WO2013053931A1

WO2013053931A1 - Gezahntes bauteil und herstellungsverfahren

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Publication number: WO2013053931A1
Application number: PCT/EP2012/070352
Authority: WO
Inventors: Werner M. Bless
Original assignee: Bless Werner M
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2013-04-18

Abstract

Ein gezahntes Bauteil weist ein erstes und ein zweites Zahnrad (52, 54) auf. Ein Biegeabschnitt (64) bildet einen Teil eines der Zahnräder (52, 54). In unbelasteter Stellung sind Zähne eines zweiten Zahnabschnitts (62) des zweiten Zahnrads (54) gegenüber Zähnen eines ersten Zahnabschnitts (58) des ersten Zahnrads (52) versetzt. Der zweite Zahnabschnitt (62) ist dazu eingerichtet, bei Belastung eine mit einer Biegung des mindestens einen Biegeabschnitts (64) einhergehende Drehbewegung gegenüber dem ersten Zahnabschnitt (58) auszuführen, bis die Zähne des zweiten Zahnabschnitts (62) zumindest an einem an den ersten Zahnabschnitt (58) angrenzenden Bereich mit den Zähnen des ersten Zahnabschnitts (58) fluchten. Das zweite Zahnrad (54) ist mittels einer starren Zentrierstruktur derart gehalten, dass eine Mittelachse des ersten Zahnrads (52) mit einer Mittelachse des zweiten Zahnrads (54) fluchtet. Die erfindungsgemäßen Konstruktionen sind kostengünstig und insbesondere für hohe Drehzahlen geeignet.

Description

Gezahntes Bauteil und Herstellungsverfahren

Die Erfindung betrifft allgemein ein gezahntes Bauteil sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein gezahntes Bauteil mit einem ersten und einem zweiten Zahnrad, zwischen denen Biegeabschnitte ausgebildet sind.

WO 201 1/023815 A2 zeigt ein gezahntes Bauteil mit den Merkmalen des Ober- begriffs von Anspruch 1 . Bei dieser Konstruktion besteht jedoch die Schwierigkeit, dass die Biegeabschnitte nur einen relativ geringen Querschnitt aufweisen dürfen, um bei einer gewünschten Vorspannkraft einen ausreichend großen Verdrehungswinkel der Zahnräder zueinander zu erlauben. Daher kann insbesondere bei hohen Umdrehungszahlen ein unerwünschtes Flattern des vorgespannten zweiten Zahn- rads auftreten.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Konstruktion eines gezahnten Bauteils vorzuschlagen, das beispielsweise als vorgespanntes Zahnradbauteil einsetzbar ist. Vorzugsweise soll durch die Erfindung die Gestaltungsfreiheit hin- sichtlich der Dimensionierung der Biegeabschnitte vergrößert und/oder eine gute Zentrierung der beiden Zahnräder zueinander erzielt werden.

Die Erfindung ist durch die unabhängigen Ansprüche definiert. Die abhängigen Ansprüche betreffen optionale Merkmale einiger Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Erfindung geht von der Grundidee aus, die Biegestrukturen vollständig oder zumindest teilweise von der Aufgabe der Zentrierung der beiden Zahnräder zueinander zu befreien. Hierzu dient erfindungsgemäß eine starre Zentrierstruktur, mittels derer das zweite Zahnrad derart gehalten ist, dass eine Mittelachse des ersten Zahnrads mit einer Mittelachse des zweiten Zahnrads fluchtet. Die Erfin- dung eröffnet damit einen gesteigerten Gestaltungsspielraum für die Dimensionierung der Biegestrukturen. Insbesondere können die Biegestrukturen relativ fragil ausgestaltet werden, ohne dass dadurch die Zentrierung der beiden Zahnräder zueinander leiden würde.

Weitere Merkmale, Vorteile und Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten schematischen Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 a eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung eines gezahnten Bauteils mit einem ersten Zahnrad und einem zweiten Zahnrad nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 1 b eine Draufsicht auf das erste Zahnrad von Fig. 1 a,

Fig. 1 c eine Seitenansicht des ersten Zahnrads von Fig. 1 a,

Fig. 1 d eine Draufsicht auf das zweite Zahnrad von Fig. 1 a, Fig. 1 e eine Seitenansicht des zweiten Zahnrads von Fig. 1 a,

Fig. 2a eine perspektivische Darstellung eines gezahnten Bauteils mit einem ersten Zahnrad und einem zweiten Zahnrad in entspannter Lage nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2b eine Draufsicht auf das gezahnte Bauteil von Fig. 2a,

Fig. 2c eine Seitenansicht des gezahnten Bauteils von Fig. 2a, Fig. 3a eine perspektivische Darstellung des gezahnten Bauteils von Fig. 2a in gespannter Lage, Fig. 3b eine Draufsicht auf das gezahnte Bauteil von Fig. 3a,

Fig. 3c eine Seitenansicht des gezahnten Bauteils von Fig. 3a, Fig. 4a - 4e Darstellungen wie in Fig. 1 a - 1 e nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5a - 5e Darstellungen wie in Fig. 1 a - 1 e nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6a - 6e Darstellungen wie in Fig. 1 a - 1 e nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 7a - 7c Darstellungen wie in Fig. 3a - 3c nach dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 8a eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung eines gezahnten Bauteils mit einem ersten Zahnrad und einem zweiten Zahnrad nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 8b eine Draufsicht auf das erste Zahnrad von Fig. 8a,

