DE4400874A1 - Component pairing - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Bauteilpaarung mit einander zugeordneten Fest- und Losteilen wie Zahnräder, Synchronringe, Schiebe- oder Schaltmuffen, Kupplungslamellen u. dgl. Bauteile.The invention relates to a pairing of components with one another assigned fixed and loose parts such as gears, synchronizer rings, Sliding or shift sleeves, clutch plates and. the like Components.
Derartige Bauteilpaarungen befinden sich insbesondere in kraftübertragenden Vorrichtungen wie Getrieben. Getriebe als Bestandteil von Antriebselementen sind hinreichend bekannt. Ihre Aufgabe ist es, Leistungen und Momente in Form von Drehbewegungen von einer Welle auf eine zweite zu übertragen. Dabei wird angestrebt, daß die Gleichförmigkeit der Drehbewegung erhalten bleibt, um unerwünschte Beschleunigungen, Verzögerungen und Massenkräfte zu vermeiden. Such component pairings are in particular in power transmission devices such as gears. Gearbox as Component of drive elements are well known. Your job is to deliver achievements and moments To transfer rotary movements from one shaft to another. The aim is that the uniformity of the Rotational movement is maintained to be undesirable Avoid accelerations, decelerations and mass forces.
Die in das Getriebe eingeleiteten Drehmomente und Winkelgeschwindigkeiten sind in der Regel nicht gleichförmig. Ferner schwanken die Leistungsanforderungen an der Abtriebswelle. Die Aufgabe des Getriebes besteht darin, trotz der Ungleichförmigkeit eine Drehzahl- und Drehmomentübersetzung und -angleichung zu bewirken.The torques and Angular velocities are usually not uniform. Furthermore, the performance requirements on the Output shaft. The task of the transmission is, despite the non-uniformity a speed and Torque translation and adjustment to effect.
Insbesondere bei im mobilen Einsatz z. B. in einem Kraftfahrzeug sich befindenden Getrieben sind die Ungleichförmigkeiten auf der Antriebsseite besonders hoch und es wechseln die Leistungs- und Momentenanforderungen auf der Abtriebsseite permanent. Dies soll zum Teil durch ein am Antriebsausgang vorgesehenes Zwei-Massen-Schwungrad, einen Schwingungstilger oder einen Kupplungsdämpfer angeglichen werden. Als nachteilig hat sich gezeigt, daß dieses Schwungrad seine Wirkung nur in einem engen Frequenzbereich entfaltet. Als nachteilig wird außerdem angesehen, daß die oben genannten Systeme nur in einem engen Frequenzbereich wirken. Ferner gibt es Betriebszustände, wie den Abstellvorgang von Verbrennungskraftmaschinen bei Fahrzeugen, der zum sogenannten Abstellschütteln führt. Dieser Effekt kann durch Schwingungstilger oder -dämpfer sogar noch verstärkt werden. Ein weiterer kritischer Betriebszustand tritt vorwiegend beim Beschleunigen von Fahrzeugen auf. Im Fahrzeuggetriebe tritt dann deutlich das sogenannte Beschleunigungsrasseln zutage. Diese Nachteile können gleichzeitig von diesen Systemen nicht gelöst werden. Sind diese Systeme nicht exakt ausgewuchtet, was kompliziert ist, dann erhöht sich der Lagerverschleiß drastisch, die Eigengeräusche nehmen zu und es kommt zu Schwingungserregungen und Komforteinbußen. Jede neue Motor- Getriebe-Fahrzeugmasse-Kombination fordert eine neue Abstimmung. Sind die Zwei-Massen-Schwungräder mit zusätzlichen hydraulischen Torsionsdämpfungsprinzipien ausgestattet, besteht die Gefahr von Leckagen. Außerdem ist das Dämpfungsfluid in seiner Viskosität temperaturabhängig. Eine Leckage kann zu einer Brandgefahr für das Fahrzeug, zu Geruchsbelästigungen und zur Kontamination der Umwelt führen. Ferner wirken sich der relativ hohe Preis, ein Gewicht von bis zu 20 kg, der komplexe Aufbau durch viele Teile und der erforderliche Bauraum nachteilig aus.Especially when in mobile use for. B. in one Gearboxes located in the motor vehicle are the Irregularities on the drive side are particularly high and the power and torque requirements change on the Output side permanent. This is said to be partly through an am Drive output provided two-mass flywheel, one Vibration damper or a clutch damper adjusted become. It has been shown to be disadvantageous that this flywheel its effects only develop in a narrow frequency range. It is also considered disadvantageous that the above Systems only work in a narrow frequency range. Furthermore there it operating conditions, such as the shutdown of Internal combustion engines in vehicles, the so-called Shaking down leads. This effect can be caused by Vibration dampers or dampers are even reinforced. Another critical operating condition occurs mainly at Accelerating vehicles. Occurs in the vehicle transmission then clearly the so-called acceleration rattle. These systems cannot simultaneously suffer from these disadvantages be solved. If these systems are not exactly balanced, what is complicated increases the bearing wear drastically, the own noises increase and it comes to Vibrations and loss of comfort. Every new engine Gearbox-vehicle mass combination demands a new one Poll. Are the dual mass flywheels with additional ones hydraulic torsion damping principles there is a risk of leakage. Besides, that is Damping fluid temperature dependent on its viscosity. A Leakage can create a fire hazard for the vehicle, too Odor nuisance and environmental contamination. Furthermore, the relatively high price, a weight of up to to 20 kg, the complex structure with many parts and the required space disadvantageously.
