CN102171474A - 分体式齿轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有两个彼此卡紧的齿轮半部(2，3)的分体式齿轮(1)，其中，第一齿轮半部(2)具有空心圆柱形的凸缘(4)，借助于固定元件(6)将第二齿轮半部(3)固定在凸缘(4)上。为了实现这种类型的齿轮，即，在该齿轮中在轴向方向上观看仅仅需要最小的结构空间并且两个齿轮半部不可分离地相互连接，根据本发明提出，固定元件(6)构造成可弹性地变形的圆环盘(8)，其中，圆环盘(8)具有槽口(7)，槽口(7)从中心孔(5)开始径向地向外伸延且分布地布置在周缘上，以使得在槽口(7)之间构造有弹性舌部(9)，并且其中，弹性舌部(9)的自由端部具有棱边(10)，当在圆环盘(8)压靠第二齿轮半部(3)后弹性舌部(9)弹回时，棱边(10)以形状配合的方式支撑在布置在中心孔(5)中的构件(B)的外周缘上。

Description

分体式齿轮
技术领域
本发明涉及一种带有两个彼此卡紧的齿轮半部的分体式齿轮(geteiltes Zahnrad)，其中，第一齿轮半部具有空心圆柱形的凸缘(Bund)，借助于固定元件将第二齿轮半部固定在凸缘上。
背景技术
在通过齿轮传动而驱动的轴(例如凸轮轴或平衡轴，其在运行中以发动机转速的一半或两倍旋转)中已知的是，分别应用带有彼此卡紧的齿轮半部的分体式齿轮代替简单的单件式齿轮作为驱动元件。通过齿轮的无间隙的卡紧避免不期望的噪声生成，根据经验在使用单件式齿轮时由于间隙可出现该噪声生成。
文件EP 0 205 156 B1公开了一种分体式齿轮，该分体式齿轮由第一齿轮部分和第二齿轮部分组成，其中，通过Ω(Omega)形的弹簧使齿轮部分彼此卡紧。第一齿轮部分具有空心圆柱形的销形的凸缘，可利用该凸缘将第一齿轮半部推上(aufschieben)到轴上，并且在安装好的状态中该凸缘围绕轴。在装配时将第二齿轮部分推上到凸缘的外周缘上。凸缘在其外周缘处具有槽，锁环(卡环)***该槽中，利用该锁环以轴向上形状配合的方式将第二齿轮部分固定在凸缘上。第二齿轮部分利用其背离第一齿轮部分的侧面支撑在锁环处。
在文件EP 0 205 156 B1的附图中未示出该锁环。第二齿轮半部在凸缘上的固定仅仅在说明书部分中加以描述，且未在图纸中示出。
如果再次将锁环从槽中移出，则可再次从凸缘处取下第二齿轮部分。因此，两个齿轮部分不是不可分离地相互连接，而是第二齿轮半部仅仅以可分离的形状配合的连接保持在凸缘上。
此外，在两个齿轮半部之间的这种已知的连接中不利的是，在轴的轴向方向上观看需要很大的结构空间。由于在轴向方向上观看第一齿轮半部的凸缘必须明显地凸出超出第二齿轮半部的背离第一齿轮半部的侧面，以便可将槽引入到凸缘中并且同时在凸缘的自由端部处同样还存在足够的“留白部(Fleisch)”，以使凸缘具有需求的强度。然而，尤其地在内燃机中的凸轮轴或平衡轴中，常常仅仅有非常小的结构空间可供设计者使用。
此外，不利的是，必须将槽引入到第一齿轮半部的凸缘中，以便锁环可支撑在凸缘处并且由此轴向力可被承受。通过该槽削弱了凸缘的强度(切口应力集中效应)并且必须的是，在凸缘的自由端部处设置前述已称为“留白部”的附加的材料以用于保证足够的强度。
发明内容
因此，基于开头提及的已知的齿轮，本发明的目的在于，实现带有两个彼此卡紧的齿轮半部的分体式齿轮，在该分体式齿轮中，在轴向方向上观看仅仅需要最小的结构空间，并且两个齿轮半部不可分离地相互连接。
