DE19955474C1 - Verfahren zur Einstellung eines Zahnflankenspiels in einem Zahnrad-Getriebe, insbesondere für Ausgleichswellen von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Abstract

Für ein Getriebe, insbesondere für Ausgleichswellen von Brennkraftmaschinen, mit einem zur Einstellung eines Zahnflankenspiels achsparallel verschiebbaren Zahnrad wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine zwischen Zahnflanken ineinandergreifender Zähne der kämmenden Zahnräder entfernbar angeordnete Zwischenlage der Einstellung des Zahnflankenspiels dient, wobei mittels des mit einer vorbestimmten Kraft zu einem anderen Zahnrad verschiebbaren Zahnrades die Zwischenlage spielfrei zwischen korrespondierenden Zahnflanken der Zahnräder angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf ein Verfahren zur Einstellung eines Zahnflankenspiels in einem Zahnrad-Getriebe, ins­ besondere für Ausgleichswellen von Brennkraftmaschinen, 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 Zahn­ flanken ineinandergreifender Zähne der kämmenden Zahnräder entfernbar ange­ ordnete Zwischenlage verwendet wird.

Bekanntlich dient das Zahnflankenspiel, insbesondere als Verdrehflankenspiel, der Ausbildung einer hydrodynamischen Schmierung, des Ausgleiches von Maß­ änderungen durch Temperatureinflüsse sowie des Ausgleiches einer Zahndeforma­ tion durch die Beanspruchung sowie für den Ausgleich von Fertigungs- und Mon­ tagefehlern.

So ist beispielsweise aus der DE-B 11 80 596 ein Getriebe mit einer Vorrichtung zum Einstellen des Zahnspiels bekannt, bei dem kegelig ausgebildete Zahnräder in Abhängigkeit bestimmter Parameter des Getriebes gegeneinander axial verschoben werden und somit das Zahnspiel in Abhängigkeit beispielsweise der Drehzahl, der Temperatur oder der Belastung einstellbar ist.

Bei einer weiteren Flanken-Spieleinstellung an Stirnradzahngetrieben mit axial ver­ schiebbaren Rädern ist gemäß der DE-OS 20 20 722 vorgesehen, die Zähne keil­ förmig zu gestalten, so dass mit einer Axialverschiebung eines Rades das Flanken­ spiel eingestellt wird.

Ferner ist aus der DE-PS 883 379 ein Zahnstangen-Zahnradsegment-Getriebe be­ kannt, bei dem zur Vermeidung eines Zahnflankenspiels in einer der Endstellungen zumindest in einer Zahnflanke eine zahnflankenähnliche Zwischenlage vorgesehen wird zur Beseitigung des Zahnflankenspiels.

Weiter ist aus dem DE-Fachbuch "Maschinenelemente", Band II, 2. Auflage, von Niemann und Winter auf Seite 365 unten über spielarme Zahnradgetriebe ausge­ führt, dass durch Verkupfern der Zähne eines Zahnrades sich das Flankenspiel praktisch auf Null bringen lässt.

Schließlich ist als häufiger Vorschlag für eine Zahnflanken-Spieleinstellung bei­ spielsweise gemäß der DE-PS 650 754 bekannt, eine der Wellen der miteinander kämmenden Zahnräder in einer verstellbaren Exzenterbuchse zu lagern, die bei Erzielung des gewünschten Flankenspiels relativ zum Gehäuse fixiert wird.

Exzenter-Elemente dienen schließlich auch bei einem Getriebe für Ausgleichswellen einer Brennkraftmaschine gemäß der DE 197 50 286 A1. Hierbei ist zur Zahn­ flanken-Spieleinstellung zwischen einem ersten, kurbelwellenseitigen Zahnrad und einem in einem Lagerrahmen der Ausgleichswellen gelagerten, mit einem Antriebs­ rad der Ausgleichswellen bereits kämmenden Zwischenrad bzw. zweiten Rad vor­ gesehen, dass der Lagerrahmen mittels der Exzenter-Elemente relativ zum übrigen Maschinengehäuse zur Zahnflanken-Spieleinstellung verschiebbar und fixierbar angeordnet ist. Mit dieser Anordnung kann das Zahnflankenspiel nur zwischen zwei Zahnrädern eingestellt werden.

