WO2019120799A1 - Verzahnungsanordnung - Google Patents

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WO2019120799A1
WO2019120799A1 PCT/EP2018/081611 EP2018081611W WO2019120799A1 WO 2019120799 A1 WO2019120799 A1 WO 2019120799A1 EP 2018081611 W EP2018081611 W EP 2018081611W WO 2019120799 A1 WO2019120799 A1 WO 2019120799A1
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WO
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spur gear
toothing
rotation
pressure comb
arrangement
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PCT/EP2018/081611
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French (fr)
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Matthias Reisch
Christoph Erkens
Eckhardt LÜBKE
Martin Rattay
Marc Seeberger
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ZF Friedrichshafen AG
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Priority to US16/954,782 priority patent/US11215271B2/en
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    • F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion

Definitions

  • the present invention relates to a tooth arrangement according to the genus defined in more detail in the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a transmission with the toothing arrangement.
  • the spur gear comprises two meshing spur gears, the helical teeth as
  • a toothing interrupting circumferential groove is provided, in which a pressure ring or an annular pressure comb with two raceways is arranged for bilateral Axialkraftfact.
  • the pressure comb on an internal toothing which corresponds to the toothing of the spur gear, so that the pressure comb with the internal teeth on the teeth of the spur gear is axially pushed to be brought into the central groove of the spur gear.
  • For axial locking of the pressure comb is half a
  • Tooth pitch twisted against the spur gear In order to prevent undesired rotation of the pressure comb, it is provided in the known spur gear that a bolt is guided from the outside radially through the pressure comb, which protrudes into a tooth gap of the toothing of the spur gear.
  • the present invention has for its object to provide a gearing arrangement and a transmission with the gearing arrangement of the type described above, which ensure in a structurally simple and safe way anti-rotation of a pressure comb.
  • a toothed arrangement comprising at least a first at least partially helical gear, in particular a spur gear and a second at least partially helical spur gear, which form a common running toothing.
  • the toothing arrangement comprises at least one pressure comb with two raceways for bilateral Axialkraftaus Dermatasis, wherein the annular pressure comb with a
  • Internal toothing or the like is executed, which is received or supported in the mounted state in a toothing of the first spur gear breaking circumferential groove, and wherein the pressure comb is associated with at least one rotation.
  • the rotation is movable from a radially inner region to a radially outer region of the first spur gear in the blocking position or blocking acts.
  • a gearing arrangement is proposed with a pressure comb, which can be particularly easily pushed axially with its preferably also helical internal teeth on the gear or spur gear and can absorb axial forces in both directions of the running gear in the assembled state using its axially provided trajectories. This results, if any, only a small axial play.
  • the pressure comb in an advantageous manner not mechanically weakened.
  • the rotation thus acts by a movement from a radially inner region to a radially outer region in the locking position in the associated spur gear.
  • the provided on the spur circumferential groove thus serves not only for receiving and centering of the pressure comb, but also for
  • the groove base of the associated gear thus forms the centering diameter for the tip circle diameter of the pressure comb.
  • the groove base diameter of the associated gear or spur gear is greater than thetician Vietnamese bemesser to achieve the desired centering.
  • the anti-rotation device comprises at least one blocking element and at least one detent for holding the blocking element in the blocking position.
  • the blocking element and the locking quasi one piece as a screw for example, a grub screw or the like are executed.
  • Versions of the locking element and the lock are thus varied. Particularly expedient seems a pen-shaped, sleeve-shaped or the like executed
  • Locking element wherein the lock can be realized for example via a spring, a snap ring or other the gear, for example, from the radially inward associated component.
  • the blocking element and the lock can be provided in an arbitrarily designed radial bore or through hole in the associated gear.
  • Through hole for receiving the rotation can z. B. perpendicular with respect to the longitudinal axis of the first spur gear from the radially inner region to the radially outer region may be arranged in the first spur gear. It is also quite possible that the radial bore or through-bore runs obliquely from the radially inner region to the radially outer region in or through the gearwheel at a predetermined angle. In contrast to the vertical orientation of the radial bore or through hole of the predetermined angle is greater or less than 90 degrees, so that an oblique course of the radial bore or through hole is realized in or through the gear.
  • the present invention also claims any transmission of a vehicle with at least one toothing arrangement according to the invention.