此外，本发明的目的为，给出简单的用于装配带有两个彼此卡紧的齿轮半部的分体式齿轮的方法，在该方法中，在轴向方向上观看可以尽可能节省空间的方式使两个齿轮半部不可分离地相互连接。
在齿轮方面，该目的通过带有根据权利要求1的特征的分体式齿轮实现。在从属权利要求中给出有利的改进方案。
在方法方面，前述的目的通过带有根据权利要求10的特征的方法实现。
根据本发明的分体式齿轮具有两个彼此卡紧的齿轮半部，其中，第一齿轮半部具有空心圆柱形的凸缘，借助于固定元件将第二齿轮半部固定在该凸缘上。根据本发明，固定元件构造成可弹性地变形的圆环盘，其中，圆环盘具有槽口，该槽口从中心孔开始径向地向外伸延且分布地布置在周缘上，以使得在槽口之间构造有弹性舌部，并且其中，弹性舌部的自由端部具有棱边，当在圆环盘压靠第二齿轮半部后弹性舌部弹回时，棱边以形状配合的方式支撑在布置在中心孔中的构件的外周缘上。在安装时，如此使圆环盘压靠承坐在凸缘上的与第一齿轮半部卡紧的第二齿轮半部，即，将弹性舌部发生挠曲(einfedern)。紧接着对圆环盘卸载，以使得弹性舌部再次弹性地弹回(zuückfedern)。在此，弹性舌部的棱边穿(eindringen)入布置在中心孔中的构件的材料中，从而弹性舌部以形状配合的方式支撑在构件的外直径上。
由此两个齿轮半部不可分离地相互连接，因为在不破坏圆环盘和/或凸缘的情况下不可再将两个齿轮半部彼此分离。
布置在中心孔中的构件(在齿轮的已装配的状态中，弹性舌部的棱边以形状配合的方式支撑在该构件的外周缘上)可例如为管或轴，齿轮固定在该管或轴上。同样可能的是，布置在中心孔中的构件为第一齿轮半部所具有的凸缘。该凸缘可为独立的构件，其与第一齿轮半部相连接。备选地，该凸缘也可与第一齿轮半部一起构造成单件。
根据本发明，弹性舌部的棱边构造成刀刃形。由此实现，在弹性舌部弹回时，该棱边很好地穿入构件的表面中，并且由此实现，圆环盘通过弹性舌部良好地形状配合地支撑在构件处。
为了使弹性舌部的棱边更加轻易地穿入构件的材料中，棱边具有比在棱边的支撑区域中的构件的材料更大的硬度。根据本发明的优选的实施形式，圆环盘的弹性舌部由可硬化的金属制成，并且至少对棱边进行硬化，以使得其具有比在棱边的支撑区域中的构件的材料更大的硬度。
为了进一步减小已装配的分体式齿轮的轴向延伸，根据本发明的尤其优选的实施形式设置成，第二齿轮半部的面对圆环盘的侧面具有在径向的方向上延伸的凹入部，该凹入部的边缘围绕圆环盘。由于该凹入部在轴向方向上具有一定深度，因此圆环盘至少部分地容纳在该凹入部中，并且减小了已装配的齿轮的轴向的总延伸。优选地，在轴向方向上凹入部的深度完全等于或甚至大于圆环盘自身的轴向延伸。以这种方式，圆环盘不凸出超出第二齿轮半部的轴向的总尺寸，并且实现非常紧凑的结构类型。
根据本发明的解决方案的另一优点在于，不必将槽引入到布置在圆环盘的中心孔中的构件中(即，例如引入到管、轴或第一齿轮半部的凸缘中)。根据本发明的固定件通过弹性舌部的穿入构件的材料中的棱边实现与构件的形状配合的连接，而不需要削弱构件强度的槽以用于支撑固定元件。因此同样不需要的是，构件构造成带有轴向的“超长部”以实现构件的足够的强度。以这种方式，可减小构件的有效轴向延伸，并且由此使在轴向方向上用于已装配的分体式齿轮所需的结构空间最小化。
在根据本发明的用于装配带有两个彼此卡紧的齿轮半部的分体式齿轮的方法中，从第一齿轮半部开始，该第一齿轮半部具有空心圆柱形的凸缘。将第二齿轮半部推上到该凸缘上，其中，借助于固定元件将第二齿轮半部固定在凸缘上。
