DE3907153A1

DE3907153A1 - Schalldaempfungsmittel fuer zahnraeder

Info

Publication number: DE3907153A1
Application number: DE19893907153
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Dr Joachim
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1989-03-06
Publication date: 1989-09-21

Description

Die Erfindung betrifft Schalldämpfungsmittel für Zahnräder gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, welcher ausgeht von vor den Stirnseiten der Zahnräder angebrachten, ringförmigen Abdeckscheiben, wie sie beispielsweise durch die US-C 16 45 510 und die US-C 33 07 419 bekannt wurden. Die dort offenbarten Zahnräder waren mit den Schalldämpfungsabdeckscheiben nur im Bereich des Radsteges versehen, und daher waren deren Außendurchmesser noch kleiner als die Zahnfußkränze. Hierdurch war eine direkte Eindämmung des aus dem Eingriff der Zähne stammenden Luftschalles nicht möglich. Auch die vom Zahnkranz selbst emittierten Schallschwingungen konnten nicht unmittelbar gedämpft werden, sondern lediglich Resonanzerscheinungen im Steg. Ein weiterer Nachteil der bekannten großflächigen Verkleidungen der Stege war neben ihrem materiellen Zusatzgewicht die Beeinträchtigung der Kühlung der Zahnradkörper.

Die Aufgabe der Erfindung wird hiervon ausgehend darin gesehen, Schalldämpfungsmittel für Zahnräder vorzuschlagen, welche die im Bereich der Zahnkränze vorhandenen Geräuschquellen direkt abdecken und dämpfen und es dennoch erlauben, an den Stegflächen der Räder einen Wärmestau zu vermeiden.

Die Lösung wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 im wesentlichen dadurch erreicht, daß hauptsächlich die Stirnseiten der Zahnkränze, und zwar mindestens über die ganze Zahnhöhe nach außen reichend axial abgedeckt werden, so daß primär die Reib- und Stoßgeräusche sowie das Pfeifen und Knacken der Berührungs- und Ablösevorgänge der einzelnen Zahneingriffe nächstmöglich zu den Geräuschentstehungsorten abgefangen werden. Durch axiale Anpressung bzw. Versteifung des Zahnkranzes mittels der Ringscheiben wird auch der Körperschall der dort entstehenden Schwingungen gebremst bzw. verhindert und das Entstehen von Resonanzen verhütet. Dabei kann schon eine Anpressung von radialen Teilflächen genügen und können Steg und Nabe des gesamten Zahnrades z. B. zwecks besserer Kühlung unabgedeckt bleiben. Auch die äußere Abschirmung des Zahnkranzes selbst sowie die an ihm angreifenden und seine Eigenschwingungen störenden Befestigungselemente für die erfindungsgemäß vorgesehenen Ringscheiben tragen zur Geräuschdämpfung bei. Ein weiterer, auch in bezug auf Geräusche indirekt wirksamer Vorteil ergibt sich dadurch, daß die Ringscheibe einen allzu raschen seitlichen Ablauf des Schmieröles bremst.

Obwohl es möglich ist, je ein Zahnrad eines Paares beidseits mit Reibscheiben zu versehen, kann auch die Anbringung auf je einer Stirnseite vorteilhaft sein, wenn die Ringscheiben in der Zahnradbreite achsversetzt gegeneinander auf verschiedenen Seiten einander in der Abdeckwirkung ergänzen.

Dank der erfindungsgemäß auf den Zahnkranz beschränkten Abdeckung können die Flächen der Zahnradstege für ungehinderten Wärmeaustausch frei bleiben. Der gewichts- und volumenmäßige Mehraufwand bleibt dann infolge der geringen Zahnkranzhöhe unbedeutend. Wenn die Scheiben mit Vorspannung nur punktuell anliegen, wird auch auf den Stirnflächen der Zahnkränze gute Kühlung und außerdem eine intensive Schalldämmung erreicht werden.

