WO2021004847A1 - Mehrteiliges zahnrad - Google Patents

Mehrteiliges zahnrad Download PDF

Info

Publication number
WO2021004847A1
WO2021004847A1 PCT/EP2020/068479 EP2020068479W WO2021004847A1 WO 2021004847 A1 WO2021004847 A1 WO 2021004847A1 EP 2020068479 W EP2020068479 W EP 2020068479W WO 2021004847 A1 WO2021004847 A1 WO 2021004847A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gear
wheel body
part gear
connection
wheel
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/068479
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Hoffmann
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN202080063134.1A priority Critical patent/CN114364904A/zh
Publication of WO2021004847A1 publication Critical patent/WO2021004847A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/06—Use of materials; Use of treatments of toothed members or worms to affect their intrinsic material properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/12—Toothed members; Worms with body or rim assembled out of detachable parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/14—Construction providing resilience or vibration-damping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/17—Toothed wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/17—Toothed wheels
    • F16H55/171—Toothed belt pulleys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/06—Use of materials; Use of treatments of toothed members or worms to affect their intrinsic material properties
    • F16H2055/065—Moulded gears, e.g. inserts therefor

Definitions

  • the invention relates to a multi-part gear comprising a gear body and a ring gear with a number of teeth arranged in the circumferential direction.
  • the invention also relates to the use of the multi-part gearwheel in an E-axis module.
  • DE 106 17 831 Al relates to a method for producing
  • the method includes the steps of selecting a first billet of thermoformable material and a
  • the ring gear body of the gear is made from it.
  • a second bloom is selected from a thermoformable material and from this one
  • the method further includes the step of connecting the ring gear body to the gear wheel hub body.
  • the manufacturing steps can include forging a
  • Sprocket body and a gear hub body each include, or the gear hub body can be in a rough formation, or the
  • the ring gear body can also be in a rough construction.
  • the joining step can include laser welding or, alternatively, an adhesive can be applied to the mating surfaces of the hub body and the ring gear body. Due to the use of different blooms made of thermoformable materials for the production of the ring gear body and / or the gear wheel hub body, the ring gear body and the
  • Gear hub bodies are made of different materials.
  • Plastic gear includes one made of plastic
  • Peripheral section with associated tooth section and an inner peripheral element in a ring or disk shape This one is on the inside Circumferential side of the peripheral portion arranged, wherein the
  • Peripheral section comprises an inner core with an inner tooth section which is designed to correspond to the corresponding tooth section.
  • a surface layer element encloses the inner core and forms a correspondingly opposing tooth section. This encloses the corresponding inner tooth section, the inner core and the surface layer element being made of plastic and the plastic of which the inner core is made has a greater modulus of elasticity and greater strength than the plastic of which the
  • Surface layer element consists.
  • the inner core is fitted in the peripheral element in such a way that a relative offset between the inner core and the peripheral element in the circumferential direction is possible.
  • Torques are used, they have the disadvantages of high weight. Furthermore, these gear wheels, which are made from a largely homogeneous material, can transmit oscillations and vibrations more easily, and there is also an unfavorable tendency to generate noise. Gear wheels made of plastic are preferably used to transmit small torques and have the disadvantage that their teeth have a relatively low strength.
  • a multi-part gear comprising a gear body and a ring gear with a number of teeth arranged in the circumferential direction, the gear body and the ring gear being connected to one another along a connection.
  • the wheel body has at least one solid segment made of a material having viscoelastic properties, the toothed ring joined to this being made of metallic material.
  • a multi-part gear designed in this way is characterized by a significantly lower weight, whereas vibrations and
  • Vibrations can be effectively absorbed by the viscoelastic material of the wheel body.
  • its operating temperature range is in the range between -50 ° C and 250 ° C, preferably between -40 ° C and 160 ° C.
  • the multi-part gear wheel proposed according to the invention comprises at least one solid segment made of viscoelastic properties
  • Vibrational energies are absorbed by the material and converted into heat. These material properties are mainly found in viscoelastic solids, such as plastics.
  • the multi-part gear wheel proposed according to the invention can be designed with regard to the design of its wheel body in such a way that the wheel body is formed by a first wheel body disk and a second wheel body disk arranged coaxially with respect to this.
  • the wheel body is formed by several solid segments arranged in the circumferential direction and spaced apart from one another by radial webs.
  • connection between the wheel body and the ring gear surrounding it as a frictional connection or as a force connection or as
