DE4329404B4

DE4329404B4 - Zweiteiliges Zahnrad zur Reduzierung von Zahneingriffsgeräuschen

Info

Publication number: DE4329404B4
Application number: DE19934329404
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. Lührig; Gerald Dipl.-Ing. Luerßen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1993-09-01
Filing date: 1993-09-01
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2013-09-02
Also published as: DE4329404A1

Abstract

Zahnrad zur Reduzierung von Zahneingriffsgeräuschen, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (2, 11) radial in eine Nabe (3, 12) und einen Zahnkranz (4, 13) aufgeteilt ist, daß die Nabe (3, 12) und das Zahnrad (4, 13) über eine Steckverzahnung (19, 20) miteinander verbunden sind, und daß Vorrichtungselemente (6, 7; 15, 16, 25, 26) am Zahnkranz (4, 13) und/oder der Nabe (3, 12) den Zahnkranz (4, 13) derart auf der Nabe (3, 12) halten, daß eine axiale und radiale Verschiebbarkeit in der Steckverbindung (19, 20) gewährleistet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein auf einer Welle montiertes zweiteiliges Zahnrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Wie aus der Zeitschrift "Industrie Anzeiger, Nr. 13, 1983, Seite 32 und folgende" bekannt ist, entstehen in Getrieben mit Stirnradverzahnungen durch den Zahneingriff kämmender Zahnräder Schallanregungen, die letztlich über das Getriebegehäuse als Körperschall abgestrahlt werden. Diese Zahneingriffsgeräusche werden nahezu vollständig von dem Eingriffsstoß der Zähne der kämmenden Zahnräder und dem Wechsel der Gesamtverzahnungssteifigkeit beim Durchwälzen der tragenden Zahnpaare verursacht. Beide Erscheinungen treten dabei mit der Zahneingriffsfrequenz und vielfachen davon auf und überlagern sich gegenseitig.

Aus der DE 37 08 100 A1 sind Zahnräder bekannt, die auf einer Lagerhülse unter Zwischenschaltung einer Feder umfangsmäßig begrenzt verdrehbar gelagert sind. Die Zahnräder sind Teil einer Vorrichtung zum Ausschalten des Zahnflankenspiels in einem Getriebe, gehören jedoch nicht zu den leistungsübertragenden Zahnradpaaren des Getriebes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zahnrad eines Getriebes mit Stirnradverzahnungen so aufzubauen, dass mit ihm in möglichst einfacher Konstruktion die Zahneingriffsgeräusche beim Zusammenwirken mit einem zweiten Zahnrad deutlich reduziert werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1, Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Der Erfindung liegt demnach der Gedanke zugrunde, dass die angestrebte Reduzierung der Zahneingriffsgeräusche von zwei miteinander kämmenden Zahnrädern durch eine Schwingungsentkopplung der Außenverzahnung eines Zahnrades gegen die Zahnradnabe möglich ist. Erfindungsgemäß wird diese schwingungstechnische Entkopplung dadurch erreicht, daß das Zahnrad radial in eine Nabe und einen Zahnkranz aufgeteilt ist, wobei die Nabe und der Zahnkranz über eine Steckverzahnung derart miteinander verbunden sind, daß eine geringe axiale und radiale Verschiebbarkeit gewährleistet ist.

Der Schrägungswinkel dieser Steckverzahnung entspricht dabei vorzugsweise dem Schrägungswinkel der Außenverzahnung des Zahnkranzes, wodurch in der Steckverzahnung keine Kräfte in Zahnlängsrichtung entstehen. Die Wirkungsweise der Erfindung bleibt aber auch dann weitgehend erhalten, wenn diese Schrägungswinkel um bis zu 10°, insbesondere bis maximal 5° voneinander abweichen. Zudem soll an dieser Stelle erwähnt sein, daß der Schrägungswinkel dieser Verzahnungen auch 0° betragen kann, so daß eine gerade verzahnte Außen- und Steckverzahnung vorhanden ist.

Die Abmessungen der Steckverzahnung sind in jedem Fall so gewählt, daß die Nabe und der Zahnkranz in Zahnlängsrichtung durch ein geringes Spiel in Radial- und Umfangsrichtung leicht gegeneinander verschieblich sind.

Diese Verschieblichkeit wird durch einen Anschlag und/oder ein Federelement axial begrenzt, die rechts- und/oder linksseitig an den inneren und/oder äußeren Enden von Zahnkranz und Nabe befestigt sind.

Diese Federelemente, die einerseits die axiale Verschieblichkeit des Zahnkranzes gegen die Nabe begrenzen und andererseits eine Dämpfung der von dem Zahnkranz auf die Nabe übertragbaren Schwingungen bewirken, sind in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung als Federringe ausgebildet, die an den stirnseitigen Enden der Nabe befestigt sind und in nach innen weisende Nuten im Zahnkranz hineinragen. Diese Nuten haben eine axiale Breite, die größer als die der Federringe ist.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Federelemente als Tellerfedern ausgebildet, die federnd an den axialen Stirnseiten der Nabe und des Zahnkranzes anliegen und zudem in der Nähe der Zahnradwelle an der Nabe befestigt sind Die Verminderung der Zahneingriffsgeräusche erfolgt demnach durch eine Dämmung des Körperschalls in der Steckverzahnungsfuge zwischen Zahnkranz und Nabe, durch eine Schwingungsdämpfung mittels der Federelemente sowie durch die spielbedingte Ausrichtung des Zahnkranzes gegen die Verzahnung des Gegenzahnrades, die eine verringerte Anregung im direkten Zahneingriff zur Folge hat

