DE102018120206A1 - Gear connection and torque transmission device - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zahnradverbindung mit einem ersten Zahnrad (38) und einem zweiten Zahnrad (40), die zusammen ein Zahnradpaar bilden, wobei das erste und zweite Zahnrad (38, 40) aufeinander abwälzen und gegenseitig Drehmoment übertragen können, wobei dem ersten und/oder zweiten Zahnrad (38, 40) geräuschmindernde Mittel (12, 14, 16, 18, 20, 22, 26, 28, 30) zugeordnet sind. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Drehmomentübertragungsvorrichtung umfassend ein Gehäuse in welchem die Zahnradverbindung aufgenommen ist.The invention relates to a gearwheel connection with a first gearwheel (38) and a second gearwheel (40) which together form a pair of gearwheels, the first and second gearwheels (38, 40) rolling on one another and transmitting torque to one another, the first and / and or second gear (38, 40) noise-reducing means (12, 14, 16, 18, 20, 22, 26, 28, 30) are assigned. Furthermore, the invention relates to a torque transmission device comprising a housing in which the gear connection is received.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradverbindung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Drehmomentübertragungsvorrichtung mit einer Zahnradverbindung.The invention relates to a gear connection according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a torque transmission device with a gear connection.

Eine Zahnradverbindung wird beispielsweise in einem Getriebe in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs verwendet. Bei einer solchen Zahnradverbindung stehen die Kriterien Wirkungsgrad, Leistungsdichte, Verschleißfestigkeit und kostengünstige Herstellung im Vordergrund. Durch die abwälzenden Verzahnungen entstehen jedoch im Betrieb Laufgeräusche, die abhängig von der Anwendung als störend empfunden werden. Insbesondere bei Einsatz von Elektromotoren als Antriebselement, die an sich sehr laufruhig sind, können Geräusche einer Zahnradverbindung stärker in den Vordergrund treten und unangenehm auffallen.A gear connection is used, for example, in a transmission in a drive train of a vehicle. With such a gear connection, the criteria of efficiency, power density, wear resistance and cost-effective production are in the foreground. Due to the rolling toothings, running noises occur during operation which, depending on the application, are perceived as annoying. In particular when using electric motors as drive elements, which are very quiet in themselves, noises of a gear connection can come to the fore more and attract attention.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Zahnradverbindung vorzuschlagen, die eine verbesserte Geräuschbildung aufweist.The object of the present invention is to propose a gear connection which has improved noise generation.

Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch eine Zahnradverbindung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Entsprechend wird eine Zahnradverbindung vorgeschlagen, mit einem ersten Zahnrad und einem zweiten Zahnrad, die zusammen ein Zahnradpaar bilden, wobei das erste und zweite Zahnrad aufeinander abwälzen und gegenseitig Drehmoment übertragen können, wobei dem ersten und/oder zweiten Zahnrad geräuschmindernde Mittel zugeordnet sind. Dadurch können die Laufgeräusche in der Zahnradverbindung verringert, gedämpft oder verändert werden.At least one of these tasks is solved by a gear connection with the features of claim 1. Accordingly, a gear connection is proposed, with a first gear and a second gear, which together form a pair of gears, wherein the first and second gear can roll on each other and transmit torque to one another, noise-reducing means being assigned to the first and / or second gear. This can reduce, dampen or change the running noise in the gear connection.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das erste und/oder zweite Zahnrad die geräuschmindernden Mittel auf.In a preferred embodiment of the invention, the first and / or second gearwheel has the noise-reducing means.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das erste und/oder zweite Zahnrad wenigstens eine Hohlkammer oder wenigstens einen Bereich mit geräuschdämpfendem Material auf.In a further preferred embodiment of the invention, the first and / or second gear wheel has at least one hollow chamber or at least one area with noise-damping material.

Das erste und/oder zweite Zahnrad kann durch ein Extrusionsverfahren oder durch Strangpressen hergestellt sein. Auch kann ein geschlossen poriges Aufschäumverfahren oder ein Sintern angewendet werden.The first and / or second gear can be produced by an extrusion process or by extrusion. A closed-pore foaming process or sintering can also be used.

Zwischen den Hohlkammern können Streben oder Speichen eingebracht sein, die das Zahnrad stabilisieren. Die Streben können gerade oder gewinkelt verlaufen. Ein gewinkelter Verlauf kann beispielsweise gewählt werden, um die Steifigkeit der Zähne des Zahnrads an die Belastungsrichtung anzupassen.Struts or spokes can be inserted between the hollow chambers, which stabilize the gear. The struts can be straight or angled. An angled course can be chosen, for example, in order to adapt the stiffness of the teeth of the gear to the direction of loading.

Die Hohlkammer können mit einem Material mit unterschiedlichen Eigenschaften aufgefüllt oder teilweise aufgefüllt sein. Das Material kann ein Elastomer, Schaumstoff und/oder Fluid sein. Als Fluid kann ein vorhandenes Schmiermittel verwendet werden.The hollow chamber can be filled or partially filled with a material with different properties. The material can be an elastomer, foam and / or fluid. An existing lubricant can be used as the fluid.