Dies führt dazu, daß auch moderne Getriebe trotzdem Klappern und Rasseln, was einerseits störend ist, andererseits die einzelnen Bauteile des Getriebes früher verschleißen läßt. Weitere Gründe für das Klappern und Rasseln der Losteile innerhalb des Getriebes werden in der Anregung des Getriebes durch die Eigenschwingungen des angeflanschten Motors, der Seitenwellen oder der Kardanwelle und des Chassis und der Fahrbahnunebenheiten gesehen. Einzelne Aggregate, wie die Lichtmaschine, die Pumpe für Lenk- oder Bremshilfe können bei bestimmten Drehzahlen Eigenschwingungen entwickeln, die das Getriebe in allen drei Koordinatenrichtungen translatorisch beschleunigen. Dies führt dazu, daß die Losteile innerhalb ihrer Spielgrenzen zu schwingen beginnen. Insbesondere das in letzter Zeit stärker in Erscheinung tretende moderne Motormanagement zur Steuerung von Emission und Kraftstoffverbrauch führt zu einem ungleichförmigen Lauf des Motors, wodurch die Klapper- und Rasselerscheinungen weiter verstärkt werden, indem die einzelnen, einander zugeordneten Bauteile des Getriebes im Rahmen ihres fertigungs- oder funktionsbedingten Spiels aneinander anschlagen.This leads to the fact that even modern gearboxes still rattle and rattling, which is bothersome on the one hand, and the other individual components of the transmission can wear out earlier. Other reasons for the rattling and rattling of the loose parts within the gearbox are in the excitation of the gearbox by the natural vibrations of the flanged motor, the Sideshafts or the cardan shaft and the chassis and the Road bumps seen. Individual aggregates like that Alternator, the pump for steering or braking aid can certain speeds develop natural vibrations that the Gearboxes translational in all three coordinate directions accelerate. This leads to the loose parts inside of their game limits begin to swing. In particular that in recently emerging modern Engine management to control emissions and Fuel consumption leads to irregular running of the Motors, which further causes the rattling and rattling be reinforced by the individual, associated with each other Components of the gearbox as part of your manufacturing or function-related game.
Es sind Verfahren bekannt geworden (GB 591 285; DE-PS 8 51 884; EP 44 905 A1; Patent abstracts of Japan M-1270, Vol-16, Nr. 284) bei denen die einzelnen einander zugeordneten Bauteile durch Magnetkraft angezogen werden, so daß sie permanent, d. h. auch im lastlosen Zustand, aneinander anliegen. Hierdurch wird zwar das Aneinanderschlagen und auf diese Weise das Klappern und Rasseln vermieden, jedoch wird dies durch eine Verschlechterung des Wirkungsgrades des Getriebes erkauft, da sich Reibung und Quetschmomente erhöhen.Methods have become known (GB 591 285; DE-PS 8 51 884; EP 44 905 A1; Patent abstracts of Japan M-1270, Vol-16, No. 284) in which the individual components assigned to one another are attracted by magnetic force so that they are permanent, i.e. H. even in a no-load condition. This will hitting each other and in this way rattling and rattling avoided, but this is done by a Bought deterioration in the efficiency of the gearbox because friction and squeezing moments increase.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe bereitzustellen, bei dem auf einfache Weise ohne Wirkungsgradverluste die Klapper- und Rasselerscheinungen von Losteilen reduziert sind.The present invention is therefore based on the object to provide a transmission in which in a simple manner without Loss of efficiency the rattling and rattling phenomena of Lots are reduced.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens eine der einander zugeordneten Bauteilpaarungen von Fest- und/oder Losteilen eine Magnetisierung aufweist und die Teile durch Magnetkraft voneinander abgestoßen werden. This object is achieved in that at least one of the mutually assigned component pairs of Fixed and / or loose parts have magnetization and Parts are repelled by magnetic force.
