DE4329404B4 - Two-piece gear wheel to reduce meshing noise - Google Patents

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Abstract

Zahnrad zur Reduzierung von Zahneingriffsgeräuschen, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (2, 11) radial in eine Nabe (3, 12) und einen Zahnkranz (4, 13) aufgeteilt ist, daß die Nabe (3, 12) und das Zahnrad (4, 13) über eine Steckverzahnung (19, 20) miteinander verbunden sind, und daß Vorrichtungselemente (6, 7; 15, 16, 25, 26) am Zahnkranz (4, 13) und/oder der Nabe (3, 12) den Zahnkranz (4, 13) derart auf der Nabe (3, 12) halten, daß eine axiale und radiale Verschiebbarkeit in der Steckverbindung (19, 20) gewährleistet ist.Gear wheel for reducing tooth meshing noises, characterized in that the gear wheel (2, 11) is divided radially into a hub (3, 12) and a ring gear (4, 13), that the hub (3, 12) and the gear wheel (4 , 13) are connected to one another via a spline (19, 20), and that device elements (6, 7; 15, 16, 25, 26) on the ring gear (4, 13) and / or the hub (3, 12) the ring gear Hold (4, 13) on the hub (3, 12) in such a way that axial and radial displaceability in the plug connection (19, 20) is ensured.

Figure 00000001
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Description

Die Erfindung betrifft ein auf einer Welle montiertes zweiteiliges Zahnrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a Shaft mounted two-piece gear according to the preamble of the claim 1.

Wie aus der Zeitschrift "Industrie Anzeiger, Nr. 13, 1983, Seite 32 und folgende" bekannt ist, entstehen in Getrieben mit Stirnradverzahnungen 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 Gesamtverzahnungssteifigkeit 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 "known is created in gear units with spur gear teeth by the tooth mesh meshing gears Sound excitation that ultimately over the gearbox as structure-borne noise be emitted. These meshing noises are almost completely eliminated by the thrust of the Teeth of meshing Gears and the change in the overall gear stiffness when rolling through the bearing pairs of teeth. Both appearances occur with the tooth mesh frequency and multiples of it on and superimposed each other.

Aus der DE 37 08 100 A1 sind Zahnräder bekannt, die auf einer Lagerhülse unter Zwischenschaltung einer Feder umfangsmäßig begrenzt verdrehbar gelagert sind. Die Zahnräder sind Teil einer Vorrichtung zum Ausschalten des Zahnflankenspiels in einem Getriebe, gehören jedoch nicht zu den leistungsübertragenden Zahnradpaaren des Getriebes.From the DE 37 08 100 A1 gears are known, which are mounted on a bearing sleeve with the interposition of a spring limited circumferential rotation. The gearwheels are part of a device for switching off the backlash in a gearbox, but they do not belong to the power-transmitting gearwheel pairs of the gearbox.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zahnrad eines Getriebes mit Stirnradverzahnungen so aufzubauen, dass mit ihm in möglichst einfacher Konstruktion die Zahneingriffsgeräusche beim Zusammenwirken mit einem zweiten Zahnrad deutlich reduziert werden.The invention is based on the object To build a gear wheel of a gear with spur gear teeth that with him in as much as possible simple construction the meshing noise when interacting with a second gear can be significantly reduced.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1, Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.The solution to this problem results themselves from the features of claim 1, advantageous developments and embodiments of the invention can be found in the subclaims.

Der Erfindung liegt demnach der Gedanke zugrunde, dass die angestrebte Reduzierung der Zahneingriffsgeräusche von zwei miteinander kämmenden Zahnrädern durch eine Schwingungsentkopplung der Außenverzahnung eines Zahnrades gegen die Zahnradnabe möglich ist. Erfindungsgemäß wird diese schwingungstechnische Entkopplung dadurch erreicht, daß das Zahnrad radial in eine Nabe und einen Zahnkranz aufgeteilt ist, wobei die Nabe und der Zahnkranz 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 targeted reduction of tooth meshing noise from two intermeshing gears by a vibration decoupling of the external toothing of a gear the gear hub possible is. According to the invention Vibration decoupling achieved in that the gear is divided radially into a hub and a ring gear, the hub and the sprocket over a spline are interconnected such that a small axial and radial displaceability guaranteed is.