根据本发明的方法包括以下方法步骤：使用可弹性地变形的圆环盘作为固定元件，该圆环盘具有槽口，该槽口从中心孔开始径向地向外伸延且分布地布置在周缘上，以使得在槽口之间构造有弹性舌部，其中，弹性舌部的自由端部具有棱边，当在圆环盘压靠第二齿轮半部后弹性舌部弹回时，棱边以形状配合的方式支撑在布置在圆环盘的中心孔中的构件的外周缘上。
在装配分体式齿轮时，首先将第二齿轮半部推上到第一齿轮半部的凸缘上。紧接着，将圆环盘推上到布置在圆环盘的中心孔中的构件上，并且在弹性舌部发生挠曲的情况下使圆环盘压靠第二齿轮半部。之后对圆环盘卸载，其中，弹性舌部弹回并且利用其棱边以形状配合的方式支撑在构件的外周缘上。
利用根据本发明的方法，可以简单的方式建立在两个齿轮半部之间的不可分离的连接，并且在轴向方向上仅仅需要最小的结构空间。由此，可建立已装配的两件式齿轮，与开头讨论的已知的齿轮相比，该两件式齿轮具有明显更小的轴向延伸。尤其地在应用在内燃机中(例如应用在凸轮轴或平衡轴处)时，可以这种方式节省结构空间或最佳地利用已有的结构空间。
为了制造根据本发明的圆环盘，从由可硬化的弹簧钢制成的带形的半成品为出发点。首先从带中分离出板件。紧接着进行圆形板料(Blechronde)的自由冲裁，并且随后对圆形板料进行盆形拉伸(Topfziehen)。紧接着冲压出星形地布置的槽口并且通过弯曲“星部”使稍后的弹性舌部成形。随后通过冲裁产生中心孔，并且弹性舌部得到其刀刃形的棱边。适宜地，可在多级组合模具(Folgeverbundwerkzeug)中实施单个的加工步骤。最后，对圆环盘进行热处理，在该热处理中，至少使弹性舌部在其自由端部处在棱边的区域中硬化。
附图说明
下面根据图纸进一步解释本发明。详细地其中：
图1显示了根据本发明的分体式齿轮的分解图，
图2以径向的半截面显示了在轴端部上处于已装配的状态中的根据本发明的分体式齿轮，以及
图3以透视的视图显示了安装在凸轮轴的端部上的分体式齿轮。
具体实施方式
在图1中的分解图显示了第一齿轮半部2，该第一齿轮半部2固定在凸轮轴20的轴端部21上。第一齿轮半部2具有在轴向的方向上延伸的凸缘4。在轴向方向上将第二齿轮半部3推上到凸缘4上以用于装配齿轮。在两个齿轮半部之间布置有弹性元件14，在该弹性元件14安装好时，其一方面支撑在第一齿轮半部2处并且另一方面支撑在第二齿轮半部3处。在安装好的状态中，两个齿轮半部通过该弹性元件14以已知的方式彼此卡紧。
如果将第二齿轮半部3推上到凸缘4上，则两个齿轮半部2，3固定在凸轮轴20的轴端部21上。当然也可首先将第一齿轮半部2固定在轴端部21上，并且紧接着利用弹性元件14安装第二齿轮半部3。根据本发明，然后将用作固定元件6的圆环盘8推上到凸轮轴20的轴端部21上。圆环盘8具有中心孔5，利用该中心孔5可将圆环盘8推上到凸轮轴20的端部上。槽口7从中心孔5开始径向地向外延伸，该槽口7分布地布置在周缘上。在槽口7之间构造有接片形的(laschenartig)弹性舌部9，其在其自由端部处具有棱边10。
为了装配根据本发明的分体式齿轮以及使两个齿轮半部2，3持久地且不可分离地相互连接，如此使圆环盘8压靠第二齿轮半部3，即，弹性舌部9发生挠曲。紧接着对圆环盘8卸载，以使得弹性舌部9弹回。在弹回时，弹性舌部9的棱边10穿入空心圆柱形的凸轮轴20的轴端部21的管形的主体的材料中，从而在轴端部21的外周缘处构成支座(Widerlager)，弹性舌部9的棱边10撑靠该支座。
