DE10225054A1 - Torque transmitting toothing is divided in width into at least two sections offset in relation to each other by defined angle so that rotating path errors of individual toothing sets following interference are overridden and reduced - Google Patents

Abstract

The toothing for the transmission of torque is divided over its width into at least two sections which are offset in relation to each other by a defined angle in such a way that the rotating path errors of the individual toothing sets following an interference are overridden and reduced. The individual teeth of the toothing sets are constructed in such a way that the rotating path errors following an interference are compensated for.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verzahnung zur Übertragung von Drehmoment gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The present invention relates to a toothing Transmission of torque according to the preamble of Claim 1.

Heutzutage gewinnt bei der Entwicklung von Kraftfahrtzeugen die Geräuschminderung zunehmend an Bedeutung, wobei das Getriebe neben Motor, Karosserie und Fahrwerk eine wichtige Geräuschquelle darstellt. Bei einem Teil der Getriebegeräusche handelt es sich um Abwälzgeräusche leistungsübertragender Verzahnungen bzw. Zahnradpaare, die als Heulen, Mahlen, Pfeifen oder Singen bezeichnet werden. Nowadays wins in the development of Automotive noise reduction is becoming increasingly important the gearbox next to the engine, body and chassis represents an important source of noise. Part of the Gear noise is gear roll noise power-transmitting gears or gear pairs, which as Howl, grind, whistle or sing.

Das Geräuschanregungsverhalten bei Verzahnungen wird im Wesentlichen durch Drehungsgleichförmigkeiten bestimmt, die sich aus dem Verzahnungseingriff infolge Zahnsteifigkeitsschwankungen ergeben. Zur Minimierung dieser Geräuschanregungen ist beispielsweise vorgeschlagen worden, anregungsoptimierte Verzahnungen mit hohen Profil- und Sprungüberdeckungen in Verbindung mit entsprechenden Flankenkorrekturen einzusetzen. Auch diese Vorgehensweise resultiert jedoch in einem "welligen" Verlauf im Drehwegfehler im Zahneingriff, der mittels einer Einflankenwälzprüfung gemessen werden kann (z. B. VDI/VDE 2608: Einflanken- und Zweiflanken-Wälzprüfung an Zylinderrädern, Kegelrädern, Schnecken und Schneckenrädern, Ausgabe März 2001). The noise excitation behavior of gears essentially determined by uniformity of rotation, resulting from the meshing engagement Fluctuations in tooth stiffness result. To minimize this Noise excitation has been proposed, for example, excitation-optimized gears with high profile and Jump overlaps in connection with corresponding Use edge corrections. This procedure also results however in a "wavy" course in the rotation error in the Tooth mesh using a single-flank gear test can be measured (e.g. VDI / VDE 2608: single flank and Double flank rolling test on cylindrical gears, bevel gears, Worms and worm wheels, March 2001 edition).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verzahnung zur Übertragung von Drehmoment anzugeben, bei der die Geräuschanregung minimiert ist. The present invention is based on the object to specify a toothing for the transmission of torque, where the noise excitation is minimized.

Zudem soll die Minimierung der Geräuschanregung weitgehend unabhängig vom aktuell übertragenen Drehmoment sein. The aim is also to minimize noise excitation largely independent of the currently transmitted torque.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor. This task is characterized by the characteristics of the Claim 1 solved. Further advantages and configurations emerge from the subclaims.

Demnach wird vorgeschlagen, bei einer Verzahnung einem vorhandenen Drehwegfehlerverlauf einen zweiten, gegenphasigen Drehwegfehlerverlauf zu überlagern, um so eine nahezu vollkommen gleichförmige Drehübertragung und damit eine minimierte Geräuschanregung zu erzielen. Accordingly, it is proposed to use a toothing existing path of rotation error a second, to overlay the phase-to-phase rotation path error curve in order to achieve an almost completely uniform rotation transmission and thus one to achieve minimized noise excitation.

Dies kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, dass eine Verzahnung mit der Breite "1 × b" in zwei Verzahnungen mit einer jeweiligen Einzelbreite von "1/2 × b" aufgeteilt wird. Durch eine rotatorische Verdrehung dieser zwei Verzahnungshälften werden diese zwei Drehwegfehlerverläufe um eine halbe Wellenlänge gegeneinander verschoben und die beiden Zahnradhälften in dieser Position gegeneinander fixiert. According to the invention, this can be achieved by that a toothing with the width "1 × b" in two Gears with a respective individual width of "1/2 × b" is divided. By rotating them two tooth halves become these two Rotation path error profiles shifted against each other by half a wavelength and the two gear halves in this position fixed against each other.