  • Figure 1 is a three-dimensional view of an inventive
  • Figure 2 is a three-dimensional view of one of the spur gears of
  • Figure 2A is a purely schematic view of a transmission with the
  • Figure 3 is a sectional view of the gear arrangement
  • Figure 4 is a cross-sectional view of a first embodiment of a
  • Figure 5 is a longitudinal sectional view of the gear arrangement with an alternative embodiment of the pressure comb
  • Figure 6 is a cross-sectional view of a second embodiment of
  • Figure 7 is a cross-sectional view of a third embodiment of the rotation of the pressure comb of the toothing arrangement
  • Figure 8 is a longitudinal sectional view of the third embodiment of the rotation of the pressure comb of the toothing arrangement;
  • Figure 9 is a cross-sectional view of a fourth embodiment of the rotation of the pressure comb of the toothing arrangement;
  • Figure 10 is a longitudinal sectional view of the fourth embodiment of the rotation of the pressure comb of the toothing arrangement
  • Figure 1 1 is a longitudinal sectional view of a fifth embodiment of
  • Figure 12 is a longitudinal sectional view of a sixth embodiment of
  • FIGS. 1 to 12 show various views of a device according to the invention
  • the toothing arrangement 2 comprises a first helical gear 3 and a second helical gear 4 which, with their toothings 5, 6, form a common circumferential one
  • At least one pressure comb 7 is provided with two axial side raceways 8, 9 for bilateral Axialkraftausrete in the field of running gear.
  • the closed annular pressure comb 7 has an internal toothing 10 on the inner diameter. In the mounted state, the pressure comb 7 is received with its internal toothing 10 in a toothing 5 of the first spur gear 3 interrupting circumferential groove 1 1, as can be seen in particular from Figure 1 and 2.
  • the pressure comb 7 comprises at least one rotation, the concrete
  • Anti-rotation is carried out such that the rotation in the first spur gear 3 is substantially movable from radially inward to radially outward into the active or locking position.
  • FIG. 1 shows a perspective view of the gear arrangement in which the
  • Pressure comb 7 is rotated relative to the first spur gear 3 in the groove 1 1 by half a tooth and thereby can transmit axial force in both directions.
  • the raceways 8, 9 of the pressure comb 7 transmit the axial forces to the corresponding contact surfaces 14 in a toothing 6 of the second spur gear 4 interrupting recess 15.
  • the contact surfaces 14 of the second spur gear 4 are located radially below the réelle Vietnamese bemessers.
  • On both sides of the pressure comb 7 is the running teeth of the two spur gears 3, 4.
  • the profile displacement of the running gear is selected so that the contact radius is close to the rolling radius. As a result, the losses at the contact point or at the contact surface of the pressure comb 7 are minimized.
  • the geometry of the raceways 8, 9 of the pressure comb 7 and the corresponding contact surfaces 14 of the second spur gear 4 at least approximately correspond to the lateral surface of a
  • the first spur gear 3 and the second spur gear 4 may be designed, for example, in one piece or also in several parts with a shaft. Depending on the embodiments, it is possible that one of the two spur gears 3, 4 is designed as a switchable idler gear, which does not have its own axial bearing.
  • the intended pressure comb 7 can also be used in a wheel chain of one or more gears. Thus, the pressure comb 7 and the groove 1 1 is used multiple times. It can also be several same axis rotating gears with pressure comb 7 and / or groove 1 1 are arranged side by side.
  • FIG. 2A diagrammatically shows a transmission 2 of any type, for example for vehicles, which comprises the toothing arrangement 1 according to the invention, and thus shows a possible use.
  • FIG. 3 shows a sectional view of the toothing arrangement according to the invention, in which the pressure comb 7 is shown in installation positions.
  • the tooth gaps of the internal teeth 10 of the pressure comb 7 are brought into coincidence with the teeth of the toothing 5 of the first spur gear 3, so that an axial movement is possible.
  • FIG. 4 shows a first embodiment of an anti-twist device on the basis of FIG
  • Gear arrangement shown as an example As a blocking element of the rotation of a arranged in a radial bore 16 of the first spur gear 3 sleeve 17 is provided, which is movable via a spring element 18 as a lock radially outward into the locking position of the pressure comb 7. In the blocking position remains a predetermined radial distance 19 between the pressure comb 7 facing the end of the locking element and the sleeve 17 and the root circle of the internal teeth 10 of the pressure comb 7.
  • the sleeve 17 for mounting the pressure comb 7 as a locking element against the spring element 18 pressed as a lock radially inward.
  • the radial bore 16 for receiving the anti-rotation is designed as a blind bore and extends from a radially inner region to a radially outer region of the first spur gear 3 perpendicular to a rotational or longitudinal axis of the first spur gear 3.