  • the multi-part gear according to the present invention is a shaft-hub connection between the shaft and the wheel body as
  • Frictional connection as a frictional connection or as
  • the invention also relates to the use of the multi-part gear in an e-axle module of an electrically driven vehicle.
  • the solution proposed according to the invention is characterized in that the relatively high weight of a full metal gear wheel is considerably reduced, since the wheel body, which is made up of at least one solid segment made of a material with viscoelastic properties, is considerably lighter. This is particularly helpful for application in electrically powered
  • the vibrations and oscillations can be effectively absorbed.
  • the resulting vibration energy is preferably converted into heat
  • the acoustic behavior of the gear and of a transmission in which a multi-part gear according to the invention is used can be considerably improved.
  • the vibrations emanating from the toothing lead to a disadvantageous acoustic behavior when they are converted into airborne sound.
  • the multi-part gear proposed according to the invention counteracts this negative acoustic effect, since in the wheel body, which is formed from one or more solid segments from a material with viscoelastic properties, the vibration energy, ie the structure-borne sound, is positively influenced by being absorbed in the material.
  • the vibrational energy or the structure-borne noise is converted into heat in the multi-part gear proposed according to the invention, so that the acoustic
  • Figure 1 is a plan view of an embodiment of the inventive proposed multi-part gear
  • Figure 2 is a view of a multi-part wheel body
  • Figure 3 is a schematic view of a wheel body with several in
  • FIG. 1 shows an embodiment of the multi-part gearwheel 10 proposed according to the invention.
  • the multi-part gear wheel 10 comprises a wheel body 14 and a ring gear 16.
  • the wheel body 14 is received on a shaft 12 by means of a shaft-hub connection 18.
  • a connection 20 which can be designed as a frictional connection, as a form-fit connection or also as a force-fit connection or a combination of these types of connection.
  • the ring gear 16 comprises on its outer circumference a number of teeth 21 spaced from one another in the circumferential direction. As can be seen from the illustration according to FIG. 1, the teeth 21 are equally spaced from one another in the circumferential direction and each comprise tooth flanks 22, a tooth tip 24 and a tooth root 26. Dimensioning of the gearing relevant diameter are a tip diameter 28, a pitch circle diameter 30 and a
  • Root diameter 32 all of which are entered in the illustration according to FIG.
  • the wheel body 14 comprises at least one single solid segment 40 which is made of a plastic material having viscoelastic properties.
  • An operating temperature range in which the multi-part gear 10 according to FIG. 1 is operated is in the range between -50 ° C and 250 ° C, preferably between -40 ° C and 160 ° C.
  • the material behavior of the material of the at least one solid segment 40 can be characterized by the material behavior briefly outlined below:
  • the density ß is between 0.5 g / cm 3 to 3 - 4 g / cm 3
  • the elastic modulus of the material is ⁇ 80 GPa and G " ⁇ G '
  • the loss modulus G" is smaller than that
  • the material having viscoelastic properties, from which the at least one solid segment 40 (see illustration according to FIG. 3) is made, is in particular a plastic material which is formed in the toothing formed by the teeth 21 of the ring gear 16 , occurring oscillation energy and vibrations of the overall transmission system are preferably converted into heat.
  • the teeth 21, which are formed on the outer circumference of the toothed ring 16, are shown as involutes. However, other toothing principles can also be implemented on the ring gear 16.
  • straight and helical toothed versions can be used.
  • Figure 2 shows in a schematic manner a wheel body 14 from
  • Wheel body disks 34, 36 is formed.
  • a first wheel body disk 34 and a second wheel body disk 36 are coaxially received on the shaft 12.
  • the shaft 12 rotates in the direction of rotation 38.
  • a contact surface 44 is formed, to which the ring gear 16 shown in FIG. 1 is connected. The two in the
  • the wheel body disks 34, 36 accommodated can be manufactured as a whole from a material with viscoelastic properties or - cf. the illustration according to FIG. 3 - comprise several solid segments 40.
  • FIG. 3 shows a view of a wheel body 14, which comprises a plurality of solid segments 40 which are arranged next to one another in the circumferential direction.
  • the individual solid segments 40 are separated by individual radial webs 42
  • the wheel body 14 is received on the shaft 12, the shaft-hub connection 18 between the wheel body 14 and the shaft 12 as a frictional connection, positive connection,
  • Non-positive connection or a combination of these connection options can be configured.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein mehrteiliges Zahnrad (10), einen Radkörper (14) und einen Zahnkranz (16) mit einer Anzahl von Zähnen (21). Der Radkörper (14) und der Zahnkranz (16) sind entlang einer Verbindung (20) miteinander verbunden. Der Radkörper (14) umfasst ein Feststoff-Segment (40) aus einem viskoelastische Eigenschaften aufweisenden Material. Der mit dem Radkörper (14) gefügte Zahnkranz (16) ist aus einem metallischen Material gefertigt.