Die Erfindung sieht vor, daß die einander zugeordneten lastlosen Bauteile, z. B. die Zahnflanken eines Fest- und eines Losrades durch Magnetkraft ständig voneinander abgestoßen werden. Die Zahnflanken liegen bei diesen Bauteilen also nur dann aneinander an, wenn eine Kraftübertragung stattfindet, d. h. im geschalteten Zustand. Im nicht geschalteten Zustand, in dem die Bauteile lose umlaufen, werden sie durch die Magnetkraft derart zueinander angeordnet, daß die Zahnflanken ständig auf Abstand zueinander stehen. Hierdurch werden folgende Vorteile erzielt: Da sich die Bauteile nicht berühren, kann kein Körperschall angefacht und kein Körperschall übertragen werden. Außerdem verringert sich das Quetschmoment, da weniger Öl zwischen den Zahnflanken ausgequetscht werden muß. Der Verschleiß verringert sich aufgrund der reduzierten Berührung und der verringerten Anschlaghäufigkeit. Ferner entstehen, insbesondere bei schrägverzahnten Rädern, geringere bzw. keine Axialschwingungen. Außerdem wird das Ansynchronisierungsverhalten verbessert. Schließlich kann festgestellt werden, daß der Wirkungsgrad eines Getriebes mit derartigen Bauteilpaarungen höher ist und die Lebensdauer zunimmt. Bei einer anderen Motor-Getriebevariantenpaarung muß keine neue Abstimmung erfolgen, was bei Tilgern oder Zwei- Massen-Schwungrädern erforderlich wäre, da die Magnetwirkung das Klapper- und Rasselproblem weit außerhalb der Anregungswirkung verschiebt. Im übrigen sind nur diejenigen Bauteilpaarungen mit der Magnetwirkung zu bestücken, die Geräusche verursachen.The invention provides that the associated no-load components, e.g. B. the tooth flanks of a fixed and one The loose wheel is constantly repelled by magnetic force become. The tooth flanks are only on these components then when there is a power transmission, d. H. in the switched state. When not switched, in which the components circulate loosely, they are replaced by the Magnetic force arranged so that the tooth flanks are constantly at a distance from each other. This will achieved the following advantages: Because the components are not touch, no structure-borne noise can be ignited and none Structure-borne noise can be transmitted. It also reduces it Squeezing moment because there is less oil between the tooth flanks must be squeezed out. Wear is reduced due to the reduced touch and the reduced Frequency of strikes. Also arise, especially at helical gears, less or none Axial vibrations. Besides, that will Synchronization behavior improved. Finally, can be found that the efficiency of a transmission with such component pairings is higher and the service life increases. With a different pair of motor-gearbox variants no new coordination takes place, which is the case with Mass flywheels would be required because of the magnetic effect the rattle and rattle problem far outside of the Stimulus shifts. Otherwise, only those are Component pairs to be equipped with the magnetic effect, the Cause noise.
Durch dieses erfindungsgemäße Repulsionsprinzip können z. B. die Zahnspiele zweier Bauteile wieder vergrößert werden. Heutige Zahnspiele liegen bei Betriebstemperatur in der Größenordnung von 0,2 mm. Dies ist nur mit teueren Fertigungsverfahren möglich. Bei Temperaturen unter -10°c klemmen derartige Getriebe. Durch hohe Reibung beim Anfahren erwärmen sie sich und dehnen sich aus. Diese heute übliche Lösung führt natürlich zu einem höheren Verschleiß.Through this repulsion principle according to the invention, for. B. the tooth play of two components are increased again. Today's backlash is at operating temperature in the Of the order of 0.2 mm. This is only with expensive ones Manufacturing process possible. At temperatures below -10 ° c clamp such gears. Due to high friction when starting they warm up and expand. This is common today Solution naturally leads to higher wear.
Die Erfindung beschränkt sich nicht darauf, daß lediglich miteinander kämmende Zahnräder erfindungsgemäß ausgerüstet sind, so daß sich ihre Flanken abstoßen. Die Erfindung soll auch alle anderen, Relativbewegungen zueinander ausführende Bauteile, die auch nicht unbedingt in einem Getriebe angeordnet sein müssen, sondern z. B. auch im Motor, einer Kupplung oder einem anderen Aggregat angeordnet sein können, mit umfassen. Derartige Bauteile können z. B. Synchronringe, Schiebe- oder Schaltmuffen, Kupplungslamellen usw. sein.The invention is not limited to that only intermeshing gears equipped according to the invention are so that their flanks repel each other. The invention is intended also all others that perform relative movements to each other Components that are not necessarily in a gearbox must be arranged, but z. B. also in the engine, one Coupling or another unit can be arranged with include. Such components can, for. B. synchronizer rings, Sliding or shift sleeves, clutch plates, etc.
Die abstoßende Wirkung der Bauteile wird auf einfache Weise dadurch erzielt, daß sie wenigstens abschnittsweise gleiche Polarität aufweisen. So können z. B. die Zahnflanken oder Bereiche der Zahnflanken mit gleicher Polarität versehen sein. The repulsive effect of the components is simple achieved in that they are at least sectionally the same Have polarity. So z. B. the tooth flanks or Areas of the tooth flanks should be provided with the same polarity.