Schlussendlich ist in der DE-Z "Dampf 20, Modell-Spezial, Neckar-Verlag GmbH, Klosterring 1, Villingen-Schwennigen, ISBN 3-7883-0609-2, auf Seite 61 ein Verfah­ ren zur Einstellung eines Zahnflankenspiels in einem Zahnrad-Getriebe beschrie­ ben, wonach das Zahnspiel zwischen einem drehbar gelagerten ersten Zahnrad und einem zunächst lose zugeordneten zweiten Zahnrad mittels eines zwischen Zahnflanken ineinandergreifender Zähne der beiden Zahnräder eingebrachten, dünnen Kartonstreifen festgelegt wird, wobei mittels dieser Zahnspieleinstellung auch erst die Lage der Drehachse des zunächst losen, zweiten Zahnrades bestimmt wird.

Anstelle des Kartonstreifens ist als entfernbare Zwischenlage auch ein als Prä­ zisions-Lehrenband ausgebildetes Metall-Folienband verwendbar, beschrieben auf Seite 338 des Hoffmann Qualitätswerkzeuge-Kataloges 1981 der Firma Hoffmann GmbH & Co. KG, München, Haberlandstraße 55. Denkbar ist ferner auch ein Kunststoff-Folienstreifen.

Die zum Stand der Technik genannten Mittel als entfernbare Zwischenlagen für ein Verfahren zur Zahnspieleinstellung sind in der Handhabung in einem Getriebe um­ ständlich und zeitaufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein gattungsgemäßes Verfahren zur Einstellung eines Zahnflankenspiels in einem Zahnrad-Getriebe eine vereinfachte Einstellung des Zahnflankenspiels aufzuzeigen ohne Messen des Flankenspiels bei gezieltem radialem Verschieben einer Radwelle einerseits und ohne einer aufwen­ digen mechanischen Vorrichtung andererseits.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass als Zwischen­ lage zumindest bei einem der Zahnräder vor dessen Montage eine die Zahnflanken vorbestimmter Zähne bedeckende, am gewählten Zahnrad fixierte Auflage ange­ ordnet wird, und dass das Zahnrad mit fixiert angeordneter Zwischenlage bei der Montage mit einer vorbestimmten Kraft mit korrespondierenden Zahnflanken des anderen Zahnrades in spielfreiem Eingriff gebracht wird, wobei die Zwischenlage nach Zahnspieleinstellung der Zahnräder durch laufbedingten Abrieb oder durch gezielte mechanische Abnahme der Auflage entfernt wird.

Mit der Erfindung ist in vorteilhafter Weise eine vereinfachte Handhabung bei einer Zahnspieleinstellung in einem Zahnrad-Getriebe erzielt. Weiter können in vorteil­ hafter Weise Zahnrad-Paarungen eines Getriebes flankenspielorientiert justiert werden.

Gemäß einer in den Unteransprüchen angegebenen, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Zwischenlage als Auflage eines galvanisch abgeschiedenen Festschmierstoffes ausgebildet, der während des Betriebes des Getriebes abgerie­ ben wird. Mit dem vollständigen Abrieb des auf allen Zähnen eines Zahnrades als Auflage angeordneten Festschmierstoffes ist das gewünschte Zahnspiel bzw. Ver­ drehflankenspiel erreicht.

Weiter kann eine als Zwischenlage dienende Auflage als ein Formteil aus einer Kunststoff- oder einer Elastomer- oder einer Metall-Folie oder aus einem Draht­ gewebe gestaltet werden.

Die Dicke der jeweiligen Auflage bzw. Zwischenlage, in einer Zahnlücke zweiseitig oder einseitig vorgesehen, ist vorzugsweise so gewählt, dass ein Gesamt-Verdreh­ flankenspiel von 20 µm-120 µm erzielt wird.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Beispielen beschrie­ ben. Es zeigt

Fig. 1 ein Getriebe für Ausgleichswellen einer Brennkraftmaschine mit einer Festschmierstoff-Auflage als Zwischenlage zwischen kämmenden Zahnrädern, und

Fig. 2 ein Getriebe für Ausgleichswellen einer Brennkraftmaschine mit einer als Formteil aus einer Folie oder einem Drahtgewebe gebildeten Zwi­ schenlage.