  • Auxiliary tool can be attacked.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the pressure comb 7 by means of laterally provided shoulders on the top circle of the associated first
  • Spur wheel 3 centered. This feature reduces the load on the pressure comb 7 and allows higher axial forces, but requires more axial space. It is possible to make the centering on one side. This solution may be in the presence of a
  • Preferred torque direction allow a cheaper size.
  • FIG. 6 shows a second embodiment of the anti-twist device.
  • the first spur gear 3 has a radial through hole 20 for receiving a pin 21 as a blocking element whose length is dimensioned such that the pin 21 after mounting the spur gear 3 on a shaft is provided as a lock in the locked position.
  • the pin 21 is moved by the shaft from a radially inner region to a radially outer region of the first spur gear 3 in the blocking position.
  • the pin 21 is inserted from radially inward into the first spur gear 3.
  • the pin 21 is positively secured by the shaft against falling inwards.
  • the pin 21 can also be secured otherwise force, form or cohesive.
  • the through-bore 20 for receiving the anti-rotation device extends perpendicularly from a radially inner region to a radially outer region through the first spur gear 3 relative to a rotational or longitudinal axis of the first spur gear 3
  • FIG. 7 and 8 a third embodiment of the rotation is shown, in which again a through hole 20 is provided for receiving a pin 21 as a blocking element.
  • the positive locking takes place radially inward in contrast to the second embodiment by a bearing 22.
  • the pin 21 is moved from radially inward to radially outward into its locking position after the pressure comb 7 has reached its final angular position.
  • After mounting the bearing 22 of the pin 21 A is secured or locked. The locking takes place via the bearing 22nd
  • FIGS. 9 and 10 show a fourth embodiment of the anti-rotation device, in which, as a blocking element, a radial bore 16 or through-bore 20 is again shown
  • pin 21 which has, for example, a snap ring 23 as a detent.
  • This embodiment is particularly useful if a fuse according to Figures 6 or 7 and 8 is not possible because a rotating shaft or other component runs inside and the wall thickness of the first spur gear 3 is not sufficient to realize a spring solution.
  • the radial bore 16 and the radial through hole 20 has radially outside a larger diameter than radially inward, for example by a groove or step.
  • the snap ring 23 can secure the pin 21 against falling out radially inwards with its expanding action.
  • Blocking a provided in a through hole 20 A pin 21 A is provided, wherein the through hole 20 A is associated with an opposite recess 24 for receiving a spring element 18 A as a detent, which biases the pin 21 A in the locked position.
  • This embodiment is particularly suitable when a toothing sits directly on a shaft with a relatively small diameter and in the interior of the shaft is a bore, for example for guiding oil.
  • the basic idea corresponds to the first version. The difference is that the
  • FIG. 12 shows, by way of example, a sixth embodiment of the anti-rotation device, in which the radial bore 16 or through-bore 20, 20 A is arranged at a predetermined angle at an angle from a radially inner region to a radially outer region in the first spur gear 3.
  • This embodiment is particularly useful when a spring solution, for example, due to insufficient radial space excretes and a
  • Snap ring solution is not permitted, as there must be no through hole 20, 20 A inside. This is the case, for example, if an oil pressure is present in the interior or, as shown, a rolling bearing raceway is provided. Notwithstanding the previous solutions, the rotation is mounted from obliquely inward to radially outward. Regardless, in this embodiment, the rotation is carried out as a grub screw 25. Also another of the versions shown so far can be used here. Likewise, designed as a screw rotation can be used even with pure radial mounting.

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Abstract

Es wird eine Verzahnungsanordnung (1) vorgeschlagen, umfassend zumindest ein erstes schrägverzahntes Stirnrad (3) und ein zweites schrägverzahntes Stirnrad (4), welche eine gemeinsame Laufverzahnung bilden, sowie zumindest einen Druckkamm (7) mit zwei Laufbahnen (8, 9) zum beidseitigen Axialkraftausgleich im Bereich der Laufverzahnung, wobei der ringförmige Druckkamm (7) mit einer Innenverzahnung (10) ausgeführt ist, die im montierten Zustand in einer die Verzahnung (5) des ersten Stirnrades (3) unterbrechenden umlaufenden Nut (11) abgestützt ist, wobei dem Druckkamm (7) zumindest eine Verdrehsicherung zugeordnet ist, wobei die Verdrehsicherung derart ausgeführt ist, dass die Verdrehsicherung von einem radial inneren Bereich zu einem radial äußeren Bereich des ersten Stirnrades (3) in die Sperrposition bewegbar ist. Ferner wird ein Getriebe mit der Verzahnungsanordnung vorgeschlagen.