Bevorzugt sind zur Erzeugung der Magnetkraft permanentmagnetische Bauteile und/oder elektrische Bauteile vorgesehen. So kann z. B. eine Magnetspule im Fertigungsprozeß gleich in das Kunststoffzahnrad oder in das Aufsatzbauteil eingegossen, eingespritzt oder auf ähnliche Weise integriert werden. Die Stromversorgung der Magnetspule kann z. B. wie in einem Generatorbetrieb durch Abwälzen des Losrades als Rotor auf einer Welle als Stator induziert werden. Dadurch führt sich die Spule durch Selbstinduktion Energie zu. Abhängig von den zu erwartenden Schwingungen kann die Magnetkraft entweder durch einen Permanentmagneten zur Verfügung gestellt werden oder z. B. durch eine Magnetspule, wobei Permanentmagnete den Vorteil aufweisen, daß sie die Magnetkraft ohne Energiezufuhr bereitstellen, so daß Getriebe mit Permanentmagneten ein weites Einsatzgebiet finden. Magnetspulen weisen den Vorteil auf, daß mit ihnen auf einfache Weise die Magnetkraft in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen steuer- oder regelbar ist.Are preferred to generate the magnetic force permanent magnetic components and / or electrical components intended. So z. B. a solenoid in the manufacturing process straight into the plastic gear or into the top component poured, injected or integrated in a similar way become. The power supply to the solenoid can, for. B. as in a generator operation by rolling the idler gear as a rotor be induced on a shaft as a stator. This leads the coil turns to energy through self-induction. Depending on The magnetic force can either anticipate the vibrations to be expected be made available by a permanent magnet or z. B. by a magnetic coil, the permanent magnets Have the advantage that they have the magnetic force without the supply of energy provide so that gear with permanent magnets find a wide range of applications. Magnetic coils have the advantage on that with them the magnetic force in a simple way Can be controlled or regulated depending on operating conditions is.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß das permanentmagnetische Bauteil ein kunststoffgebundener Magnet ist, bei dem die magnetischen oder magnetisierbaren Partikel in eine Kunststoffmatrix eingebunden sind. Der magnetische bzw. magnetisierbare Werkstoff ist z. B. eine Neodym-Eisen-Bor- Verbindung oder eine Samarium-Kobalt-Verbindung oder ein anderer, insbesondere gesinterter Werkstoff. Dabei wird der magnetische bzw. magnetisierbare Werkstoff als Auflage z. B. in Form einer Scheibe mit oder ohne Zahnprofil auf die Bauteile aufgebracht. Dies erfolgt z. B. durch aufspritzen, aufnieten, aufsnappen oder aufkleben. Dabei kann die Auflage lösbar oder unlösbar befestigt sein. Bei Zahnrädern kann die Auflage einseitig oder beidseitig vorgesehen sein, wodurch das Zahnrad einen Sandwich-Aufbau erhält. Vorteilhaft werden die magnetisierbaren Partikel erst unmittelbar vor der Endmontage des Aggregats magnetisiert, so daß sich keine ferromagnetische Fremdkörper an den magnetischen Stellen ansammeln können. Die Auflage dämpft auch die Bauteile in ihrem Körperschallverhalten. Gezielt lassen sich Polscheiben so in das Bauteil einbringen, daß sich metallische Punktmassenanhäufungen ergeben, die zusätzlich eine Körperschalldämpfung bewirken. Dies gilt also nicht nur für Klapper- und Rasselstöße sondern auch für andere Verzahnungsgeräusche als Folge von Eingriffsstößen, Zahnteilungsfehlern und das Heulen und Pfeifen.A preferred embodiment provides that permanent magnetic component a plastic bonded magnet is where the magnetic or magnetizable particles are embedded in a plastic matrix. The magnetic or magnetizable material is e.g. B. a neodymium-iron-boron Compound or a samarium-cobalt compound or a other, especially sintered material. The magnetic or magnetizable material as a support z. B. in Form a disc with or without tooth profile on the components upset. This is done e.g. B. by spraying, riveting, snap on or stick on. The pad can be detachable or be permanently attached. For gears, the support can be provided on one or both sides, whereby the gear gets a sandwich structure. They will be advantageous magnetizable particles only immediately before final assembly of the unit magnetized so that there is no ferromagnetic Foreign objects can collect at the magnetic points. The Pad also dampens the components in your Structure-borne noise behavior. Pole disks can be targeted in this way bring the component that metallic Point mass accumulations result in an additional one Effect structure-borne noise. So this doesn't just apply to Rattling and rattling but also for others Gearing noises as a result of engagement impacts, Tooth pitch errors and howling and whistling.
Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Auflage auf bereits im Handel befindliche Bauteile nachträglich, z. B. im Zuge einer Nachrüstung, aufbringbar ist. Auf diese Weise können z. B. Getriebe, die bereits in Einsatz sind, umgerüstet werden, wodurch ihr Geräuschpegel gesenkt werden kann.In one embodiment it is provided that the support on components that are already on the market, e.g. B. in In the course of retrofitting, can be applied. In this way can e.g. B. gearboxes that are already in use, converted which can lower their noise level.
Von Vorteil hat sich das geringe Gewicht der Auflage, die nur wenige Gramm wiegt, erwiesen. Außerdem sind die geringen Kosten für die Auflage bemerkenswert. Weitere Vorteile werden darin gesehen, daß die Auflage und das zugehörige Bauteil voneinander trennbar sind, wodurch das Recyceln von Altteilen erleichtert wird. Außerdem kann der permanentmagnetische oder der kunststoffgebundene Werkstoff bei aus Kunststoff bestehenden Bauteilen, im lastübertragenden Flankenbereich vorgesehen sein. Dabei kann der magnetische Werkstoff vom Bauteilwerkstoff überdeckt sein. Bei kunststoffgebundenen Magnetpartikeln können diese im Spritzvorgang gezielt an die gewünschte Stelle injiziert werden.The low weight of the pad, which is only advantageous weighs a few grams. In addition, the minor Cost of circulation remarkable. Other benefits will be seen in that the edition and the associated component are separable from each other, thereby recycling old parts is facilitated. In addition, the permanent magnetic or the plastic-bound material in plastic existing components, in the load-transmitting flank area be provided. The magnetic material from Component material must be covered. For plastic-bound Magnetic particles can be targeted to the spraying process desired site to be injected.
