DE4329404A1

DE4329404A1 - Two-piece gearwheel for the reduction of tooth engagement noises

Info

Publication number: DE4329404A1
Application number: DE19934329404
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Ing Luehrig; Gerald Dipl Ing Luersen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1993-09-01
Filing date: 1993-09-01
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2013-09-02
Also published as: DE4329404B4

Abstract

To reduce tooth engagement noises, the invention proposes a gearwheel (2) split radially into two. The inner part is formed by a hub (3) which is seated on a shaft (1) and is connected to a toothed rim (4) by way of splines (19) with radial play. To ensure slight axial displaceability of the toothed rim (4) relative to the hub (3), device elements (6, 7; 15, 16, 23, 24) are provided which act on at least one side of the toothed rim in such a way as to spring-load it and are secured on the hub (3). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein auf einer Welle montiertes zwei teiliges Zahnrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a two mounted on a shaft Part gear according to the preamble of claim 1.

Wie aus der Zeitschrift "Industrie Anzeiger, Nr. 13, 1983, Seite 32 und folgende" bekannt ist, entstehen in Getrieben mit Stirn radverzahnungen durch den Zahneingriff kämmender Zahnräder Schallanregungen, die letztlich über das Getriebegehäuse als Körperschall abgestrahlt werden. Diese Zahneingriffsgeräusche werden nahezu vollständig von dem Eingriffsstoß der Zähne der kämmenden Zahnräder und dem Wechsel der Gesamtverzahnungsstei figkeit beim Durchwälzen der tragenden Zahnpaare verursacht. Beide Erscheinungen treten dabei mit der Zahneingriffsfrequenz und vielfachen davon auf und überlagern sich gegenseitig.As from the magazine "Industrie Anzeiger, No. 13, 1983, page 32 and following "is known, arise in gearboxes with forehead Gear teeth through meshing gears Sound excitations that ultimately act as the gearbox Structure-borne noise can be emitted. This meshing noise are almost completely affected by the engagement of the teeth of the intermeshing gears and changing the total tooth pitch ability to roll through the bearing pairs of teeth. Both phenomena occur with the meshing frequency and multiply and superimpose each other.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zahnrad eines der artigen Getriebes so aufzubauen, daß mit ihm in möglichst ein facher Konstruktion die Zahneingriffsgeräusche beim Zusammen wirken mit einem zweiten Zahnrad deutlich reduziert werden.The invention has for its object a gear one of the build like gear so that with him in as possible simple construction the meshing noises when together work with a second gear can be significantly reduced.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestal tungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.The solution to this problem results from the features of Claim 1. Advantageous further developments and Ausgestal The invention can be found in the subclaims.

Der Erfindung liegt demnach der Gedanke zugrunde, daß die ange strebte Reduzierung der Zahneingriffsgeräusche von zwei mit einander kämmenden Zahnrädern durch eine Schwingungsentkopplung der Außenverzahnung eines Zahnrades gegen die Zahnradnabe mög lich ist. Erfindungsgemäß wird diese schwingungstechnische Ent kopplung dadurch erreicht, daß das Zahnrad radial in eine Nabe und einen Zahnkranz aufgeteilt ist, wobei die Nabe und der Zahn kranz über eine Steckverzahnung derart miteinander verbunden sind, daß eine geringe axiale und radiale Verschiebbarkeit gewährleistet ist.The invention is therefore based on the idea that the ange aimed at reducing the meshing noise of two with intermeshing gears through vibration isolation the external toothing of a gear against the gear hub possible is. According to the invention this vibration engineering Ent Coupling achieved in that the gear wheel radially into a hub and a ring gear is split, the hub and the tooth wreath connected to each other via a spline are that little axial and radial displaceability is guaranteed.

Der Schrägungswinkel dieser Steckverzahnung entspricht dabei vorzugsweise dem Schrägungswinkel der Außenverzahnung des Zahn kranzes, wodurch in der Steckverzahnung keine Kräfte in Zahn längsrichtung entstehen. Die Wirkungsweise der Erfindung bleibt aber auch dann weitgehend erhalten, wenn diese Schrägungswinkel um bis zu 10°, insbesondere bis maximal 5° voneinander abwei chen. Zudem soll an dieser Stelle erwähnt sein, daß der Schrä gungswinkel dieser Verzahnungen auch 0° betragen kann, so daß eine gerade verzahnte Außen- und Steckverzahnung vorhanden ist.The helix angle of this spline corresponds preferably the helix angle of the external toothing of the tooth ring, which means that there are no forces in the tooth in the splines longitudinal direction arise. The mode of operation of the invention remains but also largely preserved when this helix angle deviate from each other by up to 10 °, in particular up to a maximum of 5 ° chen. It should also be mentioned at this point that the Schrä tion angle of these gears can also be 0 °, so that there is a straight toothed external and splines.