Die Hohlkammern können offen oder geschlossen sein. Die Hohlkammern können makroskopisch oder mikroskopisch ausgeführt sein. Die Hohlkammern können eine beliebige Form und Struktur aufweisen. Die Hohlkammern können dreieckig, spitz, viereckig, vieleckig, kubisch und/oder rund sein.The hollow chambers can be open or closed. The hollow chambers can be made macroscopic or microscopic. The hollow chambers can have any shape and structure. The hollow chambers can be triangular, pointed, square, polygonal, cubic and / or round.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist wenigstens ein Zahnrad eine erste Schicht mit einem ersten Material und eine zweite Schicht mit einem zweiten Material auf, wobei die erste Schicht eine äußere Schicht und die zweite Schicht eine innere Schicht ist.In a preferred embodiment of the invention, at least one gearwheel has a first layer with a first material and a second layer with a second material, the first layer being an outer layer and the second layer being an inner layer.

Der Bereich des Zahneingriffs kann durch die erste Schicht gebildet werden. Die zweite Schicht kann aus einem weicheren Material bestehen. Die erste Schicht kann aus einem harten Material, beispielsweise Metall und/oder Kunststoff und/oder Keramik und die zweite Schicht aus einem weicheren Material gebildet sein. Das zweite Material kann einen anderen E-Modul und/oder eine andere Steifigkeit als das erste Material aufweisen und kann eine Reflektion, Streuung und/oder Beugung der Schallwellen noch im Zahnrad selbst ermöglichen. Je unterschiedlicher das erste und zweite Material ist, desto ausgeprägter kann die Geräuschdämpfung sein.The area of the tooth engagement can be formed by the first layer. The second layer can be made of a softer material. The first layer can be formed from a hard material, for example metal and / or plastic and / or ceramic, and the second layer from a softer material. The second material can have a different modulus of elasticity and / or a different stiffness than the first material and can allow reflection, scattering and / or diffraction of the sound waves even in the gearwheel itself. The more different the first and second material is, the more pronounced the noise damping can be.

Das Zahnrad kann zusätzlich, insbesondere im Inneren des Zahnrads Elastomere, Schaumstoffe und/oder Fluide aufweisen. Eine Kombination verschiedener Materialen stellt sich dabei als besonders vorteilhaft für die Zuverlässigkeit der Zahnradverbindung und die Verringerung der Geräusche im Betrieb der Zahnradverbindung heraus.The gear wheel can additionally, particularly in the interior of the gear wheel, have elastomers, foams and / or fluids. A combination of different materials turns out to be particularly advantageous for the reliability of the gear connection and the reduction of noise during operation of the gear connection.

Die Zähne des ersten Zahnrads können weich ausgebildet sein, um den Zahneingriff mit Zähnen des zweiten Zahnrads gedämpft ausführen zu können. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass einerseits der anfängliche Flankenkontakt des ersten und zweiten Zahnrads im Zahneingriff weich ist, anderseits der abschließende Flankenkontakt eher steif ist, damit sich wenig Versatz zum nachfolgenden Zahneingriff ausbilden kann, welcher den nächsten Flankenkontakt wieder hart machen würde. Dies kann beispielsweise durch eine drehrichtungsabhängige Steifigkeit bzw. durch einen entsprechenden radialen Steifigkeitsverlauf erreicht werden. Grundsätzlich bieten sich hierfür Hohlstrukturen wie Verstrebungen, Stege und/oder Wabenstrukturen an.The teeth of the first gear wheel can be designed to be soft in order to be able to perform the tooth engagement with teeth of the second gear wheel in a damped manner. It should be ensured that on the one hand the initial flank contact of the first and second gear in the tooth mesh is soft, on the other hand the final flank contact is rather stiff so that little offset to the subsequent tooth mesh can form, which would make the next flank contact hard again. This can be achieved, for example, by a stiffness dependent on the direction of rotation or by a corresponding radial stiffness profile. In principle, hollow structures such as struts, webs and / or honeycomb structures are suitable for this.

Auch kann es vorgesehen sein, das erste Zahnrad aus einem ersten Material und das zweite Zahnrad aus einem unterschiedlichen, zweiten Material auszuführen. Das zweite Material kann einen anderen E-Modul und/oder eine andere Steifigkeit als das erste Material aufweisen. It can also be provided that the first gear is made of a first material and the second gear is made of a different, second material. The second material can have a different modulus of elasticity and / or a different stiffness than the first material.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung umfassen das erste und/oder zweite Zahnrad Zahnflanken und/oder Zahnoberflächen, die von der üblichen Zahnradkontur abweichen. Bevorzugt besteht jederzeit oder nur in bestimmten Lastpunkten der Zahnradverbindung ein abschnittsweiser und in dessen Bereich begrenzter Abwälzkontakt zwischen dem ersten und zweiten Zahnrad. Ein vollflächiger Kontakt soll vermieden werden.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the first and / or second gear wheel comprise tooth flanks and / or tooth surfaces that deviate from the usual gear wheel contour. There is preferably at any time or only in certain load points of the gear connection a section-by-section and limited contact in the area between the first and second gear. Full contact should be avoided.