Description

Verzahnungsanordnunq
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verzahnungsanordnung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Gattung. Ferner betrifft die Erfindung ein Getriebe mit der Verzahnungsanordnung.
Bei heutigen Zahnradgetrieben, bspw. im Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, kommen aus akustischen Gründen vorwiegend Schrägverzahnungen zum Einsatz. Gegenüber einer Geradverzahnung entstehen durch eine Schrägverzahnung zwischen den Zahnrädern zusätzliche Axialkräfte, welche abgestützt werden müssen. Meist werden diese Kräfte über die jeweiligen Wellenlager in das Gehäuse eingeleitet. Durch den mechanischen
Zusatzaufwand hierfür entstehen Nachteile in Baugröße und Kosten. Des Weiteren entstehen zusätzliche Lagerverluste, welche den Wirkungsgrad verschlechtern. Um dieses Problem zu verringern, gibt es Lösungen, bei denen die Axialkräfte direkt im Bereich der Zahnräder durch korrespondierende Kontaktflächen an so genannten Druckkämmen ausgeglichen werden.
Beispielsweise aus der Druckschrift DE 30 22 020 C2 ist eine axiale
Kraftübertragungseinrichtung für ein Stirnradgetriebe bekannt. Das Stirnradgetriebe umfasst zwei miteinander in Eingriff stehende Stirnräder, die eine Schrägverzahnung als
gemeinsame Laufverzahnung aufweisen. Bei einem der Stirnräder ist eine die Verzahnung unterbrechende umlaufende Nut vorgesehen, in der ein Druckring bzw. ein ringförmiger Druckkamm mit zwei Laufbahnen zur beidseitigen Axialkraftaufnahme angeordnet ist. Zur Montage weist der Druckkamm eine Innenverzahnung auf, die derart mit der Verzahnung des Stirnrades korrespondiert, sodass der Druckkamm mit der Innenverzahnung auf die Verzahnung des Stirnrades axial aufschiebbar ist, um in die zentrale Nut des Stirnrades gebracht zu werden. Zur axialen Verriegelung wird der Druckkamm um eine halbe
Zahnteilung gegenüber dem Stirnrad verdreht. Um ein unerwünschtes Verdrehen des Druckkammes zu verhindern, ist bei dem bekannten Stirnradgetriebe vorgesehen, dass ein Bolzen von radial außen durch den Druckkamm geführt wird, der in eine Zahnlücke der Verzahnung des Stirnrades hineinragt.
Es hat sich gezeigt, dass bei einer derartigen Verdrehsicherung der Druckkamm in nachteiliger Weise mechanisch geschwächt wird. Zudem ist der Bolzen entsprechend zu dimensionieren, um die Aufnahme der auftretenden Verdrehkräfte zu gewährleisten. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verzahnungsanordnung sowie ein Getriebe mit der Verzahnungsanordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche auf konstruktiv einfache und sichere Weise eine Verdrehsicherung eines Druckkammes gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 1 1 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den
Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnung.
Demnach wird eine Verzahnungsanordnung vorgeschlagen, umfassend zumindest ein erstes wenigstens abschnittsweise schrägverzahntes Zahnrad, insbesondere Stirnrad und ein zweites wenigstens abschnittsweise schrägverzahntes Stirnrad, welche eine gemeinsame Laufverzahnung bilden. Ferner umfasst die Verzahnungsanordnung zumindest einen Druckkamm mit zwei Laufbahnen zum beidseitigen Axialkraftausgleich im Bereich der Laufverzahnung der Zahnräder, wobei der ringförmige Druckkamm mit einer
Innenverzahnung oder dergleichen ausgeführt ist, die im montierten Zustand in einer die Verzahnung des ersten Stirnrades unterbrechenden umlaufenden Nut aufgenommen bzw. abgestützt ist, und wobei dem Druckkamm zumindest eine Verdrehsicherung zugeordnet ist. Um eine besonders kostengünstige und sichere Verdrehsicherung auszuführen, ist vorgesehen, dass die Verdrehsicherung von einem radial inneren Bereich zu einem radial äußeren Bereich des ersten Stirnrades in die Sperrposition bewegbar ist bzw. sperrend wirkt.