Die Fixierung kann hierbei durch Schweißen, Schrauben oder dergleichen erfolgen. Je nach angewendetem Fertigungsverfahren, z. B. Stoßen, ist auch eine teilungsversetzte Fertigung dieser zwei Hälften auf einem Rohteil möglich, wodurch ein nachträgliches Fügen dieser Teile entfällt. Grundsätzlich sind hier alle Fertigungsmöglichkeiten anwendbar, die auch zur Fertigung von Doppelschräg- oder Pfeilverzahnungen Anwendung finden. The fixation can be done by welding, screwing or the like. Depending on the applied Manufacturing processes, e.g. B. bumping is also a division offset Production of these two halves possible on one blank, this eliminates the need to subsequently join these parts. Basically, all manufacturing options are here applicable, which can also be used for the production of double bevel or Arrow gears are used.

Um diesen Interferenzeffekt zu optimieren, werden im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Einzelverzahnungen derart korrigiert, dass der jeweilige Drehwegfehlerverlauf über einem ganzen Zahneingriff nach seinem Nulldurchgang (der Nulldurchgang erfolgt im Bereich der halben Eingriffstrecke) möglichst den gleichen Verlauf, aber das umgekehrte Vorzeichen hat, wie der Drehwegfehler im Bereich vom Eingriffsbeginn bis zu diesem Nulldurchgang. To optimize this interference effect, the Within the scope of a further embodiment of the invention Corrected individual gears so that the respective Rotation path error curve over an entire tooth mesh its zero crossing (the zero crossing takes place in the area half of the intervention distance) the same course if possible, but has the opposite sign, like the rotation error in the range from the beginning of the intervention to this zero crossing.

Auf diese Weise wird gewährleistet, dass aufgrund der gleichen Amplitude und des entgegengesetzten Vorzeichens des Drehwegfehlers der einzelnen Zähne die erfindungsgemäße Phasenverschiebung in einer maximalen Wirksamkeit der Überlagerung der Einzeldrehwegfehler resultiert. This ensures that due to the same amplitude and the opposite sign the error of rotation of the individual teeth according to the invention Phase shift in maximum effectiveness of Superposition of the single rotation error results.

Mittels des erfindungsgemäßen Prinzips ist weitgehend unabhängig vom Drehmoment eine optimale Geräuschanregungsreduzierung erzielbar. Des weiteren ist der Wert des Drehwegfehlers der einzelnen Verzahnungshälften von geringer Bedeutung. By means of the principle according to the invention is largely an optimum regardless of the torque Noise reduction can be achieved. Furthermore, the value of the Rotation path error of the individual gear halves of less Importance.

Die Gesamtbreite der Verzahnung kann erfindungsgemäß in zwei oder mehr Einzelbreiten aufgeteilt werden, wobei die Verzahnungskorrekturen grundsätzlich für jede Einzelbreite spezifisch festgelegt sein können. The total width of the toothing can be according to the invention be divided into two or more individual widths, whereby the gear corrections for everyone Single width can be specified specifically.

Die Erfindung kann bei Gerad-, Schräg-, Doppelschräg- bzw. Pfeilverzahnungen in Verbindung mit Außenstirnrädern sowie an Hohlrädern, beispielsweise bei einem Planetengetriebe angewandt werden. Zudem ist das erfindungsgemäße Prinzip auch bei Kegel- oder Kronenrädern anwendbar. The invention can be used for straight, oblique, double oblique or arrow gears in connection with external spur gears and on ring gears, for example at one Planetary gears are applied. In addition, the invention The principle can also be used with bevel or crown gears.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei Anwendung auf Doppelschräg- oder Pfeilverzahnungen keine Axialkräfte zu berücksichtigen sind, so dass die Lager einfacher bzw. kleiner ausgebildet sein können. Another advantage of the invention is that when used on double helical or arrow gears no axial forces have to be considered, so the bearings can be made simpler or smaller.

Durch den Einsatz der vorliegenden Erfindung können kleine Profil- und Sprungüberdeckungen bzw. kleine Schrägungswinkel realisiert werden. Dies resultiert in höherer Tragfähigkeit und geringeren Lagerkräften sowie in einem erhöhten Wirkungsgrad bei höherer Fresstragfähigkeit. By using the present invention small profile and jump overlaps or small ones Helix angle can be realized. This results in higher Load capacity and lower bearing forces as well as in one increased efficiency with higher feeding capacity.