Description

Mehrteiliges Zahnrad
Die Erfindung bezieht sich auf ein mehrteiliges Zahnrad einen Radkörper und einen Zahnkranz mit einer Anzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Zähnen umfassend. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des mehrteiligen Zahnrades in einem E-Achsen-Modul.
Stand der Technik
DE 106 17 831 Al bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von
Zahnrädern. Das Verfahren umfasst die Schritte, gemäß denen ein erster Vorblock aus einem warmformbaren Material gewählt wird und ein
Zahnkranzkörper des Zahnrades hieraus hergestellt wird. Ein zweiter Vorblock wird aus einem warmformbaren Material gewählt und aus diesem ein
ringförmiges Zahnradnabenteil ausgebildet. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt, gemäß welchem der Zahnkranzkörper mit dem Zahnradnabenkörper verbunden wird. Die Herstellungsschritte können das Schmieden eines
Zahnkranzkörpers und eines Zahnnabenkörpers jeweils umfassen, oder der Zahnradnabenkörper kann in einer Grobausbildung vorliegen, oder der
Zahnkranzkörper kann ebenfalls in einer Grobausbildung vorliegen. Der Schritt zum Verbinden kann das Laserschweißen einschließen oder alternativ kann ein Klebstoff auf die Passflächen von Nabenkörper und Zahnkranzkörper aufgebracht werden. Aufgrund des Einsatzes von unterschiedlichen Vorblöcken aus warmformbaren Materialien zur Herstellung des Zahnkranzkörpers und/oder des Zahnradnabenkörpers können der Zahnkranzkörper und der
Zahnradnabenkörper aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden.
DE 10 2007 063 422 B4 bezieht sich auf ein Kunststoffzahnrad. Das
Kunststoffzahnrad umfasst einen aus Kunststoff bestehenden
Peripherieabschnitt mit dazugehörendem Zahnabschnitt und ein inneres Umfangselement in einer Ring- oder Scheibenform. Dieser ist an der inneren Umfangsseite des Peripherieabschnittes angeordnet, wobei der
Peripherieabschnitt einen inneren Kern mit einem inneren Zahnabschnitt umfasst, der korrespondierend zu dem entsprechenden Zahnabschnitt ausgebildet ist. Ein Oberflächenschichtelement umschließt den inneren Kern und bildet einen entsprechend gegenüberliegenden Zahnabschnitt aus. Dieser umschließt den entsprechenden inneren Zahnabschnitt, wobei der innere Kern und das Oberflächenschichtelement aus Kunststoff bestehen und der Kunststoff, aus dem der innere Kern besteht, ein größeres Elastizitätsmodul und eine größere Festigkeit aufweist als der Kunststoff, aus dem das
Oberflächenschichtelement besteht. Der innere Kern ist in dem Umfangselement derart eingepasst, dass ein relativer Versatz zwischen dem inneren Kern und dem Umfangselement in Umfangsrichtung möglich ist.
Während Vollmetallzahnräder vorzugsweise zur Übertragung von hohen
Drehmomenten eingesetzt werden, weisen diese die Nachteile eines hohen Gewichts auf. Des Weiteren können diese aus einem weitgehend homogenen Werkstoff gefertigten Zahnräder Schwingungen und Vibrationen leichter übertragen, ferner besteht eine ungünstige Neigung zur Geräuschentwicklung. Aus Kunststoff gefertigte Zahnräder dienen vorzugsweise zur Übertragung kleiner Drehmomente und haben den Nachteil, dass deren Zähne eine relativ geringe Festigkeit aufweisen.
Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein mehrteiliges Zahnrad vorgeschlagen, einen Radkörper und einen Zahnkranz mit einer Anzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Zähnen umfassend, wobei der Radkörper und der Zahnkranz entlang einer Verbindung miteinander verbunden sind. Der Radkörper weist zumindest ein Feststoff-Segment aus einem viskoelastische Eigenschaften aufweisenden Material auf, wobei der mit diesem gefügte Zahnkranz aus metallischem Material gefertigt ist. Ein derart ausgebildetes mehrteiliges Zahnrad zeichnet sich durch ein erheblich geringeres Gewicht aus, wohingegen Schwingungen und
Vibrationen durch das viskoelastische Eigenschaften aufweisende Material des Radkörpers effektiv absorbiert werden können. In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen mehrteiligen Zahnrades liegt dessen Einsatztemperaturbereich im Bereich zwischen - 50 °C und 250 °C, vorzugsweise zwischen - 40 °C und 160 °C.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene mehrteilige Zahnrad umfasst mindestens ein Feststoff-Segment aus viskoelastische Eigenschaften aufweisendem
Material, welches im Einsatztemperaturbereich zwischen - 40 °C und 160 °C durch nachfolgende Parameter charakterisiert ist:
