen Verfahren aus dem Vollen herstellbar ist und gleichzeitig ein Zahnprofil aufweist, welches möglichst nahe einem Zahnprofil eines gestanzten Kurbelwellengeberrades entspricht. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen dieses Kurbelwellengeberrades aus dem Vollen zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Geberrad der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 7 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Dazu ist es bei einem Geberrad der o.g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Profil der Geberradverzahnung im Stirnschnitt in einem vorbestimmten Bereich von Flanken der Zähne als Evolvente ausgebildet ist.

Dies hat den Vorteil, daß die Geberradverzahnung aus dem Vollen hergestellt werden kann, ohne dabei eine kurbelwellenseitig benachbarte Störkontur des Geberrades zu beschädigen. Gleichzeitig wird ein Profil der Geberradverzahnung erzielt, welches die Forderung nach einem guten elektrischen Signal eines diese Geberradverzahnung abtastenden Sensors erfüllt. Zusätzlich wird eine kostengünstige Herstellung unter Serienbedingungen mit guter Qualitätssicherung erzielt.

Eine Geberradverzahnung mit einer Geometrie, welche möglichst nah einer Geometrie eines Stanzteils mit parallelen Lücken und rechteckigen Zahnfüßen entspricht, erzielt man dadurch, daß die Evolvente als entartetes Evolventenprofil ausgebildet ist. Die hierdurch sich einstellenden steilen Flanken am Zahnkopf ergeben ein klares Signal eines die Geberradverzahnung abtastenden Sensors.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Profil der Geberradverzahnung im Stirnschnitt an jeder Flanke der Zähne an einem ersten Punkt DK einen Kopfkreisdurchmesser und an einem zweiten Punkt DR einen Fuß-Formkreisdurchmesser auf, wobei die Evolvente jeweils zwischen dem Punkt DK und dem Punkt DR ausgebildet ist.

Das Profil der Geberradverzahnung im Stirnschnitt weist beispielsweise folgende Parameter auf: Zähnezahl 60, Modul 2,57 mm, Eingriffswinkel 17°, Teilkreisdurchmesser 154,2 mm, Grundkreisdurchmesser 147,4622 mm, Profilverschiebung XM Dim. –3,57 mm, Kopfkreisdurchmesser DK 150 mm, Fuß-Formkreisdurchmesser DR 148,328 mm und Fußkreisdurchmesser DF 144 mm.

Ferner ist es bei einem Verfahren der o.g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Geberradverzahnung in einem Wälzstoßverfahren mit einem Profil der Geberradverzahnung im Stirnschnitt mit einer Evolvente in einem vorbestimmten Bereich von Flanken der Zähne hergestellt wird.

Dies hat den Vorteil, daß die Geberradverzahnung aus dem Vollen hergestellt werden kann, ohne dabei eine kurbelwellenseitig benachbarte Störkontur des Geberrades zu beschädigen. Gleichzeitig wird ein Profil der Geberradverzahnung erzielt, welches die Forderung nach einem guten elektrischen Signal eines diese Geberradverzahnung abtastenden Sensors erfüllt. Zusätzlich wird eine kostengünstige Herstellung mit guter Qualitätssicherung erzielt.

Eine Geberradverzahnung mit einer Geometrie, welche möglichst nah einer Geometrie eines Stanzteils mit parallelen Lücken und rechteckigen Zahnfüßen entspricht, erzielt man dadurch, daß die Evolvente als entartetes Evolventenprofil ausgebildet wird. Die hierdurch sich einstellenden steilen Flanken am Zahnkopf ergeben ein klares Signal eines die Geberradverzahnung abtastenden Sensors.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Profil der Geberradverzahnung im Stirnschnitt an jeder Flanke der Zähne an einem ersten Punkt DK mit einem Kopfkreisdurchmesser und an einem zweiten Punkt DR mit einem Fuß-Formkreisdurchmesser und die Evolvente jeweils zwischen dem Punkt DK und dem Punkt DR ausgebildet.