Zudem ist es erfindungsgemäß möglich, das Frequenzspektrum der Geräuschanregungen zu verschieben, um beispielsweise kritische Frequenzen und Resonanzanregungen in unkritische Bereiche zu verlagern. In addition, it is possible according to the invention that Frequency spectrum of noise excitation to shift for example critical frequencies and resonance excitations in to shift non-critical areas.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Fügefugen der Einzelelemente als Dampfungselemente wirken. Another advantage is that the joints of the individual elements act as damping elements.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. The invention is described below with reference to the accompanying Drawings explained in more detail.

In diesen stellen dar: In these represent:

Fig. 1 eine teilungsversetzte Gradverzahnung gemäß der vorliegenden Erfindung; Figure 1 shows a pitch offset toothing according to the present invention.

Fig. 2 eine teilungsversetzte Schrägverzahnung; Fig. 2 is a pitch offset helical teeth;

Fig. 3 ein Drehweg-Drehwegfehler-Diagramm für eine Verzahnung gemäß der vorliegenden Erfindung und Fig. 3 is a rotational path-Drehwegfehler diagram for a toothing according to the present invention, and

Fig. 4 ein Drehwegfehler-Drehweg-Diagramm für Verzahnungen mit unterschiedlichem Teilungsversatz gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 is a Drehwegfehler-rotational path diagram according to teeth with different pitch offset of the present invention.

Gemäß der Erfindung wird eine Reduzierung der Geräuschanregung mit Hilfe teilungsversetzter Verzahnungen erzielt, wobei die Drehwegfehler der Einzelverzahnungen infolge einer Interferenz überlagert und ausgeglichen werden. According to the invention, a reduction in Noise excitation with the help of pitch-offset toothing achieved, the rotational path errors of the individual gears overlaid and balanced due to interference become.

Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass eine Verzahnung mit der Breite "1 × b" in zwei Verzahnungen mit einer jeweiligen Einzelbreite von "1/2 × b" aufgeteilt wird. Dies wird in Fig. 1 anhand einer Geradverzahnung verdeutlicht, wobei Fig. 1 eine Seitenansicht, eine Draufsicht und eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Verzahnung enthält. This is preferably achieved by dividing a toothing with the width “1 × b” into two toothings with a respective individual width of “1/2 × b”. This is illustrated in FIG. 1 by means of straight toothing, FIG. 1 containing a side view, a top view and a perspective view of the toothing according to the invention.

Erfindungsgemäß werden die resultierenden zwei Einzelverzahnungen um eine halbe Wellenlänge gegeneinander verschoben und in dieser Position fixiert. Hierbei wird die Wellenlänge auf einen Zahneingriff bezogen (bei einer Vielzahl von Nulldurchgängen entspricht der Abstand zwischen zwei Nulldurchgängen näherungsweise einer Wellenlänge). Dadurch wird erreicht, dass der Drehwegfehler durch die Phasenverschiebung infolge der auftretenden Interferenz minimiert wird. According to the invention, the resulting two Individual gears against each other by half a wavelength moved and fixed in this position. Here, the Wavelength related to a tooth mesh (at one A large number of zero crossings corresponds to the distance between two zero crossings approximately one wavelength). This ensures that the rotational path error is caused by the Phase shift due to the interference that occurs is minimized.

In Fig. 2 ist ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Verzahnung anhand einer Seitenansicht, einer Draufsicht und einer perspektivische Ansicht gezeigt, bei dem eine Schrägverzahnung in zwei Verzahnungen mit einer jeweiligen Einzelbreite von der Hälfte der ursprünglichen Breite aufgeteilt ist, wobei die zwei daraus resultierenden Verzahnungen um eine halbe Wellenlänge gegeneinander versetzt zusammengefügt sind. In FIG. 2, a further example is a toothing according to the invention with reference to a side view, a plan view and a perspective view shown in which a helical teeth in two sets of teeth is divided with a respective single stripes of half the original width, the two resulting sets of teeth to half a wavelength are mutually offset.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Einzelverzahnungen derart zu korrigieren, dass die Drehwegfehler der Einzelzähne einen um den Nulldurchgang, der durch die halbe Eingriffstrecke definiert ist, spiegelsymmetrischen Verlauf hat, d. h. mit gleicher Amplitude aber umgekehrtem Vorzeichen. A particularly advantageous embodiment of the The invention provides for the individual toothings to be closed in this way correct that the misalignment errors of the individual teeth one around the Zero crossing, through half the engagement distance is defined, has a mirror-symmetrical course, d. H. With same amplitude but reversed sign.