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

Die Abmessungen der Steckverzahnung sind in jedem Fall so gewählt, daß die Nabe und der Zahnkranz in Zahnlängsrichtung durch ein geringes Spiel in Radial- und Umfangsrichtung leicht gegeneinander verschieblich sind.The dimensions of the splines are in any case chosen that the Hub and the ring gear in the longitudinal direction of the teeth due to a slight clearance in the radial and circumferential directions are movable.

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 befestigt sind.This movability is through axially limited a stop and / or a spring element, the right and / or on the left at the inner and / or outer ends of the ring gear and Are attached.

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 stirnseitigen 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 limit the axial displacement of the ring gear against the hub and on the other hand a damping of the vibrations that can be transmitted from the ring gear to the hub cause are in an advantageous embodiment of the invention as spring washers formed, which are attached to the front ends of the hub and protrude into inward-facing grooves in the ring gear. This Grooves have an axial width that is larger than that of the spring washers is.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Federelemente 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 Die Verminderung der Zahneingriffsgeräusche erfolgt demnach durch eine Dämmung des Körperschalls in der Steckverzahnungsfuge zwischen Zahnkranz und Nabe, durch eine Schwingungsdämpfung mittels der Federelemente sowie durch die spielbedingte Ausrichtung des Zahnkranzes gegen die Verzahnung des Gegenzahnrades, die eine verringerte Anregung im direkten Zahneingriff zur Folge hatIn another embodiment of the invention, the spring elements are designed as disc springs, the resilient on the axial end faces of the hub and the ring gear concern and also nearby the gear shaft are attached to the hub Tooth meshing noise occurs therefore by insulation of structure-borne noise in the spline joint between the ring gear and the hub, by a Vibration damping by means of the spring elements and the game-related orientation of the Sprocket against the teeth of the counter gear, which has a reduced excitation in direct meshing

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

Das in 1 dargestellte zweigeteilte Zahnrad 2 ist auf einer Welle 1 befestigt. Es besteht aus einer Nabe 3 und einem Zahnkranz 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 gewährleistet ist.This in 1 illustrated two-part gear 2 is on a wave 1 attached. It consists of a hub 3 and a ring gear 4 that have a spline 19 are interconnected. The ring gear 4 has an external toothing 21 with teeth 5 on, whose helix angle in this case is identical to the helix angle of the splines 19 , The splines 19 has a small radial and axial play, so that the ring gear 4 can be easily moved 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 in this Exemplary embodiment as disc springs 6 . 7 are trained. These disc springs are at their radially inward ends via a shaft nut 8th and a bearing body 9 on the hub 3 attached. The disc springs lie in the area of their radially outward-pointing ends 6 . 7 on the right and left sides of the hub 3 and the ring gear that has a recess here 4 spring-loaded. At the same time, they serve as vibration dampers, with which a part of the external toothing through the meshing activity 21 resulting vibrations are damped.

In dem in 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 radial 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 gewährleistet ist.In the in 2 The second embodiment shown is the axial displacement of the ring gear 13 of the gear 11 against the hub 12 by spring washers 15 . 16 ; 23 . 24 limited to the radially outer end of the hub 12 are attached and in radially inward-facing grooves 16 . 17 ; 25 . 26 of the ring gear 13 intervention. These grooves 16 . 17 ; 25 . 26 are designed in their axial width such that a preselected axial play in the splines between the ring gear 13 and hub 12 is guaranteed.

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 Reibungsdämpfer Relativbewegungen (Schwingungen) zwischen der Nabe und dem Zahnkranz.The spring washers also work here 15 . 16 ; 23 . 24 on the one hand to limit the axial displacement of the ring gear 13 to the hub 12 , on the other hand they also take over relative movements (vibrations) between the hub and the ring gear as friction dampers.