Dadurch kann der Zahneingriff weicher gestaltet werden. Insbesondere können dadurch auch Biegelinien des Zahnrads und der Welle, sowie der Kraftverlauf beim Abwälzen in axialer oder radialer Richtung verschoben werden. Durch eine gezielte Auslegung auf die Hauptbetriebspunkte der Zahnradverbindung, beispielsweise bei Einsatz in einem Getriebe, kann hierdurch das Körperschall- und Geräuschverhalten verbessert werden und/oder es können gezielte gegenphasige Schwingungen angeregt werden, die dann zusammen mit der störenden Schwingung eine Geräuschminderung ergeben.This enables the tooth mesh to be made softer. In particular, bending lines of the gear wheel and the shaft, as well as the force profile during the rolling, can also be shifted in the axial or radial direction. The structure-borne noise and noise behavior can be improved and / or targeted antiphase vibrations can be excited, which together with the disturbing vibration result in a reduction in noise, through a targeted design for the main operating points of the gear connection, for example when used in a gearbox.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Härteverlauf und/oder die Oberflächenbehandlung des Zahns des ersten und/oder zweiten Zahnrads dazu genutzt, den Kraftverlauf am Zahn beim Abwälzen so zu verschieben, wie es in Summe für das Gesamtverhalten, insbesondere bei Anwendung der Zahnradverbindung im Getriebe, am geeignetsten ist.In a further preferred embodiment of the invention, the hardness curve and / or the surface treatment of the tooth of the first and / or second gearwheel is used to shift the force curve on the tooth during rolling as it is in total for the overall behavior, in particular when using the gearwheel connection in the gearbox, is most suitable.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Oberflächenstruktur in dem Abwälzbereich des Zahns als Resonanzkörper oder Antiresonanzkörper hinsichtlich der entstehenden Verzahnungsgeräusche ausgeführt. Durch die Oberflächenstruktur kann eine Reflektion oder Brechung bewirkt werden, die eine Geräuschdämpfung zur Folge hat. Die jeweiligen Oberflächenstrukturen können rund, gerade, diagonal, rautenförmig und/oder schuppig ausgebildet sein. Bei der Anbringung der Oberflächenstrukturen sollte darauf geachtet werden, dass die eigentliche Oberfläche des Zahns im Eingriff glatt ist und die genannten Oberflächenstrukturen möglichst klein sind und weich vom Abwälzkontakt der Zahnräder weglaufen, so dass kein Verhaken oder ungewünschtes Verbinden der Zahnräder entsteht.In a further advantageous embodiment of the invention, the surface structure in the rolling region of the tooth is designed as a resonance body or anti-resonance body with regard to the toothing noises that arise. The surface structure can cause reflection or refraction, which results in noise reduction. The respective surface structures can be round, straight, diagonal, diamond-shaped and / or scaly. When attaching the surface structures, care should be taken to ensure that the actual surface of the tooth is smooth during the engagement and that the surface structures mentioned are as small as possible and run away from the rolling contact of the gearwheels so that there is no jamming or undesired connection of the gearwheels.

In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung sind dem Zahnrad Piezoelemente zugeordnet, die eine aktive Geräuschbeeinflussung ermöglichen. Die Piezoelemente können einerseits einen Teil der Verformung dämpfen andererseits damit aber auch elektrische Energie erzeugen. Diese elektrische Energie der Piezoelemente kann in einer Miniaturelektronik im Zahnrad gespeichert und bedarfsgerecht wieder abgegeben werden, so dass damit ebenfalls eine Gegenanregung erzeugt werden kann, die gegenüber der Störanregung reduzierend wirkt. Die Piezoelemente können durch einen Controller mit Energiespeicher angesteuert und betrieben werden, wofür Kabel dienen können. Die Piezoelemente können im Kraftfluss zwischen einem äußeren Ring und einem inneren Ring in dem Zahnrad wirksam angeordnet sein. Die Piezoelemente können radial wirksam sein. Die Piezoelemente können in radial ausgerichteten Aussparungen angeordnet sein.In a further special embodiment of the invention, the gearwheel is assigned piezo elements which enable active noise influencing. The piezo elements can on the one hand dampen some of the deformation but on the other hand can also generate electrical energy. This electrical energy of the piezo elements can be stored in miniature electronics in the gearwheel and released again as required, so that a counter-excitation can also be generated, which has a reducing effect on the interference excitation. The piezo elements can be controlled and operated by a controller with an energy store, for which cables can be used. The piezo elements can be effectively arranged in the power flow between an outer ring and an inner ring in the gearwheel. The piezo elements can have a radial effect. The piezo elements can be arranged in radially aligned recesses.

Weiterhin wird zur Lösung der zuvor genannten Aufgabe eine Drehmomentübertragungsvorrichtung vorgeschlagen, umfassend ein Gehäuse in welchem die Zahnradverbindung mit wenigstens einem der vorangehend beschriebenen Merkmale aufgenommen ist.Furthermore, a torque transmission device is proposed to achieve the aforementioned object, comprising a housing in which the gear connection is accommodated with at least one of the features described above.

In dem Gehäuse kann ein Schmiermittel eingebracht sein. Das Schmiermittel kann ein Fett oder ein Öl sein.A lubricant can be introduced into the housing. The lubricant can be a grease or an oil.

Die Drehmomentübertragungsvorrichtung kann einen Drehmomentwandler, eine nasse Kupplung, beispielsweise eine nasse Anfahrkupplung oder eine nasse Doppelkupplung, und/oder eine trockene Kupplung, beispielsweise eine trockene Doppelkupplung, und/oder eine Hybridkupplung, beispielsweise eine KO-Kupplung und/oder ein Getriebe, beispielsweise ein Radnabengetriebe oder ein Differential umfassen.The torque transmission device can include a torque converter, a wet clutch, for example a wet starting clutch or a wet double clutch, and / or a dry clutch, for example a dry double clutch, and / or a hybrid clutch, for example a KO clutch and / or a transmission, for example Include wheel hub gear or a differential.

