DE9318792U1

DE9318792U1 - Getriebe

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Publication number: DE9318792U1
Application number: DE9318792U
Authority: DE
Original assignee: INST MASCHINENELEMENTE UNI STU
Current assignee: INST MASCHINENELEMENTE UNI STU
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1993-12-08
Publication date: 1994-03-03
Anticipated expiration: 2003-12-09
Also published as: DE4400874A1; DE4400874C2

Description

Anmelder:

Institut für Maschinenelemente
Universität Stuttgart
Pfaffenwaldring 9

70569 Stuttgart

2025 014

S/sch (93/5)

Titel: Getriebe

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle und mit auf den Wellen angeordneten, einander zugeordneten Paarungen von Fest- und Losteilen wie Zahnräder, Synchronringe, Schiebemuffen, Kupplungslamellen u.dgl.

Getriebe als Antriebselemente sind hinreichend bekannt. Ihre Aufgabe ist es, Leistung in Form von Drehbewegungen von einer Welle auf eine zweite zu übertragen. Dabei soll die Gleichförmigkeit der Drehbewegung erhalten bleiben, um unerwünschte Beschleunigungen und Massenkräfte zu vermeiden. Bei einem Getriebe sind in der Regel Drehmomente und

Winkelgeschwindigkeiten der Antriebswelle und der Abtriebswelle, zwischen denen die Leistung übertragen werden soll, nicht gleich. Es ist vielmehr das Ziel, eine Drehzahl- und Drehmomentenübersetzung zu bewirken. Das Einsatzgebiet der Getriebe ist ebenfalls manigfaltig, wobei das Getriebe in stationären Anlagen anderen Belastungen ausgesetzt ist, als das Getriebe z.B. in einem Kraftfahrzeug. Jeder Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ist ungleichförmigen Drehzahlen ausgesetzt. Diese kommen von der Antriebsseite durch den ungleichförmigen Lauf des Motors und von der Abtriebsseite durch Schwingungen und äußere Einflüsse zustande. Da sich in jedem Getriebe lose Bauteile, bspw. Zahnräder oder Synchronisierungsteile, insbesondere Synchronringe, oder Lamellen von Lamellenkupplungen und -bremsen befinden, werden diese durch die Ungleichförmigkeiten von Drehzahl und Drehmoment zu Schwingungen angeregt. Innerhalb eines funktions- und/oder fertigungsbedingten Spiels führen diese Bauteile Schwingungen durch, wobei sie am anderen Teil der Paarung anschlagen. Dieses Anschlagen führt bei Synchronringen und Lamellen oft zu Verschleiß an den Anschlagnoppen oder gar zum Bruch. Bei Zahnrädern und Synchronisierungsteilen bedingt dieses Anschlagen das so unangenehme Klappern und Rasseln. Gerade dieses Klappern und Rasseln tritt in letzter Zeit verstärkt in Erscheinung, da bei Kraftfahrzeugen das moderne Motormanagement zur Steuerung von Emission und Kraftstoffverbrauch zu deutlich ungleichförmigerem Lauf des Motors führt.

Aus funktions- und/oder fertigungstechnischen Gründen läßt sich

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das Spiel zwischen den einander zugeordneten Paarungen von Fest- und Losteilen nicht vermeiden. Es sind jedoch Methoden bekannt, um solche Losteilschwingungen zu mindern. Eine Maßnahme ist der Einsatz eines Schmiermittels mit höherer Viskosität. Dies führt aber zu einer schlechteren Schaltbarkeit bzw. Synchronisierbarkeit des Getriebes und zu einem schlechten Wirkungsgrad aufgrund von höheren Reibungskräften. Eine andere Methode besteht darin, daß die Zahnräder axial getrennt und mittels einer Feder gegenüber ihrem Partner verspannt werden. Eine weitere mögliche Maßnahme ist eine zum Losrad parallel angebrachte Reibungsbremse, die jedoch ebenso wie das Schmiermittel mit höherer Viskosität den Nachteil aufweist, daß der Wirkungsgrad des Getriebes verschlechtert wird. Außerdem kann die Reibungsbremse nur permanent wirkend eingebaut werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe bereitzustellen, bei dem auf einfache Weise die Klapper- und Rasselerscheinungen von Losteilen reduziert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei wenigstens einer der einander zugeordneten Paarungen von Fest- und Losteilen die Teile durch Magnetkraft voneinander abgestoßen werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe wird der aus funktions- und/oder fertigungstechnischen Gründen sich zwischen den einzelnen Bauteilen der einander zugeordneten Paarungen sich befindende Bewegungsfreiheitsgrad ausgeglichen, indem die