Dies führt in Kombination mit der bereits erläuterten Phasenverschiebung des Drehwegfehlers der zwei Einzelverzahnungen zu einer weiteren Minimierung der Geräuschanregung, da sich in diesem Fall die aus der Interferenz resultierende Summe der mit umgekehrtem Vorzeichen versehenen Amplituden des Drehwegfehlers minimiert wird. Dies wird anhand der Fig. 3 veranschaulicht, welche ein idealisiertes Drehweg-Drehwegfehler-Diagramm einer gemäß der Erfindung teilungsversetzten und optimierten Verzahnung zeigt. Die gestrichelte Kurve stellt den Drehwegfehlerverlauf der einen Verzahnungshälfte dar; die durchgezogene Kurve ist dagegen der Drehwegfehlerverlauf der anderen Verzahnungshälfte. Wie aus der Figur ersichtlich sind diese Kurven um eine halbe Wellenlänge zueinander verschoben, was der Versetzung der Verzahnungshälften um eine halbe Wellenlänge entspricht. In combination with the already explained phase shift of the rotational path error of the two individual toothings, this leads to a further minimization of the noise excitation, since in this case the sum of the amplitudes of the rotational path error provided with the opposite sign is minimized. This is illustrated with reference to FIG. 3, which shows an idealized rotational path-rotational path error diagram of a toothing that is offset and optimized according to the invention. The dashed curve represents the rotational path error profile of one half of the toothing; the solid curve, on the other hand, is the rotational path error profile of the other half of the gear. As can be seen from the figure, these curves are shifted by half a wavelength to one another, which corresponds to the offset of the toothing halves by half a wavelength.

Da die Summe beider Kurven zu jedem Zeitpunkt den Wert Null annimmt, liegt der resultierende Drehwegfehlerverlauf auf der Nulllinie, so dass auch die Geräuschanregungen auf Null reduziert sind. Because the sum of both curves at all times the value Assuming zero, the resulting rotational path error curve lies on the zero line, so that the noise excitation on Are reduced to zero.

In Fig. 4 wird der rechnerisch ermittelte Drehwegfehlerverlauf als Funktion des Drehwegs für unterschiedliche Werte für den Teilungsversatz gezeigt; wie aus der Figur ersichtlich wird der optimale Wert für die Drehwegabweichung bei einem Teilungsversatz von 50% erreicht. FIG. 4 shows the calculated rotational path error curve as a function of the rotational path for different values for the pitch offset; As can be seen from the figure, the optimum value for the rotational path deviation is achieved with a pitch offset of 50%.

Claims (6)

1. Verzahnung zur Übertragung von Drehmoment, dadurch gekennzeichnet, dass diese in ihrer Breite in mindestens zwei Teilverzahnungen aufgeteilt ist, die um einen bestimmten Winkel gegeneinander versetzt angeordnet sind, derart, dass die Drehwegfehler der Einzelverzahnungen infolge einer Interferenz überlagert und reduziert werden. 1. toothing for the transmission of torque, characterized in that its width is divided into at least two partial toothings, which are arranged offset from one another by a certain angle, such that the rotational path errors of the individual toothings are superimposed and reduced as a result of interference. 2. Verzahnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzähne der Teilverzahnungen derart ausgebildet sind, dass die Drehwegfehler infolge der Interferenz ausgeglichen werden. 2. gearing according to claim 1, characterized characterized that the single teeth of the Partial teeth are designed such that the Rotation path errors due to the interference can be compensated. 3. Verzahnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall von zwei Teilverzahnungen diese jeweils die halbe Breite aufweisen und um eine halbe Wellenlänge gegeneinander verschoben zusammengefügt sind, wobei die Wellenlänge auf einen Zahneingriff bezogen ist. 3. gearing according to one of the preceding claims, characterized in that in the event of two partial gears each half the width have and against each other by half a wavelength are shifted together, the wavelength on is related to a tooth mesh. 4. Verzahnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzähne der Teilverzahnungen derart ausgebildet sind, dass die Drehwegfehler der Einzelzähne einen um den Nulldurchgang, der durch die halbe Eingriffstrecke definiert ist, spiegelsymmetrischen Verlauf mit gleicher Amplitude und umgekehrtem Vorzeichen aufweisen. 4. gearing according to claim 3, characterized characterized that the single teeth of the Partial teeth are designed such that the Rotation error of the individual teeth one around the zero crossing by half the intervention distance is defined, mirror-symmetrical course with the same amplitude and vice versa Show signs. 5. Verzahnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilverzahnungen durch Schweißen oder Schrauben miteinander verbunden sind. 5. gearing according to one of the preceding claims, characterized in that the Partial gears by welding or screwing together are connected. 6. Verzahnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilverzahnungen aus einem Rohteil herstellbar sind. 6. gearing according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Partial gears can be produced from a blank.