Die Drehmomentübertragungsvorrichtung kann in einer E-Achse angeordnet sein.The torque transmission device can be arranged in an E-axis.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.Further advantages and advantageous embodiments of the invention result from the description of the figures and the figures.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:

• 1: Ein Querschnitt durch ein Zahnrad in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
• 2 bis 6: Jeweils einen Querschnitt durch ein Zahnrad in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
• 7: Einen Verlauf einer Schallausbreitung an einem Zahnrad in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
• 8: Ein Querschnitt durch ein erstes und zweites Zahnrad in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
• 9: Ein Querschnitt durch ein erstes und zweites Zahnrad in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
• 10: Verlauf der Traglinie im Betrieb eines Zahnrads jeweils in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
• 11: Kontaktflächen jeweiliger Zahnräder in weiteren speziellen Ausführungsformen der Erfindung.
• 12: Einen Querschnitt durch ein Zahnrad in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
• 13: Einen Querschnitt durch ein Zahnrad in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
• 14: Einen Querschnitt durch ein Zahnrad in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
• 15: Eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts A aus 14.
• 16a,b,c: Draufsichten auf die Oberfläche eines Zahns jeweiliger Zahnräder in weiteren speziellen Ausführungsformen der Erfindung.
• 17: Einen Querschnitt durch ein Zahnrad in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
• 18: Einen Querschnitt durch ein Zahnrad in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.

The invention is described in detail below with reference to the figures. They show in detail:

• 1 : A cross section through a gear in a special embodiment of the invention.
• 2 to 6 : In each case a cross section through a gear in a further special embodiment of the invention.
• 7 : A course of sound propagation on a gear in a further special embodiment of the invention.
• 8th : A cross section through a first and second gear in a further special embodiment of the invention.
• 9 : A cross section through a first and second gear in a further special embodiment of the invention.
• 10 : Course of the support line in the operation of a gear in each case in a further special embodiment of the invention.
• 11 : Contact surfaces of respective gears in further special embodiments of the invention.
• 12 : A cross section through a gear in a further special embodiment of the invention.
• 13 : A cross section through a gear in a further special embodiment of the invention.
• 14 : A cross section through a gear in a further special embodiment of the invention.
• 15 : An enlarged view of section A from 14 ,
• 16a, b . c : Top views of the surface of a tooth of respective gears in further special embodiments of the invention.
• 17 : A cross section through a gear in a further special embodiment of the invention.
• 18 : A cross section through a gear in a further special embodiment of the invention.

1 zeigt einen Querschnitt durch ein Zahnrad 10 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Zahnrad 10 weist mehrere Hohlkammern 12 auf, die im Inneren des Zahnrads 10 liegen. Beispielsweise kann das Zahnrad 10 durch ein Extrusionsverfahren oder durch Strangpressen hergestellt sein. 1 shows a cross section through a gear 10 in a special embodiment of the invention. The gear 10 has several hollow chambers 12 on that inside the gear 10 lie. For example, the gear 10 be produced by an extrusion process or by extrusion.

Die Hohlkammern 12 bewirken eine Verringerung der Körperschallübertragung in dem Zahnrad 10 und dadurch eine verbesserte Geräuschdämpfung. Die Hohlkammern 12 haben je nach Anordnung in dem Zahnrad 10 eine unterschiedliche Form. Die radial äußeren Hohlkammern 14 sind hier spitz ausgeführt, um sich an die einzelnen Zähne 15 des Zahnrads 10 anzupassen. Weiter radial innen liegen kreisförmige, insbesondere zylindrische oder kugelförmige, Hohlkammern 16. Eine Kombination aus spitzen äußeren Hohlkammern 14 und kreisförmigen inneren Hohlkammern 16 ist besonders vorteilhaft für die Verringerung der Geräusche des Zahnrads 10 bei dessen Betrieb.The hollow chambers 12 cause a reduction in structure-borne noise transmission in the gear 10 and thereby improved noise reduction. The hollow chambers 12 have depending on the arrangement in the gear 10 a different shape. The radially outer hollow chambers 14 are pointed here to adhere to the individual teeth 15 of the gear 10 adapt. Circular, in particular cylindrical or spherical, hollow chambers lie further radially on the inside 16 , A combination of pointed outer hollow chambers 14 and circular inner cavities 16 is particularly beneficial for reducing gear noise 10 in its operation.

In 2 ist ein Querschnitt durch ein Zahnrad 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das Zahnrad 10 weist mehrere Bereiche 18 auf, die im Inneren des Zahnrads 10 liegen und mit einem geräuschdämmenden Material gefüllt sind. Das geräuschdämmende Material ist bevorzugt ein Elastomer, ein Schaumstoff und/oder ein Fluid. Als Fluid kann ein vorhandener Schmierstoff, beispielsweise ein Getriebeöl, eingesetzt werden. Das Zahnrad kann mit einem weiteren Zahnrad in Zahneingriff stehen, wobei der Bereich des Zahneingriffs 19 des Zahnrads 10 ein Metall und/oder ein Kunststoff und/oder Keramik aufweist. Das Material an dem Zahneingriff 19 und das Material an den Bereichen 18 weist bevorzugt eine unterschiedliche Elastizität, gekennzeichnet durch einen unterschiedlichen E-Modul, aus. Das geräuschdämmende Material ist bevorzugt ein Material mit hoher Porosität.In 2 is a cross section through a gear 10 shown in a further special embodiment of the invention. The gear 10 has several areas 18 on that inside the gear 10 lie and are filled with a sound-absorbing material. The soundproofing material is preferably an elastomer, a foam and / or a fluid. An existing lubricant, for example a gear oil, can be used as the fluid. The gear can be in mesh with another gear, the area of the meshing 19 of the gear 10 has a metal and / or a plastic and / or ceramic. The material on the tooth mesh 19 and the material on the areas 18 preferably has a different elasticity, characterized by a different modulus of elasticity. The soundproofing material is preferably a material with high porosity.