Bauteile durch Magnetkraft voneinander abgestoßen werden. Dabei kann die Magnetkraft bei der Konstantverzahnung einer Vorgelegewelle z.B. 40 N betragen. Bei Losrädern erträgt diese Kraft bis zu 20 N. Werden bei dem erfindungsgemäßen Getriebe z.B. durch ungleichförmigen Lauf des Motors oder durch Schwingungen auf der Abtriebsseite hohe Amplitudenbeschleunigungen an den Fest- und/oder Losteilen erzeugt, dann besteht keine Gefahr mehr, daß die einander zugeordneten Teile aneinander anschlagen, da sie durch die Magnetkraft voneinander abgestoßen werden. Die Schwingungen des einen Bauteils werden zum Teil gedämpft.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die einander zugeordneten Paarungen von Fest- und Losteilen gleiche Polarität aufweisen, so daß sich die beiden einander zugeordneten Teile voneinander abstoßen, wodurch ein Aneinanderschlagen wirkungsvoll verhindert wird.

Bevorzugt sind zur Erzeugung der Magnetkraft permanentmagnet!sehe Bauteile und/oder eine elektrisch erregbare Spule vorgesehen. Abhängig von den zu erwartenden Schwingungen kann die Magnetkraft entweder durch einen Permanentmagneten zur Verfügung gestellt werden oder durch eine Magnetspule, wobei Permanentmagnete den Vorteil aufweisen, daß sie die Magnetkraft ohne Energiezufuhr bereitstellen, so daß Getriebe mit Permanentmagneten ein weites Einsatzgebiet finden. Magnetspulen weisen den Vorteil auf, daß mit ihnen auf einfache Weise die Magnetkraft in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen Steuer- oder

regelbar ist.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die permanentmagnet!sehen Bauteile und/oder die Spule auf der Antriebs-, Abtriebs- oder einer Vorgelegewelle angeordnet sind. Durch diese Anordnung wird auf einfache Weise ein Magnetkreis gebildet.

Wie bereits erwähnt, ist die Magnetkraft in ihrer Stärke, z.B. abhängig von den Betriebsbedingungen vorteilhaft Steuer- oder regelbar. Auf diese Weise können z.B. bei extremen Winkelbeschleunigungsamplituden Lastwechselreaktionen, oder erst bei auftretenden Klappergeräuschen durch Erhöhung der Magnetkräfte das Losteil stärker abgestoßen werden. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, daß nur dann eine hohe Magnetkraft erzeugt wird, wenn dies unbedingt erforderlich ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bestehen das Gehäuse des Getriebes und/oder die Wellen aus einem nichtmagnetischen Werkstoff. Hierdurch werden magnetische Kurzschlüsse vermieden, die die erfindungsgemäße Wirkung nachteilig beeinflußen könnten.

Ferner kann bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, daß wenigstens eines der Fest- oder Losteile als permanentmagnetisches Bauteil ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform sind dann keine zusätzlichen Bauteile erforderlich, was hinsichtlich der Größe und des Gewichts Vorteile mit sich bringt.

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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben sind. Dabei zeigen:

Figur 1 einen Feldlinienverlauf eines Magnetfeldes

zwischen den Zahnflanken eines treibenden Festrad und einem getriebenen Losrad;

Figur 2 ein einstufiges Stirnradgetriebe mit zwei Gängen

und einem Elektromagneten in schematischer Wiedergabe; und

Figur 3 eine andere Ausführungsform der Erfindung mit

einem axial polarisierten Permanentmagneten bei einem Stirnradgetriebe.