- Dichte Q 0,5 g/cm3 bis 4 g/cm3
- E-Modul: < 80 GPa
- G“< G‘ (G“ = Verlustmodul, G‘ = Speichermodul)
- tan d < 1 (Verlustfaktor = G“/ G‘ < 1). Dies bedeutet, dass auftretende
Schwingungsenergien vom Werkstoff absorbiert und in Wärme umgewandelt werden. Diese Werkstoffeigenschaften finden sich vor allem bei viskoelastischen Feststoffen, so zum Beispiel Kunststoffen.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene mehrteilige Zahnrad kann hinsichtlich der Ausbildung seines Radkörpers derart ausgebildet sein, dass der Radkörper durch eine erste Radkörperscheibe und eine koaxial zu diesem angeordnete zweite Radkörperscheibe gebildet wird.
In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen mehrteiligen Zahnrades ist der Radkörper durch mehrere in Umfangsrichtung angeordnete Feststoff- Segmente gebildet, die durch Radialstege voneinander beabstandet sind.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen mehrteiligen Zahnrad ist die
Verbindung zwischen dem Radkörper und dem diesen umgebenden Zahnkranz als Reibschlussverbindung oder als Kraftschlussverbindung oder als
Formschlussverbindung ausgeführt oder auch als eine Kombination mehrerer dieser Verbindungsmöglichkeiten.
Beim mehrteiligen Zahnrad gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Wellen- Naben-Verbindung zwischen der Welle und dem Radkörper als
Reibschlussverbindung, als Kraftschlussverbindung oder als
Formschlussverbindung oder einer Kombination dieser
Verbindungsmöglichkeiten ausgeführt. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des mehrteiligen Zahnrades in einem E-Achsen-Modul eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass das relativ hohe Gewicht eines Vollmetallzahnrades erheblich reduziert ist, da der Radkörper, der aus mindestens einem Feststoff-Segment, das aus einem Material mit viskoelastischen Eigenschaften gefertigt ist, erheblich leichter ist. Dies hilft insbesondere bei der Applikation in elektrisch angetriebenen
Fahrzeugen, die Effizienz und damit den Energieverbrauch des Fahrzeugs günstig zu beeinflussen. Dies wiederrum führt zur Steigerung der
Fahrzeugreichweite bei gegebener Batteriekapazität oder ermöglicht
andererseits eine Verkleinerung der Batterie, was zu einer noch besseren Umweltbilanz und Systemkostenreduzierung führt.
Ein Radkörper aus metallischem Material, wie er bei Vollmetallzahnrädern zum Einsatz kommt, kann die von der Verzahnung des Zahnrades ausgehenden Schwingungen und Vibrationen nicht absorbieren. Durch das Vorsehen eines Stoffes mit besseren Dämpfungseigenschaften in dem Radkörper, zum Beispiel das Material der Feststoff-Segmente, welches viskoelastische Eigenschaften aufweist, können die Vibrationen und Schwingungen effektiv absorbiert werden. Die entstehende Schwingungsenergie wird vorzugsweise in Wärme
umgewandelt. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung des mehrteiligen Zahnrades kann das akustische Verhalten des Zahnrades und eines Getriebes, in welchem ein erfindungsgemäßes mehrteiliges Zahnrad eingesetzt wird, erheblich verbessert werden. Die Schwingungen, die von der Verzahnung ausgehen, führen zu einem nachteiligen akustischen Verhalten, wenn sie in Luftschall umgewandelt werden. In diesem Zusammenhang wird in der
Umgangssprache der Ausdruck vom„Getriebeheulen“ verwendet. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene mehrteilige Zahnrad wirkt diesem negativen akustischen Effekt entgegen, da im Radkörper der aus einem oder mehreren Feststoff-Segmenten aus einem Material mit viskoelastischen Eigenschaften gebildet wird, die Schwingungsenergie, d. h. der Körperschall positiv beeinflusst wird, indem dieser im Material absorbiert wird. Die Schwingungsenergie beziehungsweise der Körperschall wird beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen mehrteiligen Zahnrad in Wärme umgewandelt, so dass die akustischen
Eigenschaften des mehrteiligen Zahnrades an sich, wie auch die akustischen Eigenschaften eines Getriebes, in dem ein erfindungsgemäßes mehrteiliges Zahnrad zum Einsatz kommt, erheblich verbessert werden. Durch Reduzierung der Schwingungen werden auch die Belastungen und damit der mechanische Verschleiß der Lager vermindert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen mehrteiligen Zahnrades,
Figur 2 eine Ansicht eines mehrteilig ausgebildeten Radkörpers und
Figur 3 eine schematische Ansicht eines Radkörpers mit mehreren in
Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Feststoff-Segmenten.
Ausführungsformen der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen mehrteiligen Zahnrades 10.
Das mehrteilige Zahnrad 10 umfasst einen Radkörper 14 und einen Zahnkranz 16. Der Radkörper 14 ist mittels einer Wellen-Naben-Verbindung 18 auf einer Welle 12 aufgenommen. Zwischen dem Umfang des Radkörpers 14 und dem Zahnkranz 16 ist eine Verbindung 20 ausgeführt, die als Reibschlussverbindung, als Formschlussverbindung oder auch als Kraftschlussverbindung oder eine Kombination dieser Verbindungsarten ausgebildet sein kann. Der Zahnkranz 16 umfasst an seinem Außenumfang eine Anzahl voneinander in Umfangsrichtung beabstandeter Zähne 21. Wie aus der Darstellung gemäß Figur 1 hervorgeht, sind die Zähne 21 in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet und umfassen jeweils Zahnflanken 22, einen Zahnkopf 24 sowie einen Zahnfuß 26. Die zur Dimensionierung der Verzahnung maßgeblichen Durchmesser sind ein Kopfkreisdurchmesser 28, ein Teilkreisdurchmesser 30 sowie ein
Fußkreisdurchmesser 32, die allesamt in der Darstellung gemäß Figur 1 eingetragen sind.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen mehrteiligen Zahnrad 10 umfasst der Radkörper 14 mindestens ein einziges Feststoff- Segment 40, welches aus einem viskoelastische Eigenschaften aufweisenden Kunststoff material gefertigt ist. Ein Einsatztemperaturbereich, in dem das mehrteilige Zahnrad 10 gemäß Figur 1 betrieben wird, liegt im Bereich zwischen - 50 °C und 250 °C, vorzugsweise zwischen - 40 °C und 160 °C.
Innerhalb des Einsatztemperaturbereiches, der in vorteilhafter Weise für das mehrteilige Zahnrad 10 gilt, lässt sich das Materialverhalten des viskoelastische Eigenschaften aufweisenden Materials des mindestens einen Feststoff- Segmentes 40 durch das nachfolgend kurz skizzierte Materialverhalten charakterisieren:
Die Dichte ßliegt zwischen 0,5 g/cm3 bis 3 - 4 g/cm3, der E-Modul des Materials liegt < 80 GPa und G“ < G‘, der Verlustmodul G“ ist kleiner als der
Speichermodul G‘; tan d < 1, was bedeutet, dass der Verlustfaktor G“/ G‘ < 1 liegt.
Bei dem viskoelastische Eigenschaften aufweisenden Material, aus dem das mindestens eine Feststoff-Segment 40 (vgl. Darstellung gemäß Figur 3) gefertigt ist, handelt es sich insbesondere um ein Kunststoffmaterial, welches in der Verzahnung, die durch die Zähne 21 des Zahnkranzes 16 gebildet ist, auftretende Schwingungsenergie und Vibrationen des Getriebegesamtsystems vorzugsweise in Wärme umwandelt. In der Darstellung gemäß Figur 1 sind die Zähne 21, die am Außenumfang des Zahnkranzes 16 ausgebildet sind, als Evolventen dargestellt. Es können jedoch auch andere Verzahnungsprinzipien am Zahnkranz 16 verwirklicht sein.
Insbesondere können gerade und schräg verzahnte Ausführungen bedient werden.
Figur 2 zeigt in schematischer Weise einen Radkörper 14, der aus
Radkörperscheiben 34, 36 gebildet ist.
Auf der Welle 12 sind koaxial eine erste Radkörperscheibe 34 und eine zweite Radkörperscheibe 36 aufgenommen. Die Welle 12 rotiert im Drehsinn 38. An den Außenumfangsflächen der ersten Radkörperscheibe 34 und der zweiten
Radkörperscheibe 36 ist eine Kontaktfläche 44 ausgebildet, mit welcher der in Figur 1 dargestellte Zahnkranz 16 verbunden wird. Die beiden in der
schematischen Darstellung gemäß Figur 2 koaxial auf der Welle 12
aufgenommenen Radkörperscheiben 34, 36 können als Ganzes aus einem Material mit viskoelastischen Eigenschaften gefertigt werden oder aber - vgl. Darstellung gemäß Figur 3 - mehrere Feststoff-Segmente 40 umfassen.
Figur 3 zeigt eine Ansicht eines Radkörpers 14, der mehrere Feststoff-Segmente 40 umfasst, die in Umfangsrichtung nebeneinanderliegend angeordnet sind. Die einzelnen Feststoff-Segmente 40 sind durch einzelne Radialstege 42
voneinander getrennt. Der Radkörper 14 ist auf der Welle 12 aufgenommen, wobei die Wellen-Naben-Verbindung 18 zwischen dem Radkörper 14 und der Welle 12 als Reibschlussverbindung, Formschlussverbindung,
Kraftschlussverbindung oder einer Kombination dieser Verbindungsmöglichkeiten ausgestaltet sein kann.
Auf der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Kontaktfläche 44 des Radkörpers 14 ist der in Figur 1 dargestellte Zahnkranz 16 aufgenommen, an dessen Außenumfang sich die die Verzahnung darstellenden Zähne 21 befinden.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