Fig. 8c eine Draufsicht auf das zweite Zahnrad von Fig. 8a, Fig. 9a eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung eines gezahnten Bauteils mit einem ersten Zahnrad und einem zweiten Zahnrad nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 9b eine Draufsicht auf das erste Zahnrad von Fig. 9a,

Fig. 9c eine Draufsicht auf das zweite Zahnrad von Fig. 9a, Fig. 9d eine perspektivische Darstellung des zusannnnengesetzten Bauteils gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 9e eine Draufsicht auf das zusammengesetzte Bauteil von Fig. 9d,

Fig. 9f eine Seitenansicht des zusammengesetzten Bauteils von Fig. 9d,

Fig. 10a eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung eines gezahnten Bauteils mit einem ersten Zahnrad und einem zweiten Zahnrad nach einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 10b eine Seitenansicht des ersten Zahnrads in dem siebten Ausführungsbeispiel, Fig. 10c eine perspektivische Darstellung des zusammengesetzten Bauteils gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 10d eine Draufsicht auf das zusammengesetzte Bauteil von Fig. 10c, Fig. 1 1 a eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung eines gezahnten Bauteils mit einem ersten Zahnrad und einem zweiten Zahnrad nach einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 1 1 b eine perspektivische Darstellung des zusammengesetzten Bauteils gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 1 1 c eine Draufsicht auf das zusammengesetzte Bauteil von Fig. 1 1 b,

Fig. 1 1 d eine Seitenansicht des zusammengesetzten Bauteils von Fig. 1 1 b,

Fig. 12a eine perspektivische Darstellung eines zweiten Zahnrads als Teil eines gezahnten Bauteils nach einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 12b eine Draufsicht auf das zweite Zahnrad von Fig. 12a, Fig. 12c eine Seitenansicht des zweiten Zahnrads von Fig. 12a,

Fig. 13 eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung eines gezahnten Bauteils mit einem ersten Zahnrad und einem zweiten Zahnrad nach einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 14a eine perspektivische Darstellung eines gezahnten Bauteils mit einem ersten Zahnrad und einem zweiten Zahnrad nach einem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 14b eine perspektivische Darstellung des zusammengesetzten Bauteils gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Fig. 14c eine Draufsicht auf das zweite Zahnrad von Fig. 14a.

Fig. 15 einen Rohling für ein erstes Zahnrad, wie er in einem Ausführungsbeispiel bei der Herstellung des gezahnten Bauteils gemäß Fig. 1 1 a - 1 1 d verwendet wird,

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in Fig. 1 a - 14c gezeigt. Diese Ausführungsformen betreffen je ein gezahntes Bauteil 50, das als vorspannbares - bzw. in eingebautem Zustand vorgespanntes - Zahnradbauteil ausgestaltet ist. Ein derartiges gezahntes Bauteil 50 kann beispielsweise im Automobilsektor für den Nockenwellenantrieb oder den Antrieb einer Ausgleichswelle eingesetzt werden, um die Laufruhe zu verbessern.

Das gezahnte Bauteil 50 weist ein erstes Zahnrad 52 und ein zweites Zahnrad 54 auf. Das erste Zahnrad 52 ist als in sich starres Bauteil mit einem ersten Nabenabschnitt 56 und einem ersten, äußeren Zahnabschnitt 58 ausgestaltet, wobei der erste Nabenabschnitt 56 und der erste Zahnabschnitt 58 einstückig ausgebildet sind. Das zweite Zahnrad 54 weist einen zweiten, äußeren Zahnabschnitt 62 auf. Die beiden Zahnabschnitte 58, 62 weisen in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen im Querschnitt einen identischen Außenumriss auf, so dass sich die Zähne der beiden Zahnabschnitte 58, 62 bei geeigneter Winkelposition der Zahn- räder 52, 54 genau in Deckung bringen lassen. In Ausführungsalternativen, bei denen z.B. eine Schrägverzahnung vorgesehen ist, lassen sich die Zahnabschnitte 58, 62 zumindest an ihren einander zugewandten Seiten miteinander in Deckung bringen. In den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 a - 5e und Fig. 8a - 8c sowie Fig. 14a - 14c weist das zweite Zahnrad 54 ferner einen zweiten Nabenabschnitt 60 auf, der radial innerhalb des zweiten Zahnabschnitts 62 angeordnet ist.

Erfindungsgemäß ist mindestens ein Biegeabschnitt 64 als Teil eines der Zahn- räder 52, 54 vorgesehen. In den meisten der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele ist der bzw. sind die Biegeabschnitte 64 einstückig an dem zweiten Zahnabschnitt 62 des zweiten Zahnrads 54 ausgebildet. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen vorgesehen, bei denen der oder die Biegeabschnitte 64 einstückig am zweiten Nabenabschnitt 60 oder einem anderen Bestandteil des zweiten Zahnrads 54 oder einstückig am ersten Zahnabschnitt 58 oder dem ersten Nabenabschnitt 56 oder einem anderen Bestandteil des ersten Zahnrads 52 ausgebildet sind.