现在不再可能的是，在不破坏或损坏圆环盘8和/或凸轮轴20的情况下将两个齿轮半部2，3彼此分离。由此涉及在两个齿轮半部2，3之间的不可分离的连接，该连接通过圆环盘8建立。
在图2中以径向的半截面示出了在凸轮轴20的轴端部21上处于已装配状态中的根据本发明的分体式齿轮1。圆环盘8利用其弹性舌部9的刀刃形的棱边10以形状配合的方式支撑在凸轮轴20的轴端部21的外表面上。第二齿轮半部3的面对圆环盘8的侧面3a具有在径向方向上延伸的凹入部11，该凹入部11的边缘12围绕圆环盘8。在此，如此确定凹入部11在轴向的方向上的深度，即，其完全等于或大于圆环盘8的轴向的延伸。由此实现，在轴向的方向上，圆环盘8不凸出超出第二齿轮半部3的尺寸。可例如通过切削的加工方法(如车削或铣削)将凹入部11引入第二齿轮半部中。如果例如通过锻造制造第二齿轮半部，则也可以锻造工艺的方式制造该凹入部。
为了在弹性舌部9弹回时弹性舌部9的构造成刀刃形的棱边10可很好地结合(einarbeiten)到凸轮轴20的材料中，棱边10所具有的硬度大于这样的材料的硬度，即，在棱边10的支撑区域中凸轮轴20的管形的主体由该材料制成。由此，当在装配齿轮时在将圆环盘8压靠到第二齿轮半部3后再次对圆环盘8卸载且弹性舌部9弹回时，刀刃形的棱边10可由于其硬度及其锋利性很好地结合到凸轮轴20的表面中。
在所示出的实施例中，圆环盘8由可硬化的金属制成。对弹性舌部9的自由端部进行硬化，以实现刀刃形的棱边10的所需的硬度。
在根据图3的透视的视图中，根据本发明的分体式齿轮1以在已装配的状态布置在载有凸轮22的凸轮轴20的轴端部21上。第二齿轮半部3承坐在第一齿轮半部2的在图3中不可见的凸缘上。齿轮半部2，3通过布置在其之间的不可见的弹性元件彼此卡紧。圆环盘8利用弹性舌部9的棱边10以形状配合的方式支撑在轴端部21的外周缘上。以这种方式，第二齿轮半部3以轴向上形状配合的方式固定在第一齿轮半部2的凸缘上。圆环盘8容纳在第二齿轮半部3的凹入部11中。可良好地看出，在轴向方向上，轴端部21仅仅以非常小的程度凸出超出第二齿轮半部3的侧面3a，从而实现轴向上非常紧凑的结构类型。当第二齿轮半部3的厚度足够大时，可如此大地设计凹入部11的深度，即，轴端部21以与第二齿轮半部3的侧面3a齐平的方式结束。以这种方式，轴端部21不需要凸出超出分体式齿轮的尺寸的轴向结构空间。
在图1至3中示出了本发明的实施形式，在其中，弹性舌部9的棱边10以形状配合的方式支撑在凸轮轴20的管形的空心圆柱形的轴体的外周缘上。显然地，本发明也可以相同的方式应用在实心的(massive)轴体中。根据本发明的另一在图1至3中未示出的实施形式，弹性舌部9的棱边10也可以形状配合的方式支撑在第一齿轮半部2的凸缘4上。在这种情况中，凸缘4具有比用于容纳第二齿轮半部3所需的轴向延伸更大的轴向延伸。那么，凸缘4的超出的区段用作用于弹性舌部的棱边10的支撑面。在此有利的是，在将分体式齿轮例如安装到凸轮轴20上之前，便可已完全地装配分体式齿轮。
参考标号列表
1     齿轮
2     齿轮半部
3     齿轮半部
3a    侧面
4     凸缘
5     孔
6     固定元件
7     槽口
8     圆环盘
9     弹性舌部
10    棱边
11    凹入部
12    边缘
14    弹性元件
20    凸轮轴