In der Zeichnung sind in 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischen Querschnittszeichnungen des erfindungsgemäßen Zahnrades dargestellt, die sich lediglich durch die Variation der Federelemente unterscheiden.
Das in 1 dargestellte zweigeteilte Zahnrad 2 ist auf einer Welle 1 befestigt. Es besteht aus einer Nabe 3 und einem Zahnkranz 4, die über eine Steckverzahnung 19 miteinander verbunden sind. Der Zahnkranz 4 weist eine Außenverzahnung 21 mit Zähnen 5 auf, deren Schrägungswinkel in diesem Fall identisch ist mit dem Schrägungswinkel der Steckverzahnung 19. Die Steckverzahnung 19 hat ein geringes radiales und axiales Spiel, so daß eine leichte Verschiebbarkeit des Zahnkranzes 4 gegen die Nabe 3 gewährleistet ist.
Zur Begrenzung dieser Verschiebbarkeit sind zwei Federelemente vorgesehen, die in diesem Ausführungsbeispiel als Tellerfedern 6, 7 ausgebildet sind. Diese Tellerfedern sind an ihren radial nach innen weisenden Enden über eine Wellenmutter 8 und einen Lagerkörper 9 auf der Nabe 3 befestigt. Im Bereich ihrer radial, nach außen weisenden Enden liegen die Tellerfedern 6, 7 an den rechts- und linksseitigen Stirnseiten der Nabe 3 und des hier einen Rücksprung aufweisenden Zahnkranzes 4 federbelastend an. Gleichzeitig dienen sie als Schwingungsdämpfer, mit denen einen Teil der durch die Zahneingriffstätigkeit der Außenverzahnung 21 entstehenden Schwingungen gedämpft werden.
In dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel wird die axiale Verschiebbarkeit des Zahnkranzes 13 des Zahnrades 11 gegen die Nabe 12 durch Federringe 15, 16; 23, 24 begrenzt, die an dem radial äußeren Ende der Nabe 12 befestigt sind und in radial nach innen weisenden Nuten 16, 17; 25, 26 des Zahnkranzes 13 eingreifen. Diese Nuten 16, 17; 25, 26 sind in ihrer axialen Breite derart ausgebildet, daß ein vorgewähltes axiales Spiel in der Steckverzahnung so zwischen Zahnkranz 13 und Nabe 12 gewährleistet ist.
Auch hier wirken die Federringe 15, 16; 23, 24 einerseits zur Begrenzung der axialen Verschieblichkeit des Zahnkranzes 13 zur Nabe 12, andererseits übernehmen sie aber auch als Reibungsdämpfer Relativbewegungen (Schwingungen) zwischen der Nabe und dem Zahnkranz.

1: Welle
2: Zahnrad
3: Nabe
4: Zahnkranz
5: Zahn
6: Tellerfeder
7: Tellerfeder
8: Achsmutter
9: Lager
10: Welle
11: Zahnrad
12: Nabe
13: Zahnrad
14: Zahn
15: Federring
16: Federring
17: Nut
18: Nut
19: Steckverzahnung
20: Steckverzahnung
21: Außenverzahnung
22: Außenverzahnung

Claims

Zahnrad zur Reduzierung von Zahneingriffsgeräuschen, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (2, 11) radial in eine Nabe (3, 12) und einen Zahnkranz (4, 13) aufgeteilt ist, daß die Nabe (3, 12) und das Zahnrad (4, 13) über eine Steckverzahnung (19, 20) miteinander verbunden sind, und daß Vorrichtungselemente (6, 7; 15, 16, 25, 26) am Zahnkranz (4, 13) und/oder der Nabe (3, 12) den Zahnkranz (4, 13) derart auf der Nabe (3, 12) halten, daß eine axiale und radiale Verschiebbarkeit in der Steckverbindung (19, 20) gewährleistet ist.
Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Federelement (6, 7; 15, 16, 25, 26) und/oder ein Anschlag den Zahnkranz (4, 13) axial fixiert.
Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägungswinkel der Steckverzahnung (19, 20) von dem Schrägungswinkel der Außenverzahnung (21, 22) des Zahnkranzes (2, 11) um nicht mehr als 10° abweicht.
Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägungswinkel der Steckverzahnung (19, 20) von dem Schrägungswinkel der Außenverzahnung (21, 22) des Zahnkranzes (2, 11) um nicht mehr als 5° abweicht.
Zahnrad nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Federelement als Tellerfeder (6, 7) ausgebildet ist, die einerseits federnd an der axialen Stirnseite des Zahnkranzes (4) anliegt, und andererseits axial in der Nähe der Welle (1) an der Nabe (3) befestigt ist.
Zahnrad nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente als Federringe (15, 16; 23, 24) ausgebildet sind, die an dem radialen Ende der Nabe (12) befestigt sind und in radial nach innen weisenden Nuten (16, 17; 25, 26) des Zahnkranzes (13) eingreifen.
Zahnrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (16, 17; 25, 26) eine größere axiale Ausdehnung aufweisen als die Federringen (15, 16; 23, 24).