Bevorzugt weist die Auflage den Querschnitt des Bauteils auf, d. h. bei einem Zahnrad ein Zahnprofil. Die Auflage kann an ihrem äußeren Rand bündig mit dem Bauteil abschließen, einen Abstand zu diesem aufweisen oder dieses überragen. Je nach Einsatzbedingungen wird die optimale Form gewählt.The support preferably has the cross section of the component, d. H. for a gear a tooth profile. The edition can be on its outer edge flush with the component, one Have a distance to or protrude from it. Depending on The optimal shape is chosen for the conditions of use.
Bei einer die Kontur des Bauteils aufweisenden oder überragenden Auflage kann der überragende Abschnitt als elastisches Element, z. B. als Federelement ausgebildet sein. Auf diese Weise können Lastspitzen abgebaut werden, indem zusätzlich durch die Federelemente Kräfte aufgenommen werden können, indem diese aneinander anliegen bevor es zu einer Berührung der Zahnflanken kommt.With a contour of the component or outstanding section, the outstanding section can be considered elastic element, e.g. B. be designed as a spring element. In this way, peak loads can be reduced by forces are also absorbed by the spring elements by abutting them before they become one The tooth flanks come into contact.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß das Bauteil, z. B. das Zahnrad aus Kunststoff besteht und der magnetische bzw. magnetisierbare Werkstoff partiell in den einander zugeordneten Bereichen verteilt angeordnet ist. Es können aber auch Ausnehmungen, z. B. Bohrungen, in den Stirnseiten der Zähne vorgesehen sein, in denen dann einzelne Magnete untergebracht sind. Derartige Zahnräder sind auch nachrüstbar.Another embodiment provides that the component, for. B. the gear is made of plastic and the magnetic or partially magnetizable material in each other assigned areas is arranged distributed. But it can also recesses, e.g. B. holes in the end faces of the Teeth are provided, in which then individual magnets are accommodated. Such gears can also be retrofitted.
Bei Ausführungsformen kann vorgesehen sein, daß der Nabenbereich der Bauteile einheitlich mit einer Polarisierung polarisiert ist und die das als Losteil ausgebildete Bauteil tragende Welle die gleiche Polarität aufweist. Auf diese Weise werden Radialschwingungen des Losteils auf der Welle minimiert.In embodiments it can be provided that the Hub area of the components uniformly with one polarization is polarized and that the component designed as a loose part bearing wave has the same polarity. In this way become radial vibrations of the loose part on the shaft minimized.
Eine Konzentration der Feldlinien bzw. eine Bündelung der Streufelder wird dadurch erreicht, daß der Magnet von einer Polscheibe umgeben ist. Durch die Polscheibe kann die Wirkung der Magnetkraft bis zu einem Faktor von 20 verstärkt werden.A concentration of the field lines or a bundling of the Stray fields are achieved in that the magnet from a Is surrounded. The effect can be achieved through the pole disk the magnetic force can be increased up to a factor of 20.
Vorteilhaft weist die Polscheibe eine den Zähnen des Bauteils entsprechende oder wesentlich größere Anzahl von Polschuhen auf, die mit Hilfe von Sensoren zur Drehzahl- und/oder Beschleunigungserfassung bereits ab der Drehzahl Null dienen können. ABS, ASR, ONBOARD- oder Fahrtenschreiber benötigen solche fein aufgelösten Drehbewegungssignale. Außerdem können die Polscheibe oder die Auflage als Träger für weitere Bauteile z. B. Wellendichtringe o. dgl. dienen. So kann z. B. ein Radialwellendichtring in den Fertigungsprozeß der Auflage integriert werden. Damit erfüllt die Auflage die Funktion der Abdichtung, eines Aktivgebers für Drehzahlsensoren und magnetische Repulsion von sich im Eingriff befindlichen, spielbehafteten Losteilen, z. B. bei Zahnradpumpen. Mit entsprechenden Dichtelementen ist ein stirnseitiges, kopfseitiges oder nabenseitiges Abdichten möglich. Auf diese Weise kann das Clean-bearing-Prinzip verwendet werden, bei dem die Lagerstellen, z. B. der Losräder eine vom Getriebeöl unabhängige Lebensdauer der Lagerung wesentlich erhöhen. Außerdem kann ein höheres Schleppmoment im Nabenbereich erzielt werden, was wiederum der Antiklapperwirkung zugute kommt. Als günstig erweist sich noch, daß der Ölstand im Getriebe weiter abgesenkt werden kann was Kosten und Gewicht einsparen hilft. Gleichzeitig verringert sich das Gesamtschleppmoment und der Getriebewirkungsgrad steigt.The pole disk advantageously has one of the teeth of the component corresponding or significantly larger number of pole pieces on that with the help of sensors for speed and / or Acceleration detection is used from zero speed can. ABS, ASR, ONBOARD or tachograph need such finely resolved rotary motion signals. You can also the pole disc or the support as a carrier for others Components z. B. shaft seals or the like. So z. B. a Radial shaft sealing ring in the manufacturing process of the edition to get integrated. The edition thus fulfills the function of Sealing, an active encoder for speed sensors and magnetic repulsion of engaged loose parts with play, e.g. B. in gear pumps. With corresponding sealing elements is an end Sealing on the top or hub side possible. To this In this way, the clean-bearing principle can be used, in which the bearings, e.g. B. the loose wheels one of the gear oil significantly increase the independent lifespan of the bearing. In addition, a higher drag torque in the hub area can be achieved, which in turn benefits the anti-rattling effect is coming. It turns out to be favorable that the oil level in the Transmission can be further reduced in terms of cost and weight saves. At the same time, that decreases Total drag torque and transmission efficiency increases.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben sind. Dabei zeigen:Further details, advantages and features of the invention result from the following description, in which under Preferred embodiments with reference to the drawing are described in detail. Show:
Fig. 1 einen Ausschnitt zweier miteinander kämmender Zahnräder mit jeweils einer magnetischen Auflage auf ihren Stirnseiten; Figure 1 shows a section of two intermeshing gears, each with a magnetic pad on their end faces.