11
Wellewave
22
Zahnradgear
33
Nabehub
44
Zahnkranzsprocket
55
Zahntooth
66
TellerfederBelleville spring
77
TellerfederBelleville spring
88th
Achsmutteraxle nut
99
Lagercamp
1010
Wellewave
1111
Zahnradgear
1212
Nabehub
1313
Zahnradgear
1414
Zahntooth
1515
Federringspring washer
1616
Federringspring washer
1717
Nutgroove
1818
Nutgroove
1919
Steckverzahnungsplines
2020
Steckverzahnungsplines
2121
Außenverzahnungexternal teeth
2222
Außenverzahnungexternal teeth

Claims (7)

Zahnrad zur Reduzierung von Zahneingriffsgeräuschen, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (2, 11) radial in eine Nabe (3, 12) und einen Zahnkranz (4, 13) aufgeteilt ist, daß die Nabe (3, 12) und das Zahnrad (4, 13) über eine Steckverzahnung (19, 20) miteinander verbunden sind, und daß Vorrichtungselemente (6, 7; 15, 16, 25, 26) am Zahnkranz (4, 13) und/oder der Nabe (3, 12) den Zahnkranz (4, 13) derart auf der Nabe (3, 12) halten, daß eine axiale und radiale Verschiebbarkeit in der Steckverbindung (19, 20) gewährleistet ist.Gear wheel for reducing tooth meshing noises, characterized in that the gear wheel ( 2 . 11 ) radially into a hub ( 3 . 12 ) and a ring gear ( 4 . 13 ) is divided that the hub ( 3 . 12 ) and the gear ( 4 . 13 ) via a spline ( 19 . 20 ) are interconnected, and that device elements ( 6 . 7 ; 15 . 16 . 25 . 26 ) on the ring gear ( 4 . 13 ) and / or the hub ( 3 . 12 ) the ring gear ( 4 . 13 ) on the hub ( 3 . 12 ) keep axial and radial displaceability in the connector ( 19 . 20 ) is guaranteed. Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Federelement (6, 7; 15, 16, 25, 26) und/oder ein Anschlag den Zahnkranz (4, 13) axial fixiert.Gear according to claim 1, characterized in that at least one spring element ( 6 . 7 ; 15 . 16 . 25 . 26 ) and / or a stop on the ring gear ( 4 . 13 ) axially fixed. Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägungswinkel der Steckverzahnung (19, 20) von dem Schrägungswinkel der Außenverzahnung (21, 22) des Zahnkranzes (2, 11) um nicht mehr als 10° abweicht.Gear according to claim 1, characterized in that the helix angle of the splines ( 19 . 20 ) from the helix angle of the external toothing ( 21 . 22 ) of the ring gear ( 2 . 11 ) does not deviate by more than 10 °. Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägungswinkel der Steckverzahnung (19, 20) von dem Schrägungswinkel der Außenverzahnung (21, 22) des Zahnkranzes (2, 11) um nicht mehr als 5° abweicht.Gear according to claim 1, characterized in that the helix angle of the splines ( 19 . 20 ) from the helix angle of the external toothing ( 21 . 22 ) of the ring gear ( 2 . 11 ) does not deviate by more than 5 °. Zahnrad nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Federelement als Tellerfeder (6, 7) ausgebildet ist, die einerseits federnd an der axialen Stirnseite des Zahnkranzes (4) anliegt, und andererseits axial in der Nähe der Welle (1) an der Nabe (3) befestigt ist.Gear according to claim 1 and claim 2, characterized in that at least one spring element as a plate spring ( 6 . 7 ) is designed, 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 ) on the hub ( 3 ) is attached. Zahnrad nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente als Federringe (15, 16; 23, 24) ausgebildet sind, die an dem radialen Ende der Nabe (12) befestigt sind und in radial nach innen weisenden Nuten (16, 17; 25, 26) des Zahnkranzes (13) eingreifen.Gear according to claim 1 and claim 2, characterized in that the spring elements as spring rings ( 15 . 16 ; 23 . 24 ) are formed on the radial end of the hub ( 12 ) are fastened and in radially inward-facing grooves ( 16 . 17 ; 25 . 26 ) of the ring gear ( 13 ) intervene. Zahnrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (16, 17; 25, 26) eine größere axiale Ausdehnung aufweisen als die Federringen (15, 16; 23, 24).Gear according to claim 6, characterized in that the grooves ( 16 . 17 ; 25 . 26 ) have a greater axial extent than the spring washers ( 15 . 16 ; 23 . 24 ).
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