Wo gewünscht, kann bei entsprechend größerer Wanddicke der Ringscheiben auch ein zusätzlicher Schwungradeffekt mit entsprechend schwerem Abdeckmaterial neben der Schalldämpfungsmaßnahme erzielt werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den besondere Ausgestaltungsmöglichkeiten definierenden Unteransprüchen:

- Indem beispielsweise mittels Beilagscheiben ein axialer Abstand zwischen der Innenseite der Ringscheibe und der Außenfläche der gegenüberliegenden Stirnseite vorgesehen wird, bleibt trotz Schalldämpfung noch eine gute Entlüftung der jeweils in Eingriff befindlichen Zähne bzw. der dort zu entlüftenden Zahnlücken. Auch können damit Schleifberührungen der Ringscheiben an den Gegenrädern auch bei wärmebedingten Änderungen der Axialabstände mit Sicherheit vermieden werden.
- Mittels vor der Härtung in die Zahnkränze axial eingearbeiteter Sacklöcher ist eine einfache Befestigung durch Nieten, ähnlich wie bei Kupplungs- und Bremsscheiben, oder mittels Schrauben möglich.
- Durch der Ringscheibe angeformte Nasen oder Kragen, die in axiale Vertiefungen bzw. in eine Ringnut oder hinter einer Rücksprungkante der Zahnkränze eingreifen, können in einfacher Weise ohne weitere Einzelteile Fliehkräfte auf die Reibscheiben besonders gut aufgefangen werden. Dies kann auch eine Befestigung mittels Klebern etc. begünstigen.
- An Werkstoffen für die Ringscheiben kommen auch nichtmetallische Materialien mit guter Formbeständigkeit und Zähigkeit bei Erwärmung und hoher Alterungsresistenz gegen Schmiermittel in Frage. Eine besondere Strukturierung der den Schallwellen zugewandten Innenseiten der Ringscheiben bzw. auch deren die Schallbrechung fördernde Beschichtung kann das Ergebnis verbessern, ohne Befestigungssicherheit zu verlieren. Auch werden die äußeren Kanten der Ringscheiben zur Verminderung von Luftströmungsgeräuschen an den Spalten vorzugsweise abgerundet bzw. gebrochen.

Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Die Erfindung ist nachstehend anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch den abgedeckten Zahneingriff mit Ringscheiben beiderseits der Zahnräder, wobei die Ringscheiben jeweils einen axialen Abstand gegenüber den Stirnseiten des Gegenzahnrades aufweisen.

Fig. 2 zeigt eine sinngemäß gleiche Anordnung, bei welcher an jedem der beiden Zahnkränze je eine Ringscheibe auf der jeweils gegenüberliegenden Seite so angebracht ist, daß gleichfalls eine beiderseitige Überdeckung des Zahneingriffsbereiches stattfindet. Der axiale Abstand wird hier durch einen geringen Axialversatz der beiden Räder zueinander erreicht.

Fig. 3 zeigt die sinngemäß gleiche Anordnung, jedoch mit angeklebten und durch einen Axialkragen zusätzlich gehalterten Ringscheiben.

Fig. 4 zeigt eine Ansicht, etwa entsprechend der Fig. 2, aus der ersichtlich wird, daß die Ringscheiben, schon wenn sie den jeweiligen Kopfkreis nur wenig mit ihrem Außendurchmesser überschreiten, den gesamten Berührungsbereich der Zähne während des Durchlaufens durch das jeweilige Gegenrad axial überdecken.