Das Profil der Geberradverzahnung wird im Stirnschnitt beispielsweise mit folgenden Parameter ausgebildet: Zähnezahl 60, Modul 2,57 mm, Eingriffswinkel 17°, Teilkreisdurchmesser 154,2 mm, Grundkreisdurchmesser 147,4622 mm, Profilverschiebung XM Dim. –3,57 mm, Kopfkreisdurchmesser DK 150 mm, Fuß-Formkreisdurchmesser DR 148,328 mm und Fußkreisdurchmesser DF 144 mm.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen 1 einen Abschnitt eines Profils einer erfindungsgemäß ausgestalteten Geberradverzahnung im Stirnschnitt des Geberrades.
Der in der einzigen 1 im Stirnschnitt eines erfindungsgemäßen Geberrades dargestellte Abschnitt einer bevorzugten Ausführungsform eines Profils 13 einer Geberradverzahnung weist einen Zahn 10 und zwei Lücken 12 auf, die je zur Hälfte zu dem dargestellten Abschnitt gehören. Das vollständige Profil 13 der Geberradverzahnung ergibt sich aus einer zyklischen Aneinanderreihung dieses in der einzigen 1 dargestellten Profilabschnittes um einen Umfang des Geberrades herum.
Das Profil 13 der Geberradverzahnung weist Flankenabschnitte 14 des Zahnes 10, einen Punkt DF 16 mit einem Grundkreisdurchmesser, einen Punkt DR 18 mit einem Fuß-Formkreisdurchmesser und einen Punkt DK 20 mit einem Kopfkreisdurchmesser auf. Eine Zahnmittellinie 22 kennzeichnet eine Senkrechte zum Profil 13 an einer Zahnmitte und eine Lückenmittellinie 24 kennzeichnet eine Senkrechte zum Profil 13 an einer Lückenmitte. Der Punkt DF 16 ist der Schnittpunkt des Profils 13 mit der Lückenmittellinie 24. Erfindungsgemäß ist das Profil an den Flankenabschnitten 14 des Zahnes 10 zwischen den Punkten DR 18 und DK 20 als Evolvente 30 ausgebildet. Dieser Bereich bzw. Abschnitt zwischen DK 20 und DR 18 ist sehr kurz und die evolventische Flanke 30 sehr steil, was als "entartetes" Evolventen- bzw. Zahnprofil bezeichnet wird. Die Zahnlücke 12 umfaßt im wesentlichen eine Fußausrundung, d.h. den Bereich bzw. Profilabschnitt zwischen DR 18 bis DF 16.
Durch den evolventischen Bereich bzw. Profilabschnitt 30 zwischen DR 18 und DK 20 ist es möglich, das Profil 13 unter Serienbedingungen prozeßsicher mittels eines Wälzverfahrens herzustellen. Dies wäre mit einem herkömmlichen Profil, wie es sich aus einer Stanzbearbeitung ergibt, nicht möglich. Trotzdem ist das erfindungsgemäß ausgebildete Profil 13 mit dem evolventischen Abschnitt 30 sehr ähnlich dem herkömmlichen Stanzprofil für die Geberradverzahnung.
Nach DIN3960 hätte die erfindungsgemäße Verzahnung folgende Parameter: Zahnhöhe, 5,7825 mm (2,25*Modul), eine aktive Höhe mit evolventischem Profil von 5,14 mm (2*Modul), d.h. die Höhe der Fußausrundung wäre 0,64 mm. Das "entartete" Zahnprofil hat eine Zahnhöhe von 3 mm und eine aktive Höhe mit evolventischem Profil 30 von 0,84 mm, d.h. die Höhe der Fußausrundung ist 2,16 mm. Zudem ist der Zahn noch 3,57 mm in Richtung Grundkreis verschoben (negative Profilverschiebung).
Eine Koordinatendarstellung des erfindungsgemäßen Profils 13 im Stirnschnitt bezogen auf Mitte Zahn 10 geht von einem Ursprung X = 0, Y = 0 bei einem Punkt 26 aus, d.h. dem Schnittpunkt des Profils 13 mit der Zahnmittellinie 22. Die X-Koordinate ist in der einzigen 1 senkrecht zur Zahnmittellinie 22 und ausgehend von dieser, d.h. in der einzigen 1 in horizontaler Richtung, und die Y-Koordinate ist parallel zur Zahnmittellinie 22, d.h. in der einzigen 1 in vertikaler Richtung mit positiven Werten in Abwärtsrichtung gemessen. Eine Koordinatendarstellung lautet dann wie folgt:
Eine Koordinatendarstellung des erfindungsgemäßen Profils 13 im Stirnschnitt bezogen auf Mitte Lücke 12 geht von einem Ursprung X = 0, Y = 0 bei einem Punkt 28 aus. Dies ist der Schnittpunkt der Lückenmittellinie 24 mit einer Linie 32, welche senkrecht zur Lückenmittellinie 24 durch den Punkt 26 (Zahnmitte) verläuft. Die X-Koordinate ist in der einzigen 1 senkrecht zur Lückenmittellinie 24 sowie ausgehend von dieser und die Y-Koordinate ist parallel zur Zahnmittellinie 22 gemessen, d.h. in der einzigen 1 in vertikaler Richtung mit positiven Werten in Aufwärtsrichtung. Eine Koordinatendarstellung lautet dann wie folgt:
Die Vermessung der neuartig hergestellten Geometrie wird als Evolventenverzahnung durchgeführt. Alle geometrischen Bedingungen, wie beispielsweise Breite der Zähne und der Lücken, müssen nicht direkt gemessen werden, sondern werden über die Verzahnung (Zweikugelmaß/Toleranzen) gesteuert.