In den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 a - 8c, Fig. 12a - 12c und Fig. 14a - 14c sind jeweils mehrere - beispielsweise zwei oder drei oder vier oder fünf oder eine andere Anzahl - Biegeabschnitte 64.1 , 64.2, 64.3, 64.4 vorgesehen, die hier zusammenfassend als Biegeabschnitte 64 bezeichnet werden. Die Biegeabschnitte 64 sind an einem Ende einstückig mit dem zweiten Zahnabschnitt 62 oder einem angrenzenden Bereich verbunden, während sie über je ein Endstück 82.1 , 82.2, 82.3, 82.4 - im folgenden zusammenfassend als Endstücke 82 bezeichnet - an ihrem anderen Ende derart mit dem ersten Zahnrad 52 verbunden sind, dass die Endstücke 82 jeder Drehbewegung des ersten Zahnrads 52 spielfrei folgen. Die Biegeabschnitte 64 können gerade, gebogen, gewellt, gekrümmt, insbeson- dere U-förmig gekrümmt oder kreisbogenförmig gekrümmt, oder in sonstiger Weise geformt sein.

Die Verbindung jedes Endstücks 82 mit dem ersten Zahnrad 52 kann allgemein eine Schraub- oder Niet- oder Schweiß- oder Klebeverbindung oder eine formschlüssige Verbindung oder eine Verbindung durch Presssitz sein. Allgemein kann die Verbindung starr und/oder fest und/oder unlösbar und/oder drehfest und/oder kraftschlüssig sein. So sind beispielsweise in Fig. 1 a - 1 e Schweißverbindungen vorgesehen, bei denen an den Endstücken 82 der Biegeabschnitte 64 Buckel für die Schweißung angebracht sind. In den Ausgestaltungen nach Fig. 2a - 7c sind in die Endstücke 82 stiftförmige Ansätze eingesetzt, die in Befestigungslöcher 72.1 , 72.2, 72.3, 72.4 im ersten Zahnrad 52 - im folgenden zusammenfassend als Befestigungslöcher 72 bezeichnet - eingepresst werden. Diese stiftförmigen Ansätze können mit den ringförmig ausgestalteten Endstücken 82 vernietet werden. Es versteht sich, dass die stiftförmigen Ansätze in weiteren Ausgestaltungen entweder fest mit dem ersten Zahnrad 52 verbunden und mit dem zweiten Zahnrad 54 vernietet, oder fest mit dem zweiten Zahnrad 54 verbunden und in das erste Zahnrad 52 eingesteckt sein können. Auch weitere Ausführungen der Befestigung der Endstücke 82 der Biegeabschnitte 64 an dem ersten Zahnrad 52 oder einem damit verbundenen Bauteil sind vorgesehen. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14a - 14c können die Biegeabschnitt 64 an ihren Endstücken 82 wahlweise auf alle genannten Arten an dem ersten Zahnrad 52 befestigt sein.

Die Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 9a - 1 1d und Fig. 13 weisen nur je einen einzigen Biegeabschnitt 64 auf, der in einem Winkelbereich von mindestens 180° - und vorzugsweise mindestens 270° - ringförmig ausgestaltet ist. Dieser Biegeabschnitt 64 ist an einem Ende über einen Ansatz 66 einstückig mit dem zweiten Zahnabschnitt 62 verbunden. Der Biegeabschnitt 64 erstreckt sich innerhalb des zweiten Zahnabschnitts 62 entlang einer Kreislinie und endet in einem Endstück 68, das hakenförmig ausgebildet und an einer Erhebung 90.1 des ersten Zahnrads 52 eingehängt ist. Die Erhebung 90.1 bildet somit eine Mitnehmerstruktur für das hakenförmige Endstück 68. Wenn in der in Fig. 9a gezeigten Konstruktion das Endstück 68 an der Erhebung 90.1 anliegt und das zweite Zahnrad 54 weiter im Uhrzeigersinn gedreht wird, biegt sich der Biegeabschnitt 64 und bewirkt eine Vorspannung, die das zweite Zahnrad 54 in Richtung gegen den Uhrzeigersinn drängt.

Erfindungsgemäß ist in allen Ausführungsbeispielen eine starre Zentrierstruktur vorgesehen, mittels derer das zweite Zahnrad 54 derart gehalten ist, dass eine Mittelachse des ersten Zahnrads 52 mit einer Mittelachse des zweiten Zahnrads 54 fluchtet. Aus Gründen der klareren Darstellung sind diese Mittelachsen in den Figuren nicht gesondert gezeigt; wegen der kreisrunden Form der Zahnräder 52, 54 ist die Lage der Mittel- oder Drehachsen jedoch offensichtlich. In den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 a - 5e sowie Fig. 8a - 8c und 14a - 14c ist die Zentrierstruktur in Gestalt von Speichen 88.1 , 88.2, 88.3, 88.4 des zweiten Zahnrads 54 - im folgenden zusammenfassend als Speichen 88 bezeichnet - ausgeführt. Die Speichen 88 erstrecken sich zwischen dem zweiten Nabenabschnitt 60 und dem zweiten Zahnabschnitt 62. In manchen Ausführungsformen sind die Speichen 88 sowohl mit dem zweiten Nabenabschnitt 60 als auch mit dem zweiten Zahnabschnitt 62 einstückig verbunden. Das zweite Zahnrad 54 kann in unterschiedlichen Ausführungsformen unterschiedlich viele - beispielsweise zwei oder drei oder vier oder fünf - Speichen aufweisen. In den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 6a - 7c und Fig. 9a - 13 weist das zweite Zahnrad 54 eine Zentrierstruktur auf, die eine oder mehrere Erhebungen 90.1 , 90.2, 90.3, 90.4 - im folgenden zusammenfassend als Erhebungen 90 bezeichnet - beinhaltet. Die Erhebungen 90 befinden sich an einer Seitenfläche des ersten Zahnrads 52 und erstrecken sich in Richtung des zweiten Zahnrades 54. In bevor- zugten Ausführungsformen sind die Erhebungen 90 einstückig mit dem ersten Zahnrad 52 ausgebildet. In den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 6a - 7c, Fig. 9a - 9e und Fig. 1 1 a - 1 1 d sind mehrere - beispielsweise zwei oder drei oder vier oder fünf oder jede andere Anzahl - von Erhebungen 90 vorgesehen. In manchen Ausführungsformen stützt sich das zweite Zahnrad 54 mit seinem zweiten Zahnabschnitt 62 auf den Erhe- bungen 90 ab. In anderen Ausführungsformen - wie in Fig. 6a - 7c gezeigt - weist der zweite Zahnabschnitt radial nach innen gerichtete Stege 92.1 , 92.2, 92.3 - im folgenden zusammenfassend als Stege 92 bezeichnet - auf, die jeweils an einer zugeordneten Erhebung 90 aufliegen. Diese Ausgestaltung weist wegen der radial nach innen verschobenen Anordnung der Kontaktflächen zwischen den Erhebun- gen 90 und den Stegen 92 eine geringere Reibung bei einer Verdrehung der Zahnräder 52, 54 zueinander um einen vorgegebenen Verdrehwinkel auf.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8a - 8c und Fig. 14a - 14c ist als Bestandteil der Zentrierstruktur ferner eine Schulter 84 um den ersten Nabenabschnitt 56 des ersten Zahnrads 52 ausgeführt. Das zweite Zahnrad 54 stützt sich mit seinem ersten Nabenabschnitt 60 auf dieser Schulter 84 ab. Die Schulter 84 ist beispielsweise als umlaufender Wulst ausgebildet, auf den das zweite Zahnrad 54 aufgesetzt ist und der von dem zweiten Nabenabschnitt 60 in Umfangsrichtung umschlossen wird.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 a - 5e sowie Fig. 8a - 8c setzt die Zentrierung der Zahnräder 52, 54 natürlich voraus, dass die beiden Nabenabschnitte 56 und 60 zueinander zentriert gehalten werden, beispielsweise an einer gemeinsamen Achse oder Welle, auf die das gezahnte Bauteil 50 aufgesetzt ist. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 8a - 8c und Fig. 14a - 14c erfolgt die Zentrierung über die Anlage des zweiten Nabenabschnitts 60 an der Schulter 84, ohne dass das Bauteil 50 dazu an einer Achse oder Welle montiert sein müsste. Es versteht sich, dass eine derartige Schulter 84 auch in Abwandlungen der anderen hier beschriebenen Ausführungsbeispiele vorgesehen sein kann.

Ferner ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8a - 8c das erste Zahnrad 54 mit einem leichteren Bereich 85 und einem schwereren Bereich 86 ausgestaltet, um Gewichtsunterschiede anderer Bauteile auszugleichen. Es versteht sich, dass derartige Bereiche auch in Abwandlungen der anderen hier beschriebenen Ausführungsbeispiele vorgesehen sein können. Es wird nun noch genauer auf das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 a - 1 e eingegangen, wobei sich versteht, dass die dargelegten Funktionsprinzipien entsprechend auch für die anderen hier gezeigten Ausführungsformen gelten. Das zweite Zahnrad 54 ist an vier Endstücken 82 mit vier korrespondierenden Punkten des ersten Zahnrades 52 fest - z.B. über je eine Schweißverbindung - verbunden. Im unbe- lasteten Zustand sind die beiden Zahnräder 52, 54 in einer derartigen Winkelposition zueinander ausgerichtet, dass die Zähne des zweiten Zahnabschnitts 62 des zweiten Zahnrades 54 geringfügig gegen die Zähne des ersten Zahnabschnitts 58 des ersten Zahnrades 52 versetzt sind. Bei Belastung des zweiten Zahnrades 54 in Umfangsrichtung verbiegen sich die Biegeabschnitte 64 in Umfangsrichtung, so dass die Zähne des zweiten Zahnabschnitts 62 in eine Position geraten, in der sie deckungsgleich mit den Zähnen des ersten Zahnabschnitts 58 sind.

Wenn das aus den Zahnrädern 52 und 54 zusammengesetzte Bauteil 50 in Eingriff mit einem weiteren Zahnrad (nicht gezeigt) montiert wird, greift das Bauteil 50 mit Vorspannung in das weitere Zahnrad ein. Auf diese Weise ergeben sich ein ruhiges und materialschonendes Anlaufen sowie eine geringere Geräuschentwicklung während des Betriebs. Das Bauteil 50 kann beispielsweise für Zahnantriebe für Nockenwellen oder Ausgleichswellen verwendet werden, bei denen eine möglichst geringe Geräuschentwicklung verlangt wird. Ferner sind eine Vielzahl von weiteren Anwendungsgebieten sowohl bei Kraftfahrzeugen als auch bei anderen technischen Geräten vorgesehen.

Allgemein kann die Stärke der Vorspannung durch die Anzahl der Biegeabschnitte 64 sowie durch deren Dimensionierung eingestellt werden. Da die Zentrierung und Abstützung des zweiten Zahnrads 54 unabhängig von den Biegeabschnitten 64 durch die Zentrierstruktur erfolgt, kann die Dimensionierung der Biegeabschnitte 64 unabhängig vom Abstützbedarf des zweiten Zahnrades 54 erfolgen. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl von Biegeabschnitten 64 eingeschränkt.

Bei einem z.B. gewünschten Auslenkwinkel von 1 ,5° zwischen den Zähnen des ersten und des zweiten Zahnabschnittes 58, 62 und einer z.B. gewünschten Vorspannkraft von ungefähr 10 Nm können sich in einem typischen Beispiel die folgenden Dimensionen für die Biegeabschnitte 64 (Biegeelemente) ergeben:

Um die Zugbelastung der Biegeabschnitte 64 zu verringern, ist in manchen Ausgestaltungen vorgesehen, diese Biegeabschnitte 64 wellenförmig - wie in Fig. 4a - 4c gezeigt - auszugestalten. Es versteht sich, dass alle hier gezeigten Ausgestaltungen der Biegeabschnitte 64 mit allen Ausgestaltungen der Zahnräder 52, 54 kombiniert werden können.

In einigen der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele weisen das erste und das zweite Zahnrad 52, 54 je mindestens ein Montageloch 74.1 , 74.2, 74.3 und 76.1 , 76.2, 76.3 auf, die im folgenden zusammenfassend als Montagelöcher 74 und 76 bezeichnet werden. Diese Montagelöcher 74, 76 nahe an den Zahnabschnitten 58 und 62 dienen zur Vorspannung des Bauteils 50 bei der Montage. Hierzu werden die Zahnräder 52, 54 in eine Position gedreht, so dass die Zähne und auch die Montagelöcher 74, 76 fluchten. Ein Montagestift 78, der nicht Bestandteil des gezahnten Bauteils 50 ist, wird dann in ein Paar zweier fluchtender Montagelöcher 74, 76 eingeschoben, um die vorgespannte Position zu fixieren. Nach der Montage wird der Stift 78 wieder entfernt. Aus Symmethegründen und zur Vermeidung von Unwuchten sind in Fig. 2a - 7c drei Paare von Montagelöchern 74, 76 vorgesehen. Es versteht sich, dass alle hier beschriebenen Ausgestaltungen mit einem Paar oder mehreren Paaren von Montagelöchern 74, 76 ausgestaltet sein können, wie dies beispielhaft in Fig. 1 a - 1 e sowie Fig. 8a - 8c mit je einem Paar von Montagelöchern 74, 76 gezeigt ist.

In den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 a - 3c sowie Fig. 5a - 8c ist das zweite Zahnrad 54 im wesentlichen flach ausgestaltet, wie dies insbesondere aus den Seitenansichten von Fig. 1 e, 2c, 3c, 5e, 6e und 7c ersichtlich ist. Mit anderen Worten befinden sich die Biegeabschnitte 64 und die Speichen 88 in der Seitenansicht innerhalb der Zahnradebene, dass heißt in jenem Raumbereich, der außen durch den zweiten Zahnabschnitt 62 begrenzt ist. Es sind jedoch auch Ausführungsformen vorgesehen, bei denen die Biegeabschnitte 64 und/oder die Speichen 88 dreidimensional aus der Zahnradebene herausgebogen sind und in eine entsprechende Aussparung 80 im ersten Zahnrad 52 hineinragen. Ein Beispiel hierfür ist Fig. 4a - 4e gezeigt. Diese Ausgestaltungen können großen-, bauraum- oder gewichtsoptimiert sein. Insbesondere kann das erste Zahnrad 52 leichter und mit weniger Material ausgestaltet sein. Es versteht sich, dass derartige Ausführungs- formen auch mit den anderen hier beschriebenen Ausführungsbeispielen kombiniert werden können.