Beispielsweise kann das Zahnrad 10 durch ein Extrusionsverfahren oder durch Strangpressen hergestellt sein und das geräuschdämmende Material kann nachträglich eingespritzt oder eingebracht sein.For example, the gear 10 be produced by an extrusion process or by extrusion and the sound-absorbing material can be subsequently injected or introduced.

Die Bereiche 18 haben je nach Anordnung in dem Zahnrad 10 eine unterschiedliche Form. Die radial äußeren Bereiche 20 sind hier spitz ausgeführt, um sich an die einzelnen Zähne 15 des Zahnrads 10 anzupassen. Weiter radial innen liegen kreisförmige, insbesondere zylindrische oder kugelförmige, Bereiche 22. Eine Kombination aus spitzen äußeren Bereichen 20 und kreisförmigen inneren Bereichen 22 ist besonders vorteilhaft für die Verringerung der Geräusche des Zahnrads 10 bei dessen Betrieb. Auch kann eine Kombination aus gefüllten Bereichen 18 und Hohlkammern vorteilhaft sein.The areas 18 have depending on the arrangement in the gear 10 a different shape. The radially outer areas 20 are pointed here to adhere to the individual teeth 15 of the gear 10 adapt. Circular, in particular cylindrical or spherical, regions lie further radially on the inside 22 , A combination of pointed outer areas 20 and circular inner areas 22 is particularly beneficial for reducing gear noise 10 in its operation. A combination of filled areas can also be used 18 and hollow chambers may be advantageous.

3 zeigt einen Querschnitt durch ein Zahnrad 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Hohlkammern 12 weisen hier eine Speichenanordnung auf. 3 shows a cross section through a gear 10 in a further special embodiment of the invention. The hollow chambers 12 have a spoke arrangement here.

In 4 ist ein Querschnitt durch ein Zahnrad 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Hohlkammern 12 weisen eine Speichenanordnung auf, wobei die Form der Streben oder Speichen 24 gewinkelt ist, um die Steifigkeit der Zähne 15 an die Belastungsrichtung anzupassen.In 4 is a cross section through a gear 10 shown in a further special embodiment of the invention. The hollow chambers 12 have a spoke arrangement, the shape of the struts or spokes 24 is angled to the stiffness of the teeth 15 to adapt to the direction of loading.

5 zeigt ein Zahnrad 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Zahnrad 10 weist mehrere Bereiche 18 auf, die im Inneren des Zahnrads 10 liegen und mit einem geräuschdämmenden Material gefüllt sind. Das geräuschdämmende Material ist bevorzugt ein Elastomer, ein Schaumstoff und/oder ein Fluid. Zwischen den Bereichen 18 sind Speichen 24 angebracht, die das Zahnrad 10 stützen. 5 shows a gear 10 in a further special embodiment of the invention. The gear 10 has several areas 18 on that inside the gear 10 lie and are filled with a sound-absorbing material. The soundproofing material is preferably an elastomer, a foam and / or a fluid. Between the areas 18 are spokes 24 attached to the gear 10 support.

Das Material an dem Zahneingriff 19 und das Material an den Bereichen 18 weist bevorzugt eine unterschiedliche Elastizität, gekennzeichnet durch einen unterschiedlichen E-Modul, aus. Das geräuschdämmende Material ist bevorzugt ein Material mit hoher Porosität. The material on the tooth mesh 19 and the material on the areas 18 preferably has a different elasticity, characterized by a different modulus of elasticity. The soundproofing material is preferably a material with high porosity.

In 6 ist ein Querschnitt durch ein Zahnrad 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Zahnrad 10 hat einen mehrschichtigen Aufbau, bestehend aus einer ersten Schicht 26, einer zweiten Schicht 28 und einer dritten Schicht 30. Die erste Schicht 26 ist radial weiter außen als die zweite Schicht 28 und die zweite Schicht ist radial weiter außen als die dritte Schicht 30 angeordnet.In 6 is a cross section through a gear 10 shown in a further special embodiment of the invention. The gear 10 has a multi-layer structure consisting of a first layer 26 , a second layer 28 and a third layer 30 , The first layer 26 is radially further out than the second layer 28 and the second layer is radially outward than the third layer 30 arranged.

Die erste Schicht 26 besteht aus einem ersten Material mit einem ersten E-Modul und ist durch eine erste Schallgeschwindigkeit in diesem Material gekennzeichnet. Die zweite Schicht 28 besteht aus einem zweiten Material mit einem zweiten E-Modul und ist durch eine zweite Schallgeschwindigkeit in diesem Material gekennzeichnet. Die dritte Schicht 30 besteht aus einem dritten Material mit einem dritten E-Modul und ist durch eine dritte Schallgeschwindigkeit in diesem Material gekennzeichnet. Der erste, zweite und dritte E-Modul ist jeweils unterschiedlich. Die erste, zweite und dritte Schallgeschwindigkeit ist ebenfalls jeweils unterschiedlich.The first layer 26 consists of a first material with a first modulus of elasticity and is characterized by a first speed of sound in this material. The second layer 28 consists of a second material with a second modulus of elasticity and is characterized by a second speed of sound in this material. The third layer 30 consists of a third material with a third modulus of elasticity and is characterized by a third speed of sound in this material. The first, second and third modulus of elasticity are different. The first, second and third speed of sound are also different.