Ansprüche
1. Mehrteiliges Zahnrad (10) einen Radkörper (14) und einen Zahnkranz (16) mit einer Anzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Zähnen (21) umfassend, wobei der Radkörper (14) und der Zahnkranz (16) entlang einer Verbindung (20) miteinander verbunden sind, dadurch
gekennzeichnet, dass der Radkörper (14) zumindest ein Feststoff- Segment (40) aus einem viskoelastische Eigenschaften aufweisendes Material enthält und der mit diesem gefügte Zahnkranz (16) aus metallischem Material gefertigt ist.
2. Mehrteiliges Zahnrad (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einsatztemperaturbereich des mehrteiligen Zahnrads (10) im Bereich von - 50 °C bis 250 °C, vorzugsweise zwischen - 40 °C und 160 °C liegt.
3. Mehrteiliges Zahnrad (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das viskoelastische Eigenschaften aufweisende Material im
Einsatztemperaturbereich durch nachfolgende Parameter charakterisiert ist:
Dichte Q 0,5 g/cm3 bis 4 g/cm3
E-Modul: < 80 GPa
G“< G‘ (G“ = Verlustmodul, G‘ = Speichermodul)
tan d < 1 (Verlustfaktor tan d = G“/ G‘ < 1).
4. Mehrteiliges Zahnrad (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radkörper (14) eine erste Radkörperscheibe (34) und eine zweite Radkörperscheibe (36) umfasst.
5. Mehrteiliges Zahnrad (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radkörper (14) mehrere in Umfangsrichtung angeordnete Feststoff-Segmente (40) aufweist, die durch die Radialstege (42) voneinander beabstandet sind.
6. Mehrteiliges Zahnrad (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (20) zwischen dem Radkörper (14) und dem Zahnkranz (16) als Reibschlussverbindung, als Kraftschlussverbindung oder als Formschlussverbindung oder einer Kombination dieser Verbindungen ausgebildet ist.
7. Mehrteiliges Zahnrad (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wellen-Naben-Verbindung (18) zwischen der Welle (12) und dem Radkörper (14) als Reibschlussverbindung, als
Kraftschlussverbindung oder als Formschlussverbindung oder einer Kombination dieser Verbindungen ausgeführt ist.
8. Mehrteiliges Zahnrad (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radkörper (14) aus duroplastischem Kunststoff beispielsweise Epoxidharz, Phenolharz oder BMC-Harz gefertigt ist.
9. Mehrteiliges Zahnrad (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radkörper (14) aus thermoplastischem Kunststoff,
beispielsweise PA, PPS oder PET, gefertigt ist.
10. Mehrteiliges Zahnrad (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radkörper (14) aus thermoplastischem Elastomer (TPE) oder aus einer Aluminiumlegierung gefertigt ist.
11. Verwendung des mehrteiligen Zahnrades (10) gemäß einem der
vorstehenden Ansprüche in einem E-Achsen-Modul eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.
PCT/EP2020/068479 2019-07-10 2020-07-01 Mehrteiliges zahnrad WO2021004847A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080063134.1A CN114364904A (zh) 2019-07-10 2020-07-01 多件式齿轮