In Fig. 6a - 7c und Fig. 9a - 13 sind Ausführungsbeispiele gezeigt, bei denen das zweite Zahnrad 54 nur einen Zahnabschnitt 62, aber keinen Nabenabschnitt auf- weist. Hier befinden sich die Verbindungsstellen zwischen den Endstücken 68, 82 des mindestens einen Biegeabschnitts 64 und dem ersten Zahnrad 52 radial relativ weit außen am ersten Zahnrad 52 in der Nähe des ersten Zahnabschnitts 58. Beispielsweise kann die Verbindungsstelle in der radial äußeren Hälfte oder im radial äußeren Viertel des ersten Zahnrads 52 gelegen sein. Der mindestens eine Biege- abschnitt 64 verläuft dann in der Draufsicht gekrümmt, so dass sich das Endstück 68, 82 des Biegeabschnitts 64 ungefähr in der Nähe der einstückigen Verbindung des Biegeabschnitts 64 mit dem zweiten Zahnabschnitt 62 befindet. Beispielsweise kann die Distanz zwischen dem Endstück 68, 82 des Biegeabschnitts 64 oder jedes der Biegeabschnitte 64 zum Ort der einstückigen Verbindung weniger als 50% oder weniger als 30% des Radius des zweiten Zahnrades 54 betragen. In manchen Ausführungsformen ist die Biegung des Biegeabschnitts 64 oder jedes der Biegeabschnitte 64 eine sich über mindestens 50% oder mindestens 75% oder im wesentlichen die gesamte Länge des Biegeabschnitts 64 erstreckende Biegung. Die Krümmung des Biegeabschnitts 64 oder jedes der Biegeabschnitte 64 kann in der Draufsicht beispielsweise U-förmig oder kreisbogenförmig verlaufen. Zusätzlich kann eine Krümmung in axialer Richtung aus der Zahnradebene hinaus vorgesehen sein. Durch die relativ lange Ausgestaltung des Biegeabschnitts 64 oder jedes der Biegeabschnitte 64 wird die Biegebeanspruchung des Materials verringert. In manchen Ausführungsformen ist die Biegung des Biegeabschnitts 64 oder jedes der Biegeabschnitte 64 eine elastische Biegung innerhalb einer durch das Material der Biegeabschnitte erlaubten Elastizitätsgrenze.

Bei den in Fig. 9a - 1 1 d und Fig. 13 gezeigten Ausführungsformen weist die Erhebung 90 bzw. weisen die Erhebungen 90 mehrere radial nach außen ragende Vorsprünge 94.1 , 94.2, 94.3, 94.4 auf, die folgenden zusammenfassend als Vorsprün- ge 94 bezeichnet werden. Die Erhebung bzw. Erhebungen 90 mit ihren Vorsprüngen 94 greift/greifen in der Art eines Bajonettverschlusses am zweiten Zahnrad 54 ein und hält/halten somit das zweite Zahnrad 54 am ersten Zahnrad 52.

Ferner weist jede der Erhebungen 90 in den Ausführungsbeispielen von Fig. 9a - 9e und Fig. 1 1 a - 1 1 d und Fig. 13 eine nach radial nach außen gerichtete Anlagefläche 96.1 , 96.2, 96.3, 96.4 - im folgenden zusammenfassend als Anlageflächen 96 bezeichnet - auf. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10a - 10d ist dagegen eine einzige Anlagefläche 96 vorgesehen, die einer äußeren Mantelfläche der einzigen Erhebung 90 entspricht.

Die Anlagefläche bzw. Anlageflächen 90 stehen in flächigem Kontakt mit einer radial nach innen weisenden Anlagefläche 97 des zweiten Zahnabschnitts 62 und zentrieren somit das zweite Zahnrad 54 auf dem ersten Zahnrad 52. Die Zentrierstruktur wird somit von den Erhebungen 90 mit ihren Anlageflächen 96 bzw. der Erhebung 90 mit ihrer Anlagefläche 96, jeweils in Verbindung mit der inneren Anlagefläche 97 des zweiten Zahnabschnitts 62, gebildet.

Die innere Anlagefläche 97 des zweiten Zahnabschnitts 62 weist in den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 9a - 13 radial nach außen zurückspringende Bereiche 98.1 , 98.2, 98.3, 98.4 auf, die im folgenden zusammenfassend als Bereiche 98 bezeichnet werden. Bei der Montage des gezahnten Bauteils 50 werden das erste und das zweite Zahnrad 52, 54 so zueinander ausgerichtet, dass sich die Vorsprünge 94 des ersten Zahnrads 52 benachbart zu den zurückspringenden Bereichen 98 befinden. Die Zahnräder 52, 54 werden dann zusammengesteckt, wobei die Vorsprünge 94 an den zurückspringenden Bereichen 98 das zweite Zahnrad 54 durchdringen. Schließlich werden die beiden Zahnräder 52, 54 gegeneinander ver- dreht, bis das Endstück 68 an den Vorsprung 94.1 anschlägt und ein gewünschter Vorspannungsgrad des Biegeabschnitts 84 erreicht ist. In diesem Stellung wird der Montagestift 78 in das Montageloch 76 eingesteckt. Die Federkraft des Biegeabschnitts 84 drückt den Montagestift 78 gegen den Ansatz 66 und verhindert, dass der Montagestift 78 beim Transport des gezahnten Bauteils 50 aus dem Montage- loch 76 herausfällt.

Bei dem in Fig. 1 1 a - 1 1 b gezeigten Ausführungsbeispiel weist das erste Zahnrad 52, ähnlich wie bei dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß

Fig. 8a - 8c, einen leichteren Bereich 85 und einen schwereren Bereich 86 auf, um Unwuchten anderer Bauteile, an denen das gezahnte Bauteil 50 angebracht wird, gezielt auszugleichen.

Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwischen den beiden Zahnrädern 52, 54 ein Federring 100 zur axialen Verspannung der Zahnräder 52, 54 angeord- net ist. Durch diesen Federring 100 wird ein unerwünschtes Oszillieren des zweiten Zahnrads 54 auf dem ersten Zahnrad 52 verhindert. In einem weiteren (nicht gezeigten) Ausführungsbeispiel ist der Federring 100 nicht zwischen den beiden Zahnrädern 52, 54, sondern seitlich neben einem dieser Zahnräder 52, 54 vorgesehen, so dass der Federring die beiden Zahnräder 52, 54 nicht auseinanderdrückt, sondern zusammenschiebt. Hierbei müssen natürlich die Zahnräder 52, 54 und der Federring 100 auf einer gemeinsamen Welle in axialer Richtung gesichert sein. Es versteht sich, dass die gerade beschriebenen Ausgestaltungen mit einem Federring 100 auch mit den anderen hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können.

Fig. 14a - 14c stellen ein Ausführungsbeispiel dar, bei dem der zweite Naben- abschnitt 60 und der zweite Zahnabschnitt 62 über zwei Speichen 88.1 , 88.2 miteinander verbunden sind. Ferner sind zwei Biegeabschnitte 64.1 , 64.2 vorgesehen, die kreisbogenförmig über einen Winkel von ca. 170° - allgemeiner zwischen 150° und 180° - erstrecken. Der Mittelpunkt des Kreisbogens liegt ungefähr auf der gemeinsamen Mittelachse der beiden Zahnräder 52, 54. Die Biegeabschnitte 64.1 , 64.2 sind jeweils einstückig mit je einer der Speichen 88.1 , 88.2 ausgestaltet. Die Ausgestaltung gemäß Fig. 14a - 14c und gemäß den anderen Ausführungsformen, bei denen das zweite Zahnrad 54 einen zweiten Nabenabschnitt 60 aufweist, hat insbesondere den Vorteil, dass das zweite Zahnrad 54 zur Bearbeitung während der Herstellung axial gelagert werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird das zweite Zahnrad 54 durch Stanzen aus einem Metallblech geeigneter Stärke und Qualität gefertigt. Dies schließt nicht aus, dass noch gewisse Nachbearbeitungsschritte erfolgen. Zur Herstellung des ersten Zahnrads 52 wird in einem in Fig. 15 veranschaulichten Ausführungsbeispiel des Verfahrens zunächst ein Rohling 102 für das erste Zahnrad 52 gefertigt, also zum Beispiel gegossen, geschmiedet oder gesintert. Der Rohling 102 weist einen umlaufenden seitlichen Wulst 104 auf, aus dem die mindestens eine Erhebung 90 gefertigt wird. Hierzu wird durch ein übliches Bearbei- tungswerkzeug, das in radialer Richtung von außen zur Drehachse des Zahnrads 52 hin geführt wird, die Unterschneidung zur Ausbildung des umlaufenden Vorsprungs 94 eingebracht. Dann wird der Wulst 104 an einem oder mehreren vorbe- stimmten Winkelbereichen weggefräst, um einen Ausschnitt für den Ansatz 66 und das Endstück 68 des Biegeabschnitts 64 sowie gegebenenfalls weitere gewünschte Ausschnitte und Öffnungen zu erhalten. Das gerade beschriebene Herstellungsverfahren hat unter anderem den Vorteil, dass die Unterschneidung in den umlaufenden Wulst 104 werkzeugschonend eingearbeitet werden kann. Wenn dagegen ein Rohling mit mehreren einzelnen Vorsprüngen - ähnlich wie bei dem fertigen ersten Zahnrad in Fig. 9a gezeigt - verwendet werden würde, so würde das Werkzeug stoßartig belastet werden, was sowohl für das Werkzeug als auch für die Werkzeugmaschine schädlich wäre.

Die in der obigen Beschreibung genannten und in den Zeichnungen dargestellten Einzelheiten sollen nicht als Einschränkung des Erfindungsbereichs, sondern als Beispiele einiger Ausführungsformen der Erfindung angesehen werden. Weitere Abwandlungen sind für den Fachmann unmittelbar ersichtlich. So können insbesondere Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausgestaltungen der Erfindung zu erhalten. Der Erfindungsbereich soll demgemäß nicht durch die beschriebenen Ausführungsbeispiele, sondern durch die Ansprüche und ihre Äquivalente definiert werden.

Claims

ANSPRÜCHE

1 . Gezahntes Bauteil (50), mit:

- einem ersten Zahnrad (52), das einen ersten Nabenabschnitt (56) und einen ersten Zahnabschnitt (58) mit einer Vielzahl von Zähnen aufweist,

einem zweiten Zahnrad (54), das einen zweiten Zahnabschnitt (62) mit einer Vielzahl von Zähnen aufweist, und

mindestens einem Biegeabschnitt (64), der einen Teil eines der Zahnräder (52, 54) bildet, wobei

die Zähne des zweiten Zahnabschnitts (62) in einer unbelasteten Stellung gegenüber den Zähnen des ersten Zahnabschnitts (58) versetzt sind,

der zweite Zahnabschnitt (62) dazu eingerichtet ist, bei Belastung eine mit einer Biegung des mindestens einen Biegeabschnitts (64) einhergehende Dreh- bewegung gegenüber dem ersten Zahnabschnitt (58) auszuführen, bis die Zähne des zweiten Zahnabschnitts (62) zumindest an einem an den ersten Zahnabschnitt (58) angrenzenden Bereich mit den Zähnen des ersten Zahnabschnitts (58) fluchten,

dadurch gekennzeichnet, dass

- das zweite Zahnrad (54) mittels einer starren Zentrierstruktur derart gehalten ist, dass eine Mittelachse des ersten Zahnrads (52) mit einer Mittelachse des zweiten Zahnrads (54) fluchtet.