Die Figur 1 zeigt ein Zahnradpaar, wobei das Zahnrad 1 ein Festrad und das Zahnrad 2 ein Losrad ist. Die beiden Zahnräder und 2 sind auf den Wellen 3 und 4 angeordnet, wobei die Welle z.B. eine Antriebswelle und die Welle 4 eine Abtriebswelle darstellt. Die Zähne 7 und 8 liegen über ihre Flanken 6 aneinander an. Die Magnetkraft bewirkt jedoch, daß die Zahnflanken 6 voneinander abheben, wodurch Klapper- und Rasselerscheinungen vermieden werden. Aufgrund der herrschenden Magnetkraft wird das zwischen den Flanken 6 in bestimmten Betriebszuständen herrschende Spiel ausgemittelt.

Die Figur 2 zeigt ein einstufiges Stirnradgetriebe 9 mit zwei Gängen. Die beiden Festräder 1 und 11 sitzen auf der Antriebswelle 3, wohingegen die Losräder 2 und 12 auf der Abtriebswelle 4 angeordnet sind. Die zum Schalten der Gänge notwendige Schalteinrichtung ist der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Die Wellen 3 und 4 und die Zahnräder 1,2 und 11,12 sind, wie allgemein üblich, aus ferromagnetischem Material hergestellt. Das Gehäuse 10 ist aus einem nicht magnetischen Material, z.B. aus Aluminiumguß o.dgl. hergestellt. Zwischen den beiden Festrädern 1 und 11 ist die Antriebswelle 3 von einer Magnetspule 13 umgriffen, die an eine Stromversorgungseinrichtung 14 angeschlossen ist. Mit dem Strom durch die Magnetspule 13, die konzentrisch zu der Antriebswelle 3 gewickelt ist, wird ein Magnetfluß erzeugt. Aufgrund dieses Magnetflusses werden zwischen den Flanken der Festräder 1 und 11 bzw. Losräder 2 und 12 abstoßende Kräfte erzeugt, die ein Aneinanderliegen bzw. Auseinanderschlagen der Zahnflanken 6 der Zahnradpaare verhindern.

In der Figur 3 ist ein Permanentmagnet 15 auf der Antriebswelle 3 zwischen den beiden Festrädern 1 und 11 angeordnet. Der Permanentmagnet 15 ist ringförmig ausgebildet und axial polarisiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel bestehen die dargestellten Bauteile, nämlich die Antriebswelle 3, die beiden Festräder 1 und 11, die beiden Losräder 2 und 12 sowie die Abtriebswelle 4 aus ferromagnetischem Material. Es können sich somit über die Festräder 1 und 11, die Losräder 2 und 12 und die Abtriebswelle 4 magnetische Feldlinien ausbilden, die ein Klappern durch Zahneingriffe verhindern.

Claims

SCHUTZANSPRUCHE

1. Getriebe mit einer Antriebswelle (3) und einer Abtriebswelle (4) und mit auf den Wellen (3 und 4) angeordneten, einander zugeordneten Paarungen von Fest- und/oder Losteilen wie Zahnräder (1,2,11,12), Synchronringe, Schiebemuffen, Kupplungslamellen u.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß bei wenigstens einer der einander zugeordneten Paarungen von Fest- und/oder Losteilen die Teile durch Magnetkraft voneinander abgestoßen werden.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugeordneten Paarungen von Fest- und/oder Losteilen gleich Polarität aufweisen.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Magnetkraft permanentmagnetische Bauteile (15) und/oder eine elektrisch erregbare Spule (13) vorgesehen sind.

4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die permanentmagnetischen Bauteile (15) und/oder die Spule (13) auf der Antriebs-, Abtriebs- oder einer Vorgelegewelle angeordnet sind.

5. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, daß die Magnetkraft in ihrer Stärke z.B. abhängig von den Betriebsbedingungen des Getriebes steuer- oder regelbar ist.

6. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) des Getriebes und/oder die Wellen (3 und 4) aus einem nichtmagnetischen Werkstoff bestehen.

7. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Fest- oder Losteile als permanentmagnet!sches Bauteil ausgebildet ist.