In Fig. 1 hat ein Zahnrad 1 Eingriff in einem Gegenstand 2, welches mit Ringscheiben 3.1 zur Schalldämpfung sowohl auf seiner vorderen Stirnseite 4 als auch auf seiner rückwärtigen Stirnseite 5 versehen ist. Die Höhe der am Zahnrad 1 befestigten Ringscheiben 3.1 in radialer Richtung wird dabei so gewählt, daß der Scheibeninnendurchmesser 6 und die Scheibenaußendurchmesser 7 eine Ringbreite ergeben, mit der mindestens der Eingriffsbereich axial gut überdeckt wird. Im Beispiel sind zwischen den Stirnseiten 4 und 5 und den Ringscheiben 3.1 gegenüber dem Zahnrad 1 axiale Abstände 8 zur besseren Entlüftung und zur Vermeidung seitlichen Anlaufens vorgesehen. Zu diesem Zweck besitzt hier das Zahnrad 2 eine größere Gesamtbreite als das Zahnrad 1. Die am Zahnrad 2 befestigten Ringscheiben 3.2 sind am Zahnrad 2 z. B. mittels Nieten 9 befestigt, welche in entsprechende Sacklöcher im Bereich des Zahnes und des Zahnkranzes eingestemmt sind. Es ist auch die Verwendung von Schrauben oder Punktschweißung möglich.

In Fig. 2 ist sowohl beim Zahnrad 1 als auch beim Zahnrad 2 jeweils eine Ringscheibe 3.1 bzw. 3.2 jeweils um die Zahnbreite versetzt gegenüber der gegenüber angeordneten Ringscheibe angeordnet. Dadurch finden sich jeweils nur auf einer der Stirnseiten 4 bzw. 5 Befestigungsbohrungen bzw. Nieten 9.

Hier ist der axiale Abstand 8 durch einen Mittenversatz der beiden Zahnräder 1 und 2 erreicht. Die Außendurchmesser der Ringscheiben 3.1 und 3.2 wurden jeweils deutlich größer gewählt als die Zahnkopfkreisdurchmesser 7.1 bzw. 7.2 des ihnen zugeordneten Zahnkranzes. Die Scheibeninnendurchmesser 6 wurden jeweils so gewählt, daß sie deutlich kleiner sind als die Zahnfußkreisdurchmesser 6.1 bzw. 6.2 der ihnen zugeordneten Zahnkränze.

Fig. 3 zeigt eine der Anordnung nach Fig. 2 im Prinzip entsprechende Ausführung, jedoch sind die Ringscheiben 3.1 und 3.2 hier unmittelbar auf die jeweils zugeordnete Stirnseite 4 bzw. 5 des sie tragenden Zahnrades 1 bzw. 2 mittels einer Klebeschicht 10 aufgepreßt. Für den Fall, daß aufgrund hoher Drehgeschwindigkeiten die Klebeschicht 10 durch Fliehkräfte gefährdet erscheint, besteht die Möglichkeit, die Ringscheiben nabenseitig mit Nasen oder einem Kragen 11 zu versehen und diesen gegebenenfalls mit leichter Vorspannung entweder in punktuelle Vertiefungen oder eine radiale Ringnut 12 oder z. B. in einen Rücksprung 13 am Übergang des Zahnkranzes zum Steg radial einzurasten.

Fig. 4 verdeutlicht die Überdeckungswirkung der Ringscheiben 3.1 und 3.2 und deren Zuordnung zum jeweiligen Eingriffsbereich der Zahnräder 1 und 2. Die im oberen Bildteil dargestellte Ringscheibe 3.2, welche den Eingriffsbereich der Verzahnung in Blickrichtung mit ihrem Außendurchmesser 7 bis in den Zahnfußkreisdurchmesserbereich 6.2 des Zahnrades 2 überdeckt, hat einen Scheibeninnendurchmesser 6, welcher die Anordnung einer Befestigungsniete 9 im ungeschwächten Bereich des Zahnkranzes weit unterhalb der Zahnfüße erlaubt. Je eine weitere, eventuell kleinere Befestigungsniete 9 kann bei genügend breiten Zähnen in die Mitte des einen oder anderen Zahnes eingesetzt sein. Im Bild wird deutlich, daß die im Angriffsbereich entstehenden Hohlräume 14.1 und 14.2, aus welchen erfahrungsgemäß der überwiegende Teil der Schallemission herrührt, hier voll axial überdeckt sind. Dies wird erreicht, weil der Scheibeninnendurchmesser 6 kleiner als der Zahnfußkreisdurchmesser 6.1 des zugehörigen Zahnrades 1 und der Scheibenaußendurchmesser 7 deutlich größer als der Zahnkopfkreisdurchmesser 7.1 des zugehörigen Zahnrades 1 ist. Neben der Abdämmung des Luftschalles sinkt indessen bei dicht gegen die Zahnkranzstirnseiten 4, 5 angepreßten Ringscheiben 3.1 und 3.2 aber auch die Körperschallstärke durch Abbremsung von Schwingungen und Unterbindung der Resonanzen infolge der versteifenden bzw. schwingungsstörenden Wirkung der Ringscheiben 3.1 und 3.2 und ihrer Befestigungsmittel 9 bzw. 10.