Fig. 2 einen Zahn eines Zahnrades mit Auflage in Seitenansicht; Figure 2 shows a tooth of a gear wheel with support in side view.
Fig. 3a bis 3c drei Ausführungsformen eines Zahns eines Zahnrades mit Auflage und Polscheibe im Schnitt; Figures 3a to 3c show three embodiments of a tooth of a toothed wheel with support and pole disk in section.
Fig. 4 einen Zahn eines Zahnrades mit Auflage und Polscheibe in Seitenansicht; Figure 4 shows a tooth of a toothed wheel with support and pole disk, in side view.
Fig. 5 einen Zahn eines Zahnrades mit die Zahnflanken überragender Auflage; Fig. 5 is a tooth of a gear with the tooth flanks superior support;
Fig. 6 einen Zahn eines Zahnrades mit Auflage und die Zahnflanken überragender Polscheibe; und Fig. 6 is a tooth of a toothed wheel with support and the tooth flanks superior pole disk; and
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines Zahnrads mit im Zahn eingebettetem Permanentmagnet. Fig. 7 is a perspective view of a section of a gear with a permanent magnet embedded in the tooth.
Die Fig. 1 zeigt in Seitenansicht den kämmenden Bereich zweier unter Last stehender Zahnräder 1 und 2 als Ausschnitt, wovon eines ein Festrad 1 und eines ein Losrad 2 ist. Dabei kann eine Vorlegewelle mit mehreren Zahnrädern auch als Losrad angesehen werden. Diese Zahnräder 1 und 2 können aus Metall oder Kunststoff bestehen und sind auf Wellen 3 und 4 gelagert. Bei der in der Fig. 1 dargestellten Position sind die Zähne 5 bis 7 in Eingriff. Ist die Anordnung in eingekuppeltem Zustand, dann liegen die Zahnflanken 8 und 9 aneinander an. Fig. 1 shows a side view of the meshing region of two standing under load gear wheels 1 and 2 as a detail, one of a fixed wheel and a loose wheel 1 2. Here, a countershaft with several gears can also be viewed as an idler gear. These gears 1 and 2 can be made of metal or plastic and are mounted on shafts 3 and 4 . In the position shown in Fig. 1, the teeth 5 to 7 are engaged. If the arrangement is in the engaged state, the tooth flanks 8 and 9 abut one another.
Die Zahnflanken 10 und 11 der Zähne 6 und 7 weisen einen Abstand zueinander auf.The tooth flanks 10 and 11 of the teeth 6 and 7 are at a distance from one another.
Auf den Stirnseiten 12 und 13 der beiden Zahnräder 1 und 2 ist jeweils eine aus Kunststoff bestehende Auflage 14 und 15 aufgespritzt. Diese weisen eine der Kontur der Zahnräder 1 und 2 entsprechende Kontur auf, jedoch schließt das Zahnprofil der beiden Auflagen 14 und 15 nicht bündig mit dem Profil der Zahnräder 1 und, 2 ab. Der Abstand kann Bruchteile mit positivem oder negativem Vorzeichen eines Millimeters betragen. Bei nicht dargestellten Ausführungsformen kann die Auflage auch bündig mit dem Zahnprofil des Zahnrads abschließen oder die Auflage des einen Zahnrads dieses überragen und die Auflage des anderen Zahnrads einen Abstand zum Zahnprofil dessen Zahnrads aufweisen.On the end faces 12 and 13 of the two gears 1 and 2 , a plastic pad 14 and 15 is sprayed on. These have a contour corresponding to the contour of the gears 1 and 2 , but the tooth profile of the two supports 14 and 15 does not end flush with the profile of the gears 1 and 2 . The distance can be fractions with a positive or negative sign of one millimeter. In embodiments that are not shown, the support can also be flush with the tooth profile of the gear or the support of one gear can protrude from it and the support of the other gear can be at a distance from the tooth profile of the gear.
In Fig. 1 ist ferner erkennbar, daß die Auflage 14 oder 15 magnetische Pole, im dargestellten Fall Nordpole (N) aufweist. Hierfür sind in die Kunststoffmatrix magnetische oder magnetisierbare Partikel eingebunden, deren Polarität wie dargestellt ausgerichtet ist. Bevorzugt weisen die Zahnflanken der Zahnräder 1 und 2 und die Nabenbereiche 16 und 17 gleiche Pole auf.In Fig. 1 it can also be seen that the support 14 or 15 magnetic poles, in the case shown north poles (N). For this purpose, magnetic or magnetizable particles are integrated into the plastic matrix, the polarity of which is oriented as shown. The tooth flanks of the gear wheels 1 and 2 and the hub regions 16 and 17 preferably have the same poles.