21    轴端部
22    凸轮
B     构件
R     管
W     轴

Claims (10)

1.一种带有两个彼此卡紧的齿轮半部(2，3)的分体式齿轮(1)，其中，第一齿轮半部(2)具有空心圆柱形的凸缘(4)，借助于固定元件(6)将第二齿轮半部(3)固定在所述凸缘(4)上，其特征在于，所述固定元件(6)构造成可弹性地变形的圆环盘(8)，其中，所述圆环盘(8)具有槽口(7)，所述槽口(7)从中心孔(5)开始径向地向外伸延且分布地布置在周缘上，以使得在所述槽口(7)之间构造有弹性舌部(9)，并且其中，所述弹性舌部(9)的自由端部具有棱边(10)，当在所述圆环盘(8)压靠所述第二齿轮半部(3)后所述弹性舌部(9)弹回时，所述棱边(10)以形状配合的方式支撑在布置在所述中心孔(5)中的构件(B)的外周缘上。
2.根据权利要求1所述的齿轮，其特征在于，所述构件(B)为管(R)或轴(W)，所述齿轮固定在所述管(R)或轴(W)上。
3.根据权利要求1所述的齿轮，其特征在于，所述构件(B)为所述第一齿轮半部(2)的凸缘(4)。
4.根据权利要求3所述的齿轮，其特征在于，所述凸缘(4)固定在所述第一齿轮半部(2)处或与所述第一齿轮半部(2)一起构造成单件。
5.根据以上权利要求中任一项所述的齿轮，其特征在于，所述弹性舌部(9)的棱边(10)构造成刀刃形。
6.根据以上权利要求中任一项所述的齿轮，其特征在于，所述弹性舌部(9)的棱边(10)具有比在所述棱边(10)的支撑区域中的构件(B)的材料更大的硬度。
7.根据权利要求6所述的齿轮，其特征在于，至少所述弹性舌部(9)由可硬化的金属制成，并且至少对所述棱边(10)进行硬化。
8.根据以上权利要求中任一项所述的齿轮，其特征在于，所述第二齿轮半部(3)的面对所述圆环盘(8)的侧面(3a)具有在径向的方向上延伸的凹入部(11)，所述凹入部(11)的边缘(12)围绕所述圆环盘(8)。
9.根据权利要求8所述的齿轮，其特征在于，在轴向方向上所述凹入部(11)的深度完全等于或大于所述圆环盘(8)的轴向的延伸。
10.一种用于装配带有两个彼此卡紧的齿轮半部(2，3)的分体式齿轮(1)的方法，其中，第一齿轮半部(2)具有空心圆柱形的凸缘(4)并且将第二齿轮半部(3)推上到所述凸缘(4)上，其中，借助于固定元件(6)将所述第二齿轮半部(3)固定在所述凸缘(4)上，其特征在于以下方法步骤：
a)使用可弹性地变形的圆环盘(8)作为所述固定元件(6)，所述圆环盘(8)具有槽口(7)，所述槽口(7)从中心孔(5)开始径向地向外伸延且分布地布置在周缘上，以使得在所述槽口(7)之间构造有弹性舌部(9)，其中，所述弹性舌部(9)的自由端部具有棱边(10)，当在所述圆环盘(8)压靠所述第二齿轮半部(3)后所述弹性舌部(9)弹回时，所述棱边(10)以形状配合的方式支撑在布置在所述中心孔(5)中的构件(B)的外周缘上；
b)首先将所述第二齿轮半部(3)推上到所述第一齿轮半部(2)的凸缘(4)上；
c)紧接着，将所述圆环盘(8)推上到所述构件(B)上，并且在所述弹性舌部(9)发生挠曲的情况下使所述圆环盘(8)压靠所述第二齿轮半部(3)；
d)之后对所述圆环盘(8)卸载，其中，所述弹性舌部(9)弹回并且利用其棱边(10)以形状配合的方式支撑在所述构件(B)的外周缘上。
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