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019210145.3 2019-07-10
DE102019210145.3A DE102019210145A1 (de) 2019-07-10 2019-07-10 Mehrteiliges Zahnrad

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021004847A1 true WO2021004847A1 (de) 2021-01-14

Family

ID=71523122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/068479 WO2021004847A1 (de) 2019-07-10 2020-07-01 Mehrteiliges zahnrad

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN114364904A (de)
DE (1) DE102019210145A1 (de)
WO (1) WO2021004847A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112815071B (zh) * 2021-02-03 2022-08-12 青岛科技大学 一种可部分拆卸减振齿轮
EP4336066A1 (de) * 2022-09-08 2024-03-13 Ratier-Figeac SAS Getriebeanordnung für eine seitenhebeleinheit

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3200665A (en) * 1963-02-14 1965-08-17 Wells Martin Gears
US5092192A (en) * 1987-04-08 1992-03-03 Helmut Pelzer Sound attenuation in wheels
EP1840410A2 (de) * 2006-03-30 2007-10-03 Robert Bosch Gmbh Zahnrad
EP1927789A1 (de) * 2006-11-17 2008-06-04 Kiekert Aktiengesellschaft Kraftübertragungseinrichtung
DE102008045847A1 (de) * 2008-09-05 2010-03-11 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Zahnrad
DE102007063422B4 (de) 2006-12-19 2012-03-22 Suzuki Motor Corporation Kunststoffzahnrad
US20140216191A1 (en) * 2011-09-08 2014-08-07 Turbomeca Pinion vibration damping using viscoelastic patch
US20160363206A1 (en) * 2015-06-10 2016-12-15 Bell Helicopter Textron Inc. Composite and metal hybrid gear
US20190048984A1 (en) * 2017-08-14 2019-02-14 Bell Helicopter Textron Inc. Hybrid Composite and Metallic Gear with Interlocking Interface