Sind die beiden Zahnräder 1 und 2 in lastlosem oder ausgekuppeltem Zustand, dann richten sich die in Eingriff sich befindenden Zähne 5 bis 7 in eine Mittelstellung aus, in der die Zahnflanken 8 bis 11 ohne gegenseitige Berührung sind. Dies rührt daher, daß sie sich aufgrund der gleichen Polarität der Auflagen 14 und 15 voneinander abstoßen. Dies gilt auch für die Nabenbereiche 16 und 17 der beiden Zahnräder 1 und 2, wenn die sie tragenden Wellen 3 und 4 ebenfalls gleiche Pole aufweisen. Vorzugsweise ist dann das Bauteil im Zahnflankenbereich und im Nabenbereich permanentmagnetisiert und einstückig. Radial- und Axialschwingungen werden auf diese Weise wirksam reduziert.If the two gears 1 and 2 are in the no-load or disengaged state, then the teeth 5 to 7 in engagement align themselves in a central position in which the tooth flanks 8 to 11 are without mutual contact. This is because they repel each other due to the same polarity of pads 14 and 15 . This also applies to the hub areas 16 and 17 of the two gear wheels 1 and 2 if the shafts 3 and 4 carrying them also have the same poles. The component is then preferably permanently magnetized in the tooth flank area and in the hub area and in one piece. Radial and axial vibrations are effectively reduced in this way.
Da sich die Zahnflanken 8 bis 11 gegenseitig abstoßen, werden Körperschallanfachung und -übertragung und Verschleiß reduziert. Auch bei modernsten Getrieben sind Axialspiele benachbarter Bauteile erforderlich, wobei dieses Spiel zu Axialschwingungen der Bauteile führt. Durch die Abstoßung der Zahnflanken 8 bis 11 kann auch eine Reduzierung dieser Axialschwingung erzielt werden. Außerdem verkleinert sich das aufzubringende Quetschmoment für das an den Zahnflanken 8 bis 11 anhaftende Öl. Durch die Repulsion wird also der Wirkungsgrad der Zahnradpaarung und deren Lebensdauer erhöht.Since the tooth flanks 8 to 11 repel each other, structure-borne noise build-up and transmission and wear are reduced. Even with the most modern gears, axial play of neighboring components is required, this play leading to axial vibrations of the components. By repelling the tooth flanks 8 to 11 , a reduction of this axial vibration can also be achieved. In addition, the pinching torque to be applied for the oil adhering to the tooth flanks 8 to 11 is reduced. The repulsion thus increases the efficiency of the gear pair and their service life.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß lediglich die Probleme, d. h. Geräusche und Schwingungen verursachenden Bauteile, wie Zahnräder der oberen Gänge, des Rückwärtsganges und gegebenenfalls das Vorgelege usw., magnetisiert werden können. Another advantage of the invention is that only the problems, d. H. Noises and vibrations causing components, such as gears of the upper gears, the Reverse gear and, if applicable, the additional gear, etc., can be magnetized.
Schließlich hat sich gezeigt, daß bei auf Abstand zueinander stehenden Zahnflanken permanent ein Ölfilm zwischen diesen sich befindet, der einerseits eine dämpfende Wirkung hat, andererseits den Verschleiß beim Übergang in den geschalteten Zustand der Zahnräder mindert.Finally, it has been shown that at a distance from each other standing tooth flanks permanently an oil film between them is located, which on the one hand has a dampening effect, on the other hand the wear during the transition to the switched Condition of the gears diminishes.
In Fig. 1 ist auch erkennbar, daß die beiden Stirnseiten 12 und 13 der beiden Zahnräder 1 und 2 jeweils mit einer Polscheibe 18 und 19 teilweise überdeckt sind. Diese Polscheiben 18 und 19 überdecken die Südpole der Auflagen 14 und 15.In Fig. 1 it can also be seen that the two end faces 12 and 13 of the two gears 1 and 2 are each partially covered with a pole disk 18 and 19 . These pole disks 18 and 19 cover the south poles of pads 14 and 15 .
Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Auflage 15 bis an den Rand des Zahnes 6 herangeführt ist. Sie weist also die Dicke des Zahnes 6 auf. Bei dieser Ausführungsform werden höhere repulsive Kräfte erzielt. FIG. 2 shows an embodiment in which the support 15 is brought up to the edge of the tooth 6 . So it has the thickness of the tooth 6 . In this embodiment, higher repulsive forces are achieved.