Ein Getriebe 1 für eine Ausgleichswellen-Vorrichtung 2 einer nicht näher darge­ stellten Brennkraftmaschine umfasst ein erstes, um eine gehäusefeste Achse drehbares Zahnrad 3 auf einer Kurbelwelle 4 der Brennkraftmaschine. Mit dem Kurbel­ wellen-Zahnrad 3 kämmt ein zweites Zahnrad 5, das zum Antrieb einer bei der Montage begrenzt verschiebbaren und anschließend mittels Schraubbolzen 6 fest­ stellbaren Pumpe 7 dient. Wie aus der Fig. 1 weiter ersichtlich, dient das zweite Zahnrad 5 als Zwischenrad für ein drittes Zahnrad 8 zum Antrieb nicht aufgezeigter Ausgleichswellen in der Ausgleichswellen-Vorrichtung 2.

Zur Einstellung eines Zahnflankenspiels zwischen den drei miteinander kämmenden Zahnrädern 3, 5 und 8 dient eine zwischen Zahnflanken ineinandergreifender Zähne dieser kämmenden Zahnräder 3, 5, 8 entfernbar angeordnete Zwischenlage 9.

Zur Erzielung eines vereinfachten Verfahrens zur Einstellung des Zahnflankenspiels im Getriebe 1 wird als Zwischenlage 9 zumindest bei dem Zahnrad 5 vor dessen Montage eine die Zahnflanken vorbestimmter Zähne bedeckende, am gewählten Zahnrad 5 fixierte Auflage angeordnet, wobei das Zahnrad 5 mit fixiert angeordneter Zwischenlage 9 bei der Montage mit einer vorbestimmten Kraft mit korrespondie­ renden Zahnflanken der anderen Zahnräder 3 und 8 in spielfreiem Eingriff gebracht wird, und schließlich die Zwischenlage 9 nach Zahnspieleinstellung der Zahnräder 5 und 3 sowie 5 und 8 entweder durch laufbedingten Abrieb oder durch eine gezielte mechanische Abnahme der Auflage entfernt wird.

Für das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt ein Festschmierstoff auf allen Zähnen zumindest des Zahnrades 5 galvanisch zur Erzielung einer einheitlichen Dicke der Zwischenlage 9 als Auflage abgeschieden, die beim Betrieb des Getrie­ bes 1 abgerieben wird zur Erzeugung des gewünschten Zahnspiels.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann anstelle der aus einem Festschmierstoff gebilde­ ten Auflage bzw. Zwischenlage 9 diese auch als ein am Zahnrad 5 fixiertes Formteil 12 ausgebildet werden, wobei das Formteil 12 aus einer Kunststoff- oder Elasto­ mer- oder aus einer Metall-Folie oder schließlich aus einem Drahtgewebe gebildet werden kann. Dieses Formteil 12 wird nach einer Zahnspieleinstellung von Hand oder von einem Roboter entfernt.

Für die als jeweilige Auflagen beschriebenen Zwischenlagen 9 weist die auf beiden Flanken eines Zahnes bzw. auf gegenüberliegenden Flanken einer Zahnlücke auf­ liegende Zwischenlage 9 jeweils eine bevorzugte Materialstärke von 10 µm-60 µm für ein Gesamt-Verdrehflankenspiel von 20 µm-120 µm auf. Diese angegebenen Dickenmaße verstehen sich insbesondere in den Eingriffspunkten auf dem Teilkreis der Zahnräder 3, 5, 8, wobei diese Dickenmaße mittels einer auf die leicht gelöste Pumpe 7 seitlich angreifenden Kraft-Vorrichtung mit der Federvorspannung 10 er­ zielt werden.

Zur Steigerung der Einstellgenauigkeit ist bei schräg verzahnten Stirnradgetriebe 1 zusätzlich eine axial gerichtete Kraftkomponente 10' auf die noch gelöst angeord­ nete Pumpe 7 einwirkend vorgesehen.