Die Abmessungen der Steckverzahnung sind in jedem Fall so ge wählt, daß die Nabe und der Zahnkranz in Zahnlängsrichtung durch ein geringes Spiel in Radial- und Umfangsrichtung leicht gegen einander verschieblich sind.The dimensions of the splines are so ge in any case selects that the hub and the ring gear through in the longitudinal direction of the teeth a slight play in the radial and circumferential directions slightly against are mutually displaceable.

Diese Verschieblichkeit wird durch einen Anschlag und/oder ein Federelement axial begrenzt, die rechts- und/oder linksseitig an den inneren und/oder äußeren Enden von Zahnkranz und Nabe befe stigt sind.This movability is determined by a stop and / or a Axially limited spring element on the right and / or left side the inner and / or outer ends of the ring gear and hub are steady.

Diese Federelemente, die einerseits die axiale Verschieblichkeit des Zahnkranzes gegen die Nabe begrenzen und andererseits eine Dämpfung der von dem Zahnkranz auf die Nabe übertragbaren Schwingungen bewirken, sind in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung als Federringe ausgebildet, die an den stirnsei tigen Enden der Nabe befestigt sind und in nach innen weisende Nuten im Zahnkranz hineinragen. Diese Nuten haben eine axiale Breite, die größer als die der Federringe ist.These spring elements, on the one hand, the axial displaceability limit the ring gear against the hub and on the other hand one Damping of those that can be transferred from the ring gear to the hub Vibrations are in an advantageous embodiment of the invention designed as spring washers which on the front term ends of the hub are fixed and inward Protrude grooves into the ring gear. These grooves have an axial Width that is larger than that of the spring washers.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Feder elemente als Tellerfedern ausgebildet, die federnd an den axialen Stirnseiten der Nabe und des Zahnkranzes anliegen und zudem in der Nähe der Zahnradwelle an der Nabe befestigt sind.In another embodiment of the invention, the spring elements designed as disc springs that spring to the axial end faces of the hub and the ring gear and are also attached to the hub near the gear shaft.

Die Verminderung der Zahneingriffsgeräusche erfolgt demnach durch eine Dämmung des Körperschalls in der Steckverzahnungsfuge zwischen Zahnkranz und Nabe, durch eine Schwingungsdämpfung mit tels der Federelemente sowie durch die spielbedingte Ausrichtung des Zahnkranzes gegen die Verzahnung des Gegenzahnrades, die eine verringerte Anregung im direkten Zahneingriff zur Folge hat.The meshing noise is accordingly reduced through insulation of structure-borne noise in the spline joint between the ring gear and the hub, with vibration damping spring elements and the play-related alignment of the ring gear against the toothing of the counter gear, the results in a reduced excitation in direct tooth engagement.

In der Zeichnung sind in Fig. 1 und Fig. 2 zwei Ausführungs beispiele der Erfindung in schematischen Querschnittszeichnungen des erfindungsgemäßen Zahnrades dargestellt, die sich lediglich durch die Variation der Federelemente unterscheiden.In the drawing, two embodiment examples of the invention are shown in schematic cross-sectional drawings of the gear according to the invention in FIG. 1 and FIG. 2, which differ only in the variation of the spring elements.

Das in Fig. 1 dargestellte zweigeteilte Zahnrad 2 ist auf einer Welle 1 befestigt. Es besteht aus einer Nabe 3 und einem Zahn kranz 4, die über eine Steckverzahnung 19 miteinander verbunden sind. Der Zahnkranz 4 weist eine Außenverzahnung 21 mit Zähnen 5 auf, deren Schrägungswinkel in diesem Fall identisch ist mit dem Schrägungswinkel der Steckverzahnung 19. Die Steckverzahnung 19 hat ein geringes radiales und axiales Spiel, so daß eine leichte Verschiebbarkeit des Zahnkranzes 4 gegen die Nabe 3 gewährlei stet ist.The two-part gear 2 shown in FIG. 1 is attached to a shaft 1 . It consists of a hub 3 and a toothed ring 4 , which are connected to one another via a spline 19 . The ring gear 4 has external teeth 21 with teeth 5 , the helix angle of which in this case is identical to the helix angle of the spline teeth 19 . The splines 19 has a small radial and axial play, so that an easy displacement of the ring gear 4 against the hub 3 is guaranteed.

Zur Begrenzung dieser Verschiebbarkeit sind zwei Federelemente vorgesehen, die in diesem Ausführungsbeispiel als Tellerfedern 6, 7 ausgebildet sind. Diese Tellerfedern sind an ihren radial nach innen weisenden Enden über eine Wellenmutter 8 und einen Lagerkörper 9 auf der Nabe 3 befestigt. Im Bereich ihrer radial nach außen weisenden Enden liegen die Tellerfedern 6, 7 an den rechts- und linksseitigen Stirnseiten der Nabe 3 und des hier einen Rücksprung aufweisenden Zahnkranzes 4 federbelastend an. Gleichzeitig dienen sie als Schwingungsdämpfer, mit denen einen Teil der- durch die Zahneingriffstätigkeit der Außenverzahnung 21 entstehenden Schwingungen gedämpft werden.To limit this displaceability, two spring elements are provided, which in this exemplary embodiment are designed as plate springs 6 , 7 . These disc springs are fastened at their radially inward ends via a shaft nut 8 and a bearing body 9 on the hub 3 . In the area of their radially outward-pointing ends, the plate springs 6 , 7 rest against the right and left-hand end faces of the hub 3 and the toothed ring 4 which has a recess here. At the same time, they serve as vibration dampers, with which a part of the vibrations arising from the tooth engagement activity of the external toothing 21 are damped.

In dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel wird die axiale Verschiebbarkeit des Zahnkranzes 13 des Zahnrades 11 gegen die Nabe 12 durch Federringe 15, 16; 23, 24 begrenzt, die an dem radial äußeren Ende der Nabe 12 befestigt sind und in ra dial nach innen weisenden Nuten 16, 17; 25, 26 des Zahnkranzes 13 eingreifen. Diese Nuten 16, 17; 25, 26 sind in ihrer axialen Breite derart ausgebildet, daß ein vorgewähltes axiales Spiel in der Steckverzahnung so zwischen Zahnkranz 13 und Nabe 12 gewähr leistet ist.In the second embodiment shown in Figure 2, the axial displacement of the ring gear 13 of the gear 11 against the hub 12 by spring washers 15 , 16 ; 23 , 24 limited, which are fixed to the radially outer end of the hub 12 and in ra dial inwardly facing grooves 16 , 17 ; 25 , 26 of the ring gear 13 engage. These grooves 16 , 17 ; 25 , 26 are formed in their axial width in such a way that a preselected axial play in the splines is ensured between the ring gear 13 and the hub 12 .

Auch hier wirken die Federringe 15, 16; 23, 24 einerseits zur Begrenzung der axialen Verschieblichkeit des Zahnkranzes 13 zur Nabe 12, andererseits übernehmen sie aber auch als Reibungs dämpfer Relativbewegungen (Schwingungen) zwischen der Nabe und dem Zahnkranz.The spring washers 15 , 16 also act here; 23 , 24 on the one hand to limit the axial displaceability of the ring gear 13 to the hub 12 , but on the other hand they also act as friction dampers relative movements (vibrations) between the hub and the ring gear.

BezugszeichenlisteReference list

1 Welle
2 Zahnrad
3 Nabe
4 Zahnkranz
5 Zahn
6 Tellerfeder
7 Tellerfeder
8 Achsmutter
9 Lager
10 Welle
11 Zahnrad
12 Nabe
13 Zahnrad
14 Zahn
15 Federring
16 Federring
17 Nut
18 Nut
19 Steckverzahnung
20 Steckverzahnung
21 Außenverzahnung
22 Außenverzahnung 1 wave
2 gear
3 hub
4 sprocket
5 tooth
6 disc spring
7 disc spring
8 axle nut
9 bearings
10 wave
11 gear
12 hub
13 gear
14 tooth
15 spring washer
16 spring washer
17 groove
18 groove
19 splines
20 splines
21 external teeth
22 external teeth

Claims

1. Gear to reduce gear meshing noise, characterized in that the gear ( 2 , 11 ) is divided radially into a hub ( 3 , 12 ) and a ring gear ( 4 , 13 ) that the hub ( 3 , 12 ) and the gear ( 4 , 13 ) are connected to each other via a plug-in toothing ( 19 , 20 ), and that device elements ( 6 , 7 ; 15 , 16 , 25 , 26 ) on the ring gear ( 4 , 13 ) and / or the hub ( 3 , 12 ) hold the ring gear ( 4 , 13 ) on the hub ( 3 , 12 ) in such a way that a slight axial and radial displaceability in the plug connection ( 19 , 20 ) is guaranteed.

2. Gear according to claim 1, characterized in that little least a spring element ( 6 , 7 ; 15 , 16 , 25 , 26 ) and / or a stop axially fixes the ring gear ( 4 , 13 ).

3. Gear according to claim 1, characterized in that the helix angle of the splines ( 19 , 20 ) from the helix angle of the external teeth ( 21 , 22 ) of the ring gear ( 2 , 11 ) by not more than 10 °, preferably not more than 5 ° deviates.

4. Gear according to claim 1 and claim 2, characterized in that at least one spring element is designed as a plate spring ( 6 , 7 ) which rests on the one hand resiliently on the axial end face of the ring gear ( 4 ), and on the other hand axially near the Shaft ( 1 ) is attached to the hub ( 3 ).

5. Gear according to claim 1 and claim 2, characterized in that the spring elements are designed as spring washers ( 15 , 16 ; 23 , 24 ) which are fastened to the radial end of the hub ( 12 ) and be in radially inward-facing Engage grooves ( 16 , 17 ; 25 , 26 ) of the ring gear ( 13 ).

6. Gear according to claim 5, characterized in that the nu ten ( 16 , 17 ; 25 , 26 ) have a greater axial extent than the spring washers ( 15 , 16 ; 23 , 24 )