7 zeigt einen Verlauf einer Schallausbreitung an einem Zahnrad 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Im Betrieb des Zahnrads 10 können an den Zahnflanken der Zähne 15 Geräusche, hier beispielshaft als Schallquelle 32 veranschaulicht, auftreten. Das Zahnrad umfasst eine erste Schicht 26 und eine zweite Schicht 28. 7 shows a course of sound propagation on a gear 10 in a further special embodiment of the invention. In operation of the gear 10 can on the tooth flanks of the teeth 15 Noise, here, for example, as a sound source 32 illustrated to occur. The gear wheel comprises a first layer 26 and a second layer 28 ,

Der in der ersten Schicht 26, die außerhalb von der zweiten Schicht 28 liegt, auftretende Schall 34 breitet sich dann in Richtung Zahninnerem, also in Richtung zweite Schicht 28 aus, bis dieser in einem Bereich 35 auf die zweite Schicht 28 auftrifft und wegen des in der zweiten Schicht 28 eingesetzten zweiten Materials, welches unterschiedliche Eigenschaften gegenüber dem ersten Material der ersten Schicht 26 aufweist, gebrochen und von dort reflektiert wird.The one in the first shift 26 that are outside of the second layer 28 lies, occurring sound 34 then spreads towards the inside of the tooth, i.e. towards the second layer 28 out until this in an area 35 to the second layer 28 hits and because of that in the second shift 28 used second material, which has different properties compared to the first material of the first layer 26 has, broken and reflected from there.

Die Reflektion 36 läuft dann in entgegengesetzte Richtung, also in Richtung Zahnflanke des Zahns 15 zurück und bewirkt eine Geräuschminderung, beispielsweise durch Interferenzen.The reflection 36 then runs in the opposite direction, i.e. in the direction of the tooth flank of the tooth 15 back and causes noise reduction, for example through interference.

In 8 ist ein Querschnitt durch ein erstes und zweites Zahnrad 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das erste Zahnrad 38 und das zweite Zahnrad 40 bewirken eine Zahnradverbindung, bei der die jeweiligen Zähne 15 des ersten und zweiten Zahnrads 38, 40 zur Drehmomentübertragung aufeinander abwälzen.In 8th is a cross section through a first and second gear 10 shown in a further special embodiment of the invention. The first gear 38 and the second gear 40 cause a gear connection in which the respective teeth 15 of the first and second gear 38 . 40 Transfer to each other for torque transmission.

Das erste Zahnrad 38 kann aus einem ersten Material gebildet sein, welches durch einen ersten E-Modul und durch eine erste Schallgeschwindigkeit gekennzeichnet ist. Das zweite Zahnrad 40 kann durch einen zweiten E-Modul und durch eine zweite Schallgeschwindigkeit gekennzeichnet sein. Der erste E-Modul und der zweite E-Modul sind unterschiedlich. Die erste Schallgeschwindigkeit und die zweite Schallgeschwindigkeit sind bevorzugt ebenfalls unterschiedlich.The first gear 38 can be formed from a first material, which is characterized by a first modulus of elasticity and a first speed of sound. The second gear 40 can be characterized by a second modulus of elasticity and by a second speed of sound. The first modulus of elasticity and the second modulus of elasticity are different. The first speed of sound and the second speed of sound are preferably also different.

Dies ermöglicht eine geringe Geräuschbildung und auch eine Veränderung der Geräuscheigenschaften, die diese weniger in Erscheinung treten lassen und dadurch als weniger störend wahrgenommen werden.This enables a low level of noise and also a change in the noise properties, which make them appear less and are therefore perceived as less disturbing.

9 zeigt einen Querschnitt durch ein erstes und zweites Zahnrad 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das erste Zahnrad 38 und das zweite Zahnrad 40 weisen eine angepasste Zahnflankenkontur an den jeweiligen Zähnen 15 auf, wodurch ein geräuschreduziertes Abwälzen der jeweiligen Zahnflanken möglich ist. 9 shows a cross section through a first and second gear 10 in a further special embodiment of the invention. The first gear 38 and the second gear 40 have an adapted tooth flank contour on the respective teeth 15 on, whereby a noise-reduced rolling of the respective tooth flanks is possible.

In 10 ist ein Verlauf der Traglinie 42 von Zahnräder 10 jeweils in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hier sind mehrere verschiedene Verläufe der Traglinie 42 veranschaulicht. Durch geeignete Anpassung der Zahnflanken der Zähne 15 des Zahnrads 10 kann ein verbesserter Verlauf der Traglinie 42 bewirkt werden. Beispielsweise kann ein Einhaken, Abschaben oder ein Verschleiß an den Zahnflanken verringert oder vermieden werden.In 10 is a course of the supporting line 42 of gears 10 each shown in a further special embodiment of the invention. Here are several different trajectories 42 illustrated. By suitable adaptation of the tooth flanks of the teeth 15 of the gear 10 can an improved course of the bearing line 42 be effected. For example, hooking, scraping or wear on the tooth flanks can be reduced or avoided.

11 zeigt Kontaktflächen jeweiliger Zahnräder in weiteren speziellen Ausführungsformen der Erfindung. Der Kontrastverlauf steht hierbei für die Stärke der Erhebung an dem jeweiligen Zahn bzw. an der Kontaktfläche. Der Verlauf der Erhebung sollte derart ausgebildet sein, dass ein Einhaken, Abschaben und ein außergewöhnlicher Verschleiß vermieden wird. 11 shows contact surfaces of respective gears in further special embodiments of the invention. The contrast curve stands for the strength of the elevation on the respective tooth or on the contact surface. The course of the survey should be designed in such a way that it prevents hooking, scraping and excessive wear.