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1238134A (fr) * 1958-10-24 1960-08-05 Bosch Gmbh Robert Roue dentée avec arbre solidaire

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3200665A (en) * 1963-02-14 1965-08-17 Wells Martin Gears
US5092192A (en) * 1987-04-08 1992-03-03 Helmut Pelzer Sound attenuation in wheels
EP1840410A2 (de) * 2006-03-30 2007-10-03 Robert Bosch Gmbh Zahnrad
EP1927789A1 (de) * 2006-11-17 2008-06-04 Kiekert Aktiengesellschaft Kraftübertragungseinrichtung
DE102007063422B4 (de) 2006-12-19 2012-03-22 Suzuki Motor Corporation Kunststoffzahnrad
DE102008045847A1 (de) * 2008-09-05 2010-03-11 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Zahnrad
US20140216191A1 (en) * 2011-09-08 2014-08-07 Turbomeca Pinion vibration damping using viscoelastic patch
US20160363206A1 (en) * 2015-06-10 2016-12-15 Bell Helicopter Textron Inc. Composite and metal hybrid gear
US20190048984A1 (en) * 2017-08-14 2019-02-14 Bell Helicopter Textron Inc. Hybrid Composite and Metallic Gear with Interlocking Interface

Also Published As

Publication number Publication date
CN114364904A (zh) 2022-04-15
DE102019210145A1 (de) 2021-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE202009001847U1 (de) Spindelantrieb für eine Sitzlängsverstellung eines Kraftfahrzeugsitzes
EP2710282A1 (de) Planetengetriebe
DE102016118245A1 (de) Zahnradanordnung
WO2021004847A1 (de) Mehrteiliges zahnrad
DE102015213653A1 (de) Schwingungsdämpfer
EP1913288A1 (de) Antriebsstrang für fahrzeuge
DE102011076521A1 (de) Gehäuseseitige Befestigungsanordnung eines Hohlrades
DE102015205460A1 (de) Getriebe und ein diesbezüglicher Planetenträger
DE102008039943A1 (de) Spannungswellengetriebe mit einem Wellengenerator in Art eines Umlaufrädergetriebes
DE102016218773A1 (de) Lagerzwischenring
DE102011079603A1 (de) Kupplungsscheibe für eine Reibungskupplung
DE102014209169A1 (de) Vorrichtung zum Sichern eines Spannelements gegen ungewolltes Lösen
DE102011100688A1 (de) Zahnrad
DE102011116427A1 (de) Stelleinrichtung zum variablen Einstellen wenigstens eines Verdichtungsverhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine
AT520531B1 (de) Zahnrad
DE102018124443A1 (de) Getriebegehäuse und Getriebe
DE102017124717A1 (de) Planetengetriebe mit einem Hohlrad sowie einem mit diesem Hohlrad verbundenen Lagerelement; sowie Getriebesystem
DE102018122697A1 (de) Fliehkraftpendeleinrichtung
DE102018114104A1 (de) Schwungmassenanordnung mit Verschraubung und Verfahren zur Herstellung dieser
DE102012212735A1 (de) Mehrteilige Schwungmasse
DE102018207432A1 (de) Träger mit Wuchtgewichten
DE102017100067A1 (de) Zahnrad sowie Zahnradanordnung einer Brennkraftmaschine
DE102015213839A1 (de) Lamellenkupplung
DE102017220193A1 (de) Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Ausgleich für freie Massenkräfte und -momente
DE102019120247A1 (de) Getriebegehäuse und Getriebe

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20737115

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20737115

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1