Zur Erzielung eines Null-Flankenspiels bei eingebrachter jeweiliger Zwischenlage 9 werden die Zahnräder 3, 5, 8 geringfügig hin- und hergedreht und nach Fixierung der Pumpe 7 mittels der Schraubeinrichtungen 6 die jeweilige Zwischenlage 9 aus dem Stirnradgetriebe 1 herausgedreht zur händischen oder maschinellen Entfer­ nung oder beim Betrieb des Getriebes 1 durch Abrieb entfernt.

Im Rahmen der Erfindung kann das zweite Zahnrad 5 auch in einem achsparallel verschiebbaren, nicht gezeigten Lagerschild gelagert sein.

Claims (7)

1. Verfahren zur Einstellung eines Zahnflankenspiels in einem Zahnrad-Ge­ triebe, insbesondere für Ausgleichswellen von Brennkraftmaschinen,

• - wobei mindestens einem um eine gehäusefeste Achse drehbaren ersten Zahnrad (3) bei der Montage mit Einstellung eines Zahn­ flankenspiels ein zweites Zahnrad (5) achsparallel verschiebbar zugeführt wird, und
• - zur Einstellung des Zahnflankenspiels eine zwischen Zahnflanken in­ einandergreifender Zähne der kämmenden Zahnräder (3, 5, 8) ent­ fernbar angeordnete Zwischenlage (9) verwendet wird,

dadurch gekennzeichnet,

• - dass als Zwischenlage (9) zumindest bei einem der Zahnräder (3, 5, 8) vor dessen Montage eine die Zahnflanken vorbestimmter Zähne bedeckende, am gewählten Zahnrad (5) fixierte Auflage angeordnet wird, und
• - dass das Zahnrad (5) mit fixiert angeordneter Auflage bzw. Zwischenlage (9) bei der Montage mit einer vorbestimmten Kraft mit korrespondierenden Zahnflanken des anderen Zahnrades (3, 8) in spielfreien Eingriff gebracht wird, wobei
• - die Zwischenlage (9) nach Zahnspieleinstellung der Zahnräder (5 und 3; 5 und 8) durch laufbedingten Abrieb der Auflage oder durch eine gezielte mechanische Abnahme entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischen­ lage (9) als Auflage auf den Zähnen zumindest eines der Zahnräder (3, 5, 8) aus einem Festschmierstoff gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die als Zwi­ schenlage (9) dienende Auflage zumindest auf einem der Zahnräder (3, 5, 8) galvanisch abgeschieden wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als Zwi­ schenlage (9) dienende Auflage als ein Formteil (12) aus einer Kunststoff- oder einer Elastomer- oder einer Metall-Folie oder aus einem Drahtgewebe gestaltet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die als Zwischenlage (9) dienende Auflage auf beiden Flanken eines Zahnes bzw. auf gegenüberliegenden Flanken einer Zahnlücke jeweils in einer Materialstärke von 10 µm-60 µm aufgetragen wird für ein Gesamt-Zahn­ flankenspiel von 20 µm-120 µm.

6. Getriebe mit einem nach einem oder mehreren der Verfahrens-Ansprüche 1 bis 5 behandelten Zahnrad, dadurch gekennzeichnet,

• - dass zwischen dem ersten Kurbelwellen-Zahnrad (3) und einem drit­ ten Zahnrad (8) für Ausgleichswellen einer Brennkraftmaschine das zweite, eine bei der Montage begrenzt verschiebbare und an­ schließend feststellbare Pumpe (7) antreibende Zahnrad (5) als Zwi­ schenrad dient, wobei
• - die jeweilige Zwischenlage (9) über zwei Kämmbereiche des Stirnradgetriebes (1) mindestens angeordnet/ausgebildet ist, und
• - dass das Zwischenrad (5) über eine an der Pumpe (7) seitlich angrei­ fende Kraft-Vorrichtung (z. B. Feder 10) in spielfreiem Kämmeingriff zur Einstellung des Zahnflankenspiels mit dem ersten und dem drit­ ten Zahnrad (3, 8) gebracht ist.

7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei schräg ver­ zahntem Stirnradgetriebe (1) zusätzlich eine axial gerichtete Kraft-Kompo­ nente (10') auf die Pumpe (7) einwirkt.