2. Gezahntes Bauteil (50) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Biegeabschnitt (64), der einen Teil eines der Zahnräder (52, 54) bildet, mit dem anderen der Zahnräder (52, 54) derart verbunden ist, dass das zweite Ende des Biegeabschnitts (64) einer Drehbewegung des anderen Zahnrads (52, 54) in zumindest einer Richtung folgt.

3. Gezahntes Bauteil (50) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad (54) mit dem mindestens einen Biegeabschnitt (64) einstückig ausgebildet ist.

4. Gezahntes Bauteil (50) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endstück (68) des mindestens einen Biegeabschnitts (64) in eine am ersten Zahnrad (54) ausgebildete Mitnehmerstruktur eingehängt ist.

5. Gezahntes Bauteil (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Biegeabschnitt (64) vorgesehen ist.

6. Gezahntes Bauteil (50) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeabschnitt (64) über einen Winkelbereich von mindestens 270° ringförmig ausgestaltet ist.

7. Gezahntes Bauteil (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Biegeabschnitte (64) vorgesehen sind.

8. Gezahntes Bauteil (50) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Biegeabschnitt (64) ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende einstückig mit dem zweiten Zahnrad (54) ausgebildet ist und das zweite Ende derart fixiert ist, dass es relativ zum ersten Zahnrad (52) ortsfest ist.

9. Gezahntes Bauteil (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad (54) ferner einen zweiten Nabenabschnitt (60) aufweist, und dass die Zentrierstruktur Speichen (88) umfasst, die sich zwischen dem zweiten Nabenabschnitt (60) und dem zweiten Zahnabschnitt (62) erstrecken.

10. Gezahntes Bauteil (50) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Biegeabschnitt (64) einstückig mit einer der Speichen (88) ausgebildet ist.

1 1 . Gezahntes Bauteil (50) nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen (88) innerhalb eines durch den zweiten Zahnabschnitt (62) begrenzten Raumes verlaufen.

12. Gezahntes Bauteil (50) nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen (88) zumindest zum Teil aus einem durch den zweiten Zahnabschnitt (62) begrenzten Raum hinaus in eine Ausnehmung (80) im ersten Zahnrad (52) verlaufen.

13. Gezahntes Bauteil (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierstruktur mindestens eine Erhebung (90) am ersten Zahnrad (52) umfasst, die dazu eingerichtet ist, das zweite Zahnrad (54) in radialer Richtung abzustützen.

14. Gezahntes Bauteil (50) nach den Ansprüchen 4 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerstruktur die mindestens eine Erhebung (90) aufweist.

15. Gezahntes Bauteil (50) nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Erhebung (90) mindestens einen in radiale Richtung weisenden Vorsprung (94) aufweist, der dazu eingereichtet ist, das zweite Zahnrad (54) in axialer Richtung am ersten Zahnrad (52) zu halten.

16. Gezahntes Bauteil (50) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zahnabschnitt (60) eine radial nach innen weisende Anlagefläche (97) für die mindestens eine Erhebung (90) aufweist.

17. Gezahntes Bauteil (50) nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (97) mindestens einen radial nach außen zurück- springenden Bereich (98) zum Durchstecken des mindestens einen Vorsprungs (94) der mindestens einen Erhebung (90) aufweist.

18. Gezahntes Bauteil (50) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Vorsprung (94) der mindestens einen Erhebung (90) das zweite Zahnrad (54) in der Art eines Bajonettverschlusses am ersten Zahnrad (52) hält.

19. Gezahntes Bauteil (50) nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Erhebung (90) in Umfangsrichtung gekrümmt am ersten Zahnrad (52) ausgebildet ist.

20. Gezahntes Bauteil (50) nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Erhebungen (90) vorgesehen sind.

21 . Gezahntes Bauteil (50) nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch ge- kennzeichnet, dass eine einzige Erhebung (90) vorgesehen ist.

22. Gezahntes Bauteil (50) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Erhebung (90) als ringförmige Schulter (84) am ersten Nabenabschnitt (56) ausgebildet ist, wobei der zweite Nabenabschnitt (60) die ringför- mige Schulter (84) im Umfangsrichtung umschließt.

23. Gezahntes Bauteil (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Biegeabschnitt (64) gekrümmt oder gebogen, insbesondere U-förmig oder kreisbogenförmig, verläuft.

24. Verfahren zum Herstellen eines gezahnten Bauteils (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 23, bei dem das zweite Zahnrad (54) mit dem mindestens einen Biegeabschnitt (64) durch Stanzen gefertigt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24 zum Herstellen eines gezahnten Bauteils (50) nach Anspruch 15, bei dem ein Rohling (102) für das erste Zahnrad (52) gegossen oder geschmiedet oder gesintert wird, und der mindestens eine Vorsprung (94) durch Hinterstechen der mindestens einen Erhebung (90) in dem Rohling (102) gefertigt wird.