Claims

Geberrad, insbesondere Kurbelwellengeberrad einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einer Geberradverzahnung, welche Lücken (12) und Zähne (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Profil (13) der Geberradverzahnung im Stirnschnitt in einem vorbestimmten Bereich (18, 20) von Flanken (14) der Zähne (10) als Evolvente (30) ausgebildet ist.
Geberrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Evolvente (30) als entartetes Evolventenprofil ausgebildet ist.
Geberrad nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (13) der Geberradverzahnung im Stirnschnitt an jeder Flanke (14) der Zähne (10) an einem ersten Punkt DK (20) einen Kopfkreisdurchmesser und an einem zweiten Punkt DR (18) einen Fuß-Formkreisdurchmesser aufweist, wobei die Evolvente (30) jeweils zwischen dem Punkt DK (20) und dem Punkt DR (18) ausgebildet ist.
Geberrad nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (13) der Geberradverzahnung im Stirnschnitt folgende Parameter aufweist, Zähnezahl 60, Modul 2,57 mm, Eingriffswinkel 17°, Teilkreisdurchmesser 154,2 mm, Grundkreisdurchmesser 147,4622 mm, Profilverschiebung XM DIM. –3,57 mm, Kopfkreisdurchmesser DK 150 mm, Fuß-Formkreisdurchmesser DR 148,328 mm und Fußkreisdurchmesser DF 144 mm.
Geberrad nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (13) der Geberradverzahnung im Stirnschnitt folgende Koordinaten bezogen auf eine Mitte eines Zahnes (10) aufweist:
Geberrad nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Geberradverzahnung im Stirnschnitt folgende Koordinaten bezogen auf eine Mitte einer Lücke (12) aufweist:
Verfahren zum Herstellen eines Geberrades, insbesondere eines Kurbelwellengeberrades einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einer Geberradverzahnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Geberradverzahnung in einem Wälzstoßverfahren mit einem Profil der Geberradverzahnung im Stirnschnitt mit einer Evolvente in einem vorbestimmten Bereich von Flanken der Zähne hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Evolvente als entartetes Evolventenprofil ausgebildet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Geberradverzahnung im Stirnschnitt an jeder Flanke der Zähne an einem ersten Punkt DK mit einem Kopfkreisdurchmesser und an einem zweiten Punkt DR mit einem Fuß-Formkreisdurchmesser und die Evolvente jeweils zwischen dem Punkt DK und dem Punkt DR ausgebildet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Geberradverzahnung im Stirnschnitt mit folgenden Parameter ausgebildet wird, Zähnezahl 60, Modul 2,57 mm, Eingriffswinkel 17°, Teilkreisdurchmesser 154,2 mm, Grundkreisdurchmesser 147,4622 mm, Profilverschiebung XM Dim. –3,57 mm, Kopfkreisdurchmesser DK 150 mm, Fuß-Formkreisdurchmesser DR 148,328 mm und Fußkreisdurchmesser DF 144 mm.
Geberrad nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Geberradverzahnung im Stirnschnitt mit folgenden Koordinaten bezogen auf eine Mitte eines Zahnes ausgebildet wird:
Geberrad nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Geberradverzahnung im Stirnschnitt mit folgenden Koordinaten bezogen auf eine Mitte einer Lücke ausgebildet wird: