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Anordnung mit zumindest einem Paar in ge-
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genseitigem Eingriff stehender Getrieberäder und einer Stoßdämpfung
für diese Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit zumindest einem Paar in gegenseitigem
Eingriff stehender, auf jeweils einer Welle angeordneter Getrieberäder der Gattung,
bei denen außer in Umfangsrichtung auch in axialer Richtung Kraftkomponenten auftreten
und die æ11Xnndest im Bereich ihres gegenseitigen Eingriffs zu ihren Achsen parallele
Mantellinien besitzen. Getrieberäder dieser Gattung sind schrägverzahnte Stirnräder
und Schraubenräder.
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In einer Reihe von Anwendungsfällen derartiger Getrieberäder, beispielsweise
im Rahmen eines Ölpumpenantriebs für Eraftfahrzeugmotoren, treten Drehmomentstöße
auf, die infolge der dann erhöhten Pressung an den Zahnflanken der miteinander in
Eingriff stehenden Getrieberäder zu einer Verringerung der Lebensdauer derselben
führen können.
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Die DAS 2 138 134, F16h, 1/26, beschreibt im einzelnen ein Eegelradgetriebe,
bei dem zum Auffangen von Stoßbelastungen die
unter einem der Kegelräder
liegende Welle ein Torsionsfederwellenstück enthält, das von einem Dämpfungskörper
umgeben ist.
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Hier wird in konstruktiv aufwendiger Weise also eine federnde Nachgiebigkeit
in Umfangsrichtung' erzielt.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Stoßdämpfung
bei einer mit Getrieberädern speziell der Gattung ausgerilsteten Anordnung zu schaffen,
bei der die Getrieberäder zumindest im Bereich ihres gegenseitigen Eingriffs zu
ihren Achsen parallele Mantellinien besitzen. Die erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Getrieberäder in Richtung
der axialen Kraftkomponente bei Stößen gegen die Rückstellkraft zumindest einer
Anlauffeder verschiebbar angeordnet ist.
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Während also die aus der zitierten DAS bekannte Konstruktion durch
Vorsehen eines Uorsionsfederwellenstücks eine federnde Nachgiebigkeit speziell in
Umfangsrichtung vorsieht, verwendet die Erfindung eine federnde Nachgiebigkeit in
axialer Richtung, die sich in konstruktiv sehr einfacher Weise durch Vorsehen einer
oder mehrerer, als Schrauben- oder Tellerfedern ausgebildeter Anlauffedern realisieren
läßt, ohne daß im einzelnen in den Getriebeaufbau eingegriffen werden muß. Beispielsweise
kann das entsprechende Getrieberad bei der Erfindung nach wie vor fest mit der ihm
zugeordneten Welle verbunden sein; dann wird man die Welle durch die erwähnte Anlauffeder
abstützen; die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht jedoch vor> daß
das Getrieberad auf der zugeordneten Welle verschiebbar, aber selbstverständlich
drehfest, angeordnet ist.und direkt durch die Feder abgestützt wird.
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Die Erfindung nutzt die nur bei Getrieberädern der ihr zugrundeliegenden
Gattung, nicht aber bei Kegelrädern vorhandene Tatsache
aus, daß
bei Getrieberädern der definierten Gattung axiale Verschiebungen möglich sind, ohne
daß sich die Eingriffsverhältnisse zwischen den beiden'Getrieberädern ändern. Würde
man bei einem Kegelradgetriebe eine axiale federnde Nachgiebigkeit eines der beiden
Getrieberäder vorsehen, so kämen die zusammenwirkenden Zähne der beiden Räder mehr
und mehr außer Eingriff, zumindest würde das Spiel zwischen ihnen zunehmen. Aus
diesem Grund müßte die Anlauffeder, wollte man die erfindungsgemäße Lösung bei einem
Kegelradgetriebe einsetzen, sehr steif ausgelegt sein, da nur sehr kleine axiale
Verschiebungen zulässig sind. Demgegenüber bietet die Erfindung ohne Beeinträchtigung
der Eingriffsverhältnisse zwischen den beiden miteinander kämmenden Rädern die Möglichkeit,
je nach den gegebenen Verhältnissen Anlauffedern mit linearer, progressiver oder
degressiver Kennlinie in beliebigen Kombinationen einzusetzen.
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Auch dies unterscheidet die Erfindung von dem Eegelraddifferentialgetriebe
nach der DAS 1 213 686, 47h, 7, bei dem zwar sich gegenüberliegende Kegelräder eines
Paares in axialer Richtung verschiebbar gegen d.e Wir'-ang von Tellerfedern auf
den ihnen zugeordneten Wellen angeordnet sind, zwischen diesen Tellerfedern einerseits
und dem jeweiligen Kegelrad andererseits sich aber Reibungskupplungen befinden,
deren Anpreßkraft in Abhängigkeit von den auftretenden axialen Kräften verändert
werden soll. Im Einblick darauf, daß jede axiale Verschiebung des Kegelrades zu
einer Änderung der Eingriffsverhältnisse führt, sieht der Fachmann hierin keine
Konstruktion mit stoßdämpfender Wirkung, sondern lediglich eine Betätigungsanordnung
für die Reibkupplungen.
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Wie bereits erwähnt, erfordert die Erfindung - außer der in einfacher
Weise zu erzielenden Verschiebbarkeit zumindest eines der Getrieberäder - keinerlei
Eingriff in die Getriebeanordnung
als solche. Die anlauffeder oder
-federn kann bzw. können leicht in einer Kammer eines im Betrieb ortsfesten Teils
der Anordnung, beispielsweise eines Anlaufdeckels, unter Vorspannung mittels eines
Anlaufringes gehalten sein. Dabei können beliebige Federkombinationen vorgesehen
werden, da die Federn keinerlei Platz innerhalb der eigentlichen Getriebeanordnung
beanspruchen. Demgemäß ist es auch möglich, mehrere Tellerfedern zur Erzielung einer
Reibungsdämpfung zusammensuschalten.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand
der Figuren erläutert, von denen Figur 1 schematisch einen Längsschnitt durch die
hier interessierende Partie eines mit schrägverzahnten Stirnrädern ausgerüsteten
Getriebes zeigt, während Figur 2 ein Schraubenradgetriebe für einen. Ölpumpenantrieb
wiedergibt.
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Betrachtet man zunächst Figur 1, so ist das schrägverzahnte Stirnrad
1 in allen Richtungen fest auf der Welle 2 und das schrägverzahnte Stirnrad 3 drehfest,
aber in axialer Richtung verschiebbar auf seiner zugeordneten Welle 4 angeordnet.
Zur Erzielung dieser gegen Drehungen gesicherten, aber axiale Verschiebebewegungen
zulassenden Verbindung kann die Welle 4 in bekannter Weise mit Nuten 5 und 6 versehen
sein, in die entsprechende Durchmesserverringerungen der Bohrung des Zahnrads 3
eingreifen.
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Betrachtet man die auf eine Zahnflanke 7 des Stirnrads 3 von einer
entsprechenden Gegenzahnflanke des Stirnrads 1 ausgeübte Kraft K, so enthält sie
eine in Umfangsrichtung liegende Eomponente Kl und eine in Richtung der Achse 8
liegende Komponente g2. Ein Stoß, d.h. ein plötzlicher Anstieg der Kraft E, äußert
sich demgemäß nicht nur in Umfangsrichtung, sondern auch in
axialer
Richtung durch Vergrößerung der Kraft K2. Diesen Tatbestand nutzt die Erfindung
dadurch aus, daß sie die durch den stoßartigen Anstieg der Kraftkomponente K2 erzeugte
axiale Beschleunigung des Stirnrads 3 durch die hier als Schraubenfeder ausgebildete
Anlauffeder 9 auffängt, die sich in der Ausnehmung 10 eines ortsfesten Teils 11,
beispielsweise eines Getriebegehäuses, befindet. Die Federkraft P wird über die
Anlaufscheibe 12 also beim Auftreten von Stößen und dadurch hervorgerufenen axialen
Bewegungen des Stirnrades 3 inder Weise wirksam, daß sie in gewissem Maße axiale
Bewegungen desselben zuläßt; während des normalen Betriebs und den dabei auftretenden
Momenten und Kräften hält sie das Stirnrad 3 dagegen in einer vorgegebenen axialen
Stellung.
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Wie Figur 1 unmittelbar erkennen läßt, ändern derartige axiale Verschiebungen
des Stirnrades 3 relativ zum Stirnrad 1 nichts an den gegenseitigen Eingriffsverhältnisse,
da keine Annäherung oder Entfernung der beiden Stirnräder voneinander, sondern lediglich
eine geringfügige Verringerung der Länge der miteinander in Eingriff stehenden Zahnflankenbereiche
auftritt.
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Bei der bisherigen Beschreibung der Konstruktion nach Figur 1 war
angenommen, daß die Welle 2 die treibende Welle und die Welle 4 die getriebene Welle
ist. Selbstverständlich läßt sich die Erfindung auch dann einsetzen, wenn die Welle
4 die Antriebswelle und die Welle 2 die Abtriebswelle ist.
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Die Anordnung nach Figur 2 enthält zwei Schraubenräder 20 und 21 von
denen das erstgenannte das Antriebsrad sein möge. Auch hier ist das Rad 21 in axialer
Richtung verschiebbar auf der zugeordneten Welle 22 gelagert, die die gehäusefeste
Anlaufbuchse 23 durchsetzt. Auch bei Schraubenrädern treten die anhand Figur 1 erläuterten
Kraftverhältnisse,insbesondere Kraftkomponenten in axialer Richtung, auf. Daher
können auch hier Stoßbeanspruchungen
durch axiale Verschiebbarkeit
zumindest eines der Räder in Verbindung mit Anlauffederanordnungen gedämpft werden.
In diesem Ausführungsbeispiel weist der während des Betriebs fest unter Zwischenlage
der Dichtung 24 in'das Getriebegehäuse 25 eingesetzte Anlaufdeckel 26 die eine Federkammer
definierende Ausnehmung 27 auf, die zwei Tellerfedern 28 und 29 enthält. Die beiden
Tellerfedern sind mittels der Anlaufscheibe 30 in der Federkammer 27 gehalten; die
Anlaufscheibe 30, auf der die Stirnseite des Zahnrads 21 aufliegt, ist mittels Nasen
31 des Anlaufdeckels 26 zurückgehalten. Außerdem können ebenfalls durch entsprechende
Profilierungen Relativdrehungen zwischen den verschiedenen Teilen verhindert- sein.
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Besondere Bedeutung haben die erfindungsgemäßen Maßnahmen bei Anwendung
auf Schraubenräder, da dort eine punktförmige Berührung zwischen den Zahnflanken
vorliegt und infolgedessen eine Verbreiterung der Räder die auftretende Flächenpressung
nicht verringern würde.