Bezugszeichen

1 Zahnrad
2 Zahnrad
2.1 Steg von 2
3.1 Ringscheibe zur Schalldämpfung an 1
3.2 Ringscheibe zur Schalldämpfung an 2
4 Vordere Stirnseite
5 Rückwärtige Stirnseite
6 Scheibeninnendurchmesser von 3
6.1 Zahnfußkreisdurchmesser von 1
6.2 Zahnfußkreisdurchmesser von 2
7 Scheibenaußendurchmesser von 3
7.1 Zahnkopfkreisdurchmesser von 1
7.2 Zahnkopfkreisdurchmesser von 2
8 Axialer Abstand von 3 gegen 4 bzw. 5
9 Befestigungselemente (Niete) für 3
10 Klebeschicht zwischen 3 und 4 bzw. 5
11 Nase bzw. Kragen von 3 in 4 bzw. 5
12 Ringnut in 4 bzw. 5
13 Rücksprung an 4 bzw. 5
14 Verzahnungshohlräume im Eingriffsbereich

Claims

1. Schalldämpfungsmittel für Zahnräder (1, 2), welche im wesentlichen aus an deren Stirnseiten befestigbaren Ringscheiben bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Ringscheibe (3.1 bzw. 3.2) mit einem bis zum Zahnkopfkreisdurchmesser (7.1 bzw. 7.2) des sie tragenden Zahnrades (1 bzw. 2) reichenden Außendurchmesser (7) auf wenigstens derjenigen Stirnseite (4 bzw. 5) vorgesehen ist, auf der ein zugeordnetes Gegenrad (1 bzw. 2) im Bereich seines Zahnkranzes unabgedeckt ist.

2. Schalldämpfungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die eine Ringscheibe (3.1 bzw. 3.2) tragende Stirnseite (4 bzw. 5) gegenüber der ihr zugeordneten Stirnseite (4 bzw. 5) des Gegenzahnrades (1 bzw. 2) einen axialen Abstand (8) aufweist.

3. Schalldämpfungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheiben (3.1 bzw. 3.2) durch punktuell angeordnete Befestigungsmittel (9) in Sacklöchern befestigt und angepreßt sind, welche axial in die Zahnkränze bzw. Zähne der Zahnräder (1 bzw. 2) vor deren Härtung eingearbeitet wurden.

4. Schalldämpfungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Ringscheiben (3.1 und 3.2) in Richtung der von ihnen überdeckten Stirnseiten (4 bzw. 5) der zugeordneten Zahnräder (1 bzw. 2) axial übergreifende Nasen bzw. Kragen (11) angeformt sind, welche in axiale Vertiefungen bzw. Ringnuten (12) bzw. hinter einen axialen Rücksprung (13) am zugeordneten Zahnkranz axial einrastbar sind.

5. Schalldämpfungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheiben (3.1 bzw. 3.2) auf den Stirnseiten (4 bzw. 5) aufgeklebt bzw. aufgelötet sind.

6. Schalldämpfungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Eingriffsbereich der Zähne (1 bzw. 2) zugewandte Innenfläche der Ringscheiben (3.1 bzw. 3.2) mit einer besonders schallhemmenden bzw. schallbrechenden Oberflächenstruktur beschichtet sind.