Ein Schnitt durch ein Zahnrad 22 ist in Fig. 3a dargestellt, die auch ein Beispiel für die Anordnung der Auflage 23 zeigt. Diese befindet sich in einer Eindrehung 24, so daß kein Kurzschluß der magnetischen Feldlinie auf der Nabenseite entsteht und im Zahnflankenbereich eine maximale magnetische repulsive Wirkung erreicht wird. Im dargestellten Beispiel schließt sie bündig mit dem Flankenprofil 21 des Zahnrades 22 ab und weist einen Nord- und einen Südpol auf. An der dem Zahnrad 22 abgewandten Seite ist die Auflage 23 von einer Polscheibe 25 übergriffen, die die Streuung der Feldlinien reduziert. Auch diese Polscheibe 25 schließt bündig mit dem Flankenprofil 21 des Zahnrads 22 ab. Die Abmessungen dieses Sandwich-Aufbaus sind übertrieben dargestellt. Die Dicke der Auflage 23 und der Polscheibe 25 beträgt jeweils nur 1 bis wenige Millimeter. Der Werkstoff des Zahnrads 22 ist beliebig wählbar und kann ein Metall oder ein Kunststoff sein.A section through a gear wheel 22 is shown in Fig. 3a, which also shows an example of the arrangement of the support 23 . This is located in a recess 24 so that there is no short circuit of the magnetic field line on the hub side and a maximum magnetic repulsive effect is achieved in the tooth flank region. In the example shown, it is flush with the flank profile 21 of the gear 22 and has a north and a south pole. On the side facing away from the gear 22 , the support 23 is overlapped by a pole disk 25 , which reduces the scatter of the field lines. This pole disk 25 also ends flush with the flank profile 21 of the gear wheel 22 . The dimensions of this sandwich structure are exaggerated. The thickness of the support 23 and the pole disk 25 is only 1 to a few millimeters. The material of the gear 22 can be selected as desired and can be a metal or a plastic.
Die Fig. 3b zeigt eine Variante für die Anordnung der Polscheibe 25. Dabei überdeckt die Polscheibe 25 lediglich den in der Fig. 3b nicht sichtbaren Südpol. Die Anordnung der Polscheibe 25 ist aber im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 erkennbar. Im Bereich der Auflage 23 ist ein Permanentmagnet 30 in die Welle 29 eingelassen, der Axial- und Radialschwingungen reduziert. FIG. 3b shows a variant for the arrangement of the pole disk 25th The pole disk 25 only covers the south pole, which is not visible in FIG. 3b. The arrangement of the pole disk 25 can be seen in the embodiment of FIG. 1. In the area of the support 23 , a permanent magnet 30 is embedded in the shaft 29 , which reduces axial and radial vibrations.
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 3c dargestellt. Hier übergreift die Polscheibe 25 vollständig die Auflage 23 und ist ringförmig ausgebildet.Another embodiment is shown in Fig. 3c. Here, the pole disk 25 completely overlaps the support 23 and is annular.
Bei dem in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zahn 6 sowohl mit einer Auflage 15 als auch mit einer Polscheibe 25 versehen, wobei beide, d. h. Auflage 15 und Polscheibe 25 einen dem Flankenprofil 21 des Zahnrads 6 entsprechenden Querschnitt besitzen. Jedoch schließen sie nicht bündig mit der Zahnflanke des Zahnes 6 ab sondern weisen einen geringen Abstand hierzu auf. In the embodiment shown in FIG. 4, the tooth 6 is provided with a support 15 as well as with a pole disk 25 , both, ie support 15 and pole disk 25, having a cross section corresponding to the flank profile 21 of the gear 6 . However, they do not end flush with the tooth flank of tooth 6 but are at a short distance from it.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 überragt die Auflage 23 geringfügig das Flankenprofil 21 des Zahnes 6, wobei der überragende Abschnitt als elastisches Element 26, im dargestellten Fall als Feder 27 ausgebildet ist. Dieser Aufbau hat den Vorteil, daß die maximale Magnetkraft zur Verfügung steht und bei Überschreiten dieser, zuerst die elastischen Elemente 26 der miteinander kämmenden Zähne zur gegenseitigen Anlage kommen, so daß eine Flankenberührung der Zähne im wesentlichen verhindert wird. Bei Kraftübertragung bei gekuppelten Zahnrädern werden die federnden Elemente so weit verlagert, bis die Flanken zur Anlage kommen.In the embodiment of FIG. 5, the support 23 projects slightly beyond the flank profile 21 of the tooth 6 , the projecting section being designed as an elastic element 26 , in the illustrated case as a spring 27 . This structure has the advantage that the maximum magnetic force is available and when this is exceeded, the elastic elements 26 of the intermeshing teeth first come into contact with one another, so that a flank contact of the teeth is essentially prevented. In the case of power transmission with coupled gears, the resilient elements are displaced until the flanks come into contact.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 weist ebenfalls elastische Elemente 28 auf, die jedoch von der Polscheibe 25 gebildet werden. Auch hier überragen diese Elemente 28 geringfügig das Flankenprofil 21 und dienen als Feder, die eine Flankenberührung verhindern.The exemplary embodiment in FIG. 6 likewise has elastic elements 28 , which, however, are formed by the pole disk 25 . Here, too, these elements 28 protrude slightly from the flank profile 21 and serve as a spring, which prevent flank contact.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist in ein aus Kunststoff bestehendes Zahnrad 31, bzw. in jeden Zahn 32 bis 34 ein Permanentmagnet 35 eingebettet. Dieser kann bei der Herstellung des Zahnrads 31 eingespritzt werden oder er kann in eine entsprechende Ausnehmung eingeführt und eingeschweißt, eingeklebt o. dgl. verankert werden.In the exemplary embodiment according to FIG. 7, a permanent magnet 35 is embedded in a gear wheel 31 made of plastic, or in each tooth 32 to 34 . This can be injected during the manufacture of the gear 31 or it can be inserted into a corresponding recess and welded, glued or anchored.
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