In 12 ist ein Querschnitt durch ein Zahnrad 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Zahnrad 10 hat einen mehrschichtigen Aufbau, bestehend aus einer ersten Schicht 26, einer zweiten Schicht 28 und einer dritten Schicht 30. Die erste Schicht 26 ist radial weiter aussen als die zweite Schicht 28 und die zweite Schicht 28 ist radial weiter außen als die dritte Schicht 30 angeordnet.In 12 is a cross section through a gear 10 shown in a further special embodiment of the invention. The gear 10 has a multi-layer structure consisting of a first layer 26 , a second layer 28 and a third layer 30 , The first layer 26 is radially further outside than the second layer 28 and the second layer 28 is radially further out than the third layer 30 arranged.

Die erste Schicht 26 besteht aus einem ersten Material mit einem ersten E-Modul und ist durch eine erste Schallgeschwindigkeit in diesem Material gekennzeichnet. Die zweite Schicht 28 besteht aus einem zweiten Material mit einem zweiten E-Modul und ist durch eine zweite Schallgeschwindigkeit in diesem Material gekennzeichnet. Die dritte Schicht 30 besteht aus einem dritten Material mit einem dritten E-Modul und ist durch eine dritte Schallgeschwindigkeit in diesem Material gekennzeichnet. Der erste, zweite und dritte E-Modul ist jeweils unterschiedlich. Die erste, zweite und dritte Schallgeschwindigkeit ist auch jeweils unterschiedlich.The first layer 26 consists of a first material with a first modulus of elasticity and is through marked a first speed of sound in this material. The second layer 28 consists of a second material with a second modulus of elasticity and is characterized by a second speed of sound in this material. The third layer 30 consists of a third material with a third modulus of elasticity and is characterized by a third speed of sound in this material. The first, second and third modulus of elasticity are different. The first, second and third speed of sound are also different.

Die dritte Schicht weist Hohlkammern 12 auf, die als kreisförmige, insbesondere als zylindrische oder als kugelförmige, Aussparungen ausgebildet sein können.The third layer has hollow chambers 12 on, which can be designed as circular, in particular as cylindrical or spherical, recesses.

13 zeigt einen Querschnitt durch ein Zahnrad 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. In dem Zahnrad 10 befinden sich zusätzlich zu den Hohlkammern 12 in der dritten Schicht 39 auch Hohlkammern 12 in der zweiten Schicht 28. 13 shows a cross section through a gear 10 in a further special embodiment of the invention. In the gear 10 are in addition to the hollow chambers 12 in the third shift 39 also hollow chambers 12 in the second shift 28 ,

In 14 ist ein Querschnitt durch ein Zahnrad 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Zahnrad 10 weist an seinen Zähnen 15 eine zur Geräuschdämpfung angepasste Mikrostruktur auf.In 14 is a cross section through a gear 10 shown in a further special embodiment of the invention. The gear 10 shows on his teeth 15 a microstructure adapted for noise reduction.

15 zeigt dabei eine Vergrößerung des Ausschnitts A aus 14. Die Oberfläche des Zahns 15 des Zahnrads 10 weist in ihrer Mikrostruktur Poren 44, insbesondere mit Einlaufphasen, auf. Diese Poren 44 bilden eine Ansammlung von offenen Hohlkammern 12, die die Geräuschbildung verringern. 15 shows an enlargement of section A. 14 , The surface of the tooth 15 of the gear 10 has pores in its microstructure 44 , especially with warm-up phases. These pores 44 form a collection of open hollow chambers 12 that reduce noise.

Die 16a, 16b und 16c zeigen Draufsichten auf die Oberfläche eines Zahns jeweiliger Zahnräder in weiteren speziellen Ausführungsformen der Erfindung. Der Kontrastverlauf gibt hierbei die Oberflächenstruktur, das bedeutet den Verlauf und die Aufteilung der Vertiefungen in der Oberfläche des Zahns an.The 16a . 16b and 16c show top views of the surface of a tooth of respective gears in further special embodiments of the invention. The contrast course indicates the surface structure, that means the course and the division of the depressions in the surface of the tooth.

In dem Abwälzbereich des Zahns kann die Oberflächenstruktur als Resonanzkörper oder Antiresonanzkörper hinsichtlich der entstehenden Verzahnungsgeräusche dienen. Durch die Oberflächenstruktur kann eine Reflektion oder Brechung bewirkt werden, die eine Geräuschdämpfung zur Folge hat. Die jeweiligen Oberflächenstrukturen können rund, gerade, diagonal, rautenförmig oder schuppig ausgebildet sein. Bei der Anbringung der Oberflächenstrukturen sollte darauf geachtet werden, dass die eigentliche Oberfläche des Zahns im Eingriff glatt ist und die Oberflächenstrukturen möglichst klein sind und weich vom Abwälzkontakt der Zahnräder weglaufen, so dass kein Verhaken oder ungewünschtes Verbinden der Zahnräder entsteht.In the rolling area of the tooth, the surface structure can serve as a resonance body or anti-resonance body with regard to the toothing noises that arise. The surface structure can cause reflection or refraction, which results in noise attenuation. The respective surface structures can be round, straight, diagonal, diamond-shaped or scaly. When attaching the surface structures, care should be taken to ensure that the actual surface of the tooth is smooth in engagement and that the surface structures are as small as possible and run smoothly away from the rolling contact of the gears, so that there is no jamming or undesired connection of the gears.

In 17 ist ein Querschnitt durch ein Zahnrad 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In dem Zahnrad 10 sind Piezoelemente 46 eingebracht, die eine Verformung im Zahnrad 10, beispielsweise am Kerndurchmesser, bewirken.In 17 is a cross section through a gear 10 shown in a further special embodiment of the invention. In the gear 10 are piezo elements 46 introduced a deformation in the gear 10 , for example on the core diameter.

Das Piezoelement 46 kann einerseits einen Teil der Verformung dämpfen und andererseits elektrische Energie erzeugen. Die elektrische Energie kann in einer Miniaturelektronik im Zahnrad 10 gespeichert und bedarfsgerecht wieder abgegeben werden, so dass ebenfalls eine Gegenanregung erzeugt werden kann, die der Störanregung entgegenwirkt.The piezo element 46 can dampen part of the deformation on the one hand and generate electrical energy on the other. The electrical energy can be in a miniature electronics in the gear 10 stored and released again as needed so that a counter-excitation can also be generated which counteracts the interference excitation.

Das Piezoelement 46 wird durch einen Controller 48 mit Energiespeicher angesteuert und betrieben, wofür Kabel 50 dienen. Die Piezoelemente 46 sind dabei im Kraftfluss zwischen einem äußeren Ring 52 und einem inneren Ring 54 wirksam angeordnet. Dadurch können Geräusche während des Betriebs der Zahnradverbindung verringert werden.The piezo element 46 is controlled by a controller 48 controlled and operated with energy storage, for which cables 50 serve. The piezo elements 46 are in the flow of force between an outer ring 52 and an inner ring 54 effectively arranged. This can reduce noise during the operation of the gear connection.

18 zeigt einen Querschnitt durch ein Zahnrad 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Piezoelemente 46 sind in radial ausgerichteten Aussparungen 56 in dem Zahnrad 10 angeordnet. Das Piezoelement 46 wird durch einen Controller 48 mit Energiespeicher angesteuert und betrieben, wobei hierfür Kabel 50 dienen. 18 shows a cross section through a gear 10 in a further special embodiment of the invention. The piezo elements 46 are in radially aligned recesses 56 in the gear 10 arranged. The piezo element 46 is controlled by a controller 48 controlled and operated with energy storage, using cables 50 serve.

Die radiale Ausrichtung und Wirkung der Piezoelemente 46 ermöglicht eine besonders effektive Geräuschdämpfung in dem Zahnrad 10.The radial alignment and effect of the piezo elements 46 enables particularly effective noise reduction in the gearwheel 10 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010

Zahnradgear

1111

Kontaktflächecontact area

1212

Hohlkammerhollow

1414

Hohlkammerhollow

1515

Zahntooth

1616

Hohlkammerhollow

1818

BereichArea

1919

Zahneingriffmeshing

2020

BereichArea

2222

BereichArea

2424

Speichespoke

2626

erste Schichtfirst layer

2828

zweite Schichtsecond layer

3030

dritte Schichtthird layer

3232

Schallquellesound source

3434

Schallsound

3535

BereichArea

3636

Reflektionreflection

3838

erstes Zahnradfirst gear

4040

zweites Zahnradsecond gear

4242

Tragliniesupport line

4444

Porenpore

4646

Piezoelementpiezo element

4848

Controllercontroller

5050

Kabelelectric wire

5252

äußerer Ringouter ring

5454

Innerer RingInner ring

5656

Aussparungrecess

Claims (4)

Zahnradverbindung mit einem ersten Zahnrad (38) und einem zweiten Zahnrad (40), die zusammen ein Zahnradpaar bilden, wobei das erste und zweite Zahnrad (38, 40) aufeinander abwälzen und gegenseitig Drehmoment übertragen können, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten und/oder zweiten Zahnrad (38, 40) geräuschmindernde Mittel (12, 14, 16, 18, 20, 22, 26, 28, 30) zugeordnet sind.Gear connection with a first gear (38) and a second gear (40), which together form a pair of gears, wherein the first and second gear (38, 40) can roll on each other and transmit torque to each other, characterized in that the first and / or second gear (38, 40) noise-reducing means (12, 14, 16, 18, 20, 22, 26, 28, 30) are assigned. Zahnradverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Zahnrad (38, 40) wenigstens eine Hohlkammer (12, 14, 16) oder wenigstens einen Bereich (18, 20,22) mit geräuschdämpfendem Material aufweist.Gear connection after Claim 1 , characterized in that the first and / or second gear (38, 40) has at least one hollow chamber (12, 14, 16) or at least one region (18, 20, 22) with noise-damping material. Zahnradverbindung nach Anspruch 1 nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Zahnrad (38, 40) eine erste Schicht (26) mit einem ersten Material und eine zweite Schicht (28) mit einem zweiten Material aufweist, wobei die erste Schicht (26) eine äußere Schicht und die zweite Schicht (28) eine innere Schicht ist.Gear connection after Claim 1 to Claim 1 or 2 , characterized in that at least one gear (38, 40) has a first layer (26) with a first material and a second layer (28) with a second material, the first layer (26) having an outer layer and the second layer (28) is an inner layer. Drehmomentübertragungsvorrichtung umfassend ein Gehäuse in welchem die Zahnradverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche aufgenommen ist.Torque transmission device comprising a housing in which the gear connection according to one of the preceding claims is received.

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