Auf diese Weise wird eine Verzahnungsanordnung mit einem Druckkamm vorgeschlagen, der sich mit seiner vorzugsweise ebenfalls schräg verzahnten Innenverzahnung auf das Zahnrad bzw. Stirnrad besonders einfach axial aufschieben lässt und im montierten Zustand mithilfe seiner axialseitig vorgesehenen Laufbahnen Axialkräfte in beide Richtungen der Laufverzahnung aufnehmen kann. Dadurch ergibt sich, wenn überhaupt, nur ein geringes Axialspiel. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Verdrehsicherung, welche quasi zumindest von dem radial inneren Bereich zu dem radial äußeren Bereich in dem
zugeordneten Zahnrad in die Sperrposition bzw. Wirkposition gebracht wird, wird eine besonders kostengünstige und kompakte Verzahnungsanordnung realisiert. Insbesondere werden nur wenige Bauteile benötigt und radialer Bauraum eingespart.
Unabhängig von der konkreten konstruktiven Ausführung der Verdrehsicherung ist vorgesehen, dass die Verdrehsicherung in der Sperrposition aus dem Nutgrund der Nut des ersten Stirnrades radial nach außen in die Innenverzahnung des Druckkammes
formschlüssig bzw. sperrend eingreift. Dadurch wird der Druckkamm in vorteilhafter Weise mechanisch nicht geschwächt. Die Verdrehsicherung wirkt somit durch eine Bewegung von einem radial inneren Bereich zu einem radial äußeren Bereich in die Sperrposition in dem zugeordneten Stirnrad. Die an dem Stirnrad vorgesehene umlaufende Nut dient somit nicht nur zur Aufnahme und Zentrierung des Druckkammes, sondern zusätzlich auch zur
Realisierung der Verdrehsicherung. Der Nutgrund des zugeordneten Zahnrades bildet somit den Zentrierdurchmesser für den Kopfkreisdurchmesser des Druckkammes. Hierbei ist der Nutgrunddurchmesser des zugeordneten Zahnrades bzw. Stirnrades größer als dessen Fußkreisdurchmesser, um die gewünschte Zentrierung zu erreichen. Der
Nutgrunddurchmesser ist somit ein durch die Verzahnung unterbrochener Durchmesser.
Eine besonders einfache Lösung der erfindungsgemäßen Idee wird dadurch erreicht, dass die Verdrehsicherung zumindest ein Sperrelement und zumindest eine Arretierung zum Halten des Sperrelementes in der Sperrposition umfasst. Beispielsweise ist es auch möglich, dass das Sperrelement und die Arretierung quasi einteilig als Schraube, zum Beispiel einer Madenschraube oder dergleichen ausgeführt sind. Die möglichen konstruktiven
Ausführungen des Sperrelements und der Arretierung sind somit vielfältig. Besonders zielführend scheint ein stiftförmiges, hülsenförmiges oder dergleichen ausgeführtes
Sperrelement, wobei die Arretierung beispielsweise über eine Feder, einen Sprengring oder durch ein anderes dem Zahnrad zum Beispiel von radial innen zugeordnetes Bauteil realisiert werden kann. Das Sperrelement und die Arretierung können in einer beliebig gestalteten Radialbohrung oder Durchgangsbohrung in dem zugeordneten Zahnrad vorgesehen sein. Die zumindest eine Radialbohrung oder zumindest eine
Durchgangsbohrung zur Aufnahme der Verdrehsicherung kann z. B. senkrecht bezogen auf die Längsachse des ersten Stirnrades von dem radial inneren Bereich zum radial äußeren Bereich in dem ersten Stirnrad angeordnet sein. Es ist durchaus auch möglich, dass die Radialbohrung oder Durchgangsbohrung in einem vorbestimmten Winkel schräg von dem radial inneren Bereich zum radial äußeren Bereich in dem bzw. durch das Zahnrad verläuft. Im Gegensatz zur senkrechten Ausrichtung der Radialbohrung oder Durchgangsbohrung ist der vorbestimmte Winkel größer oder kleiner 90 Grad, sodass ein schräger Verlauf der Radialbohrung oder Durchgangsbohrung in dem bzw. durch das Zahnrad realisiert wird.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Sperrposition des Sperrelements ein vorbestimmter radialer Abstand zwischen dem dem Druckkamm zugewandten Ende des Sperrelements und dem Fußkreis der Innenverzahnung des Druckkammes vorgesehen ist. Dadurch lässt sich für eine eventuelle Demontage das Sperrelement bzw. die Verdrehsicherung besonders einfach fassen, um das Sperrelement nach radial innen zu bewegen. Unabhängig von den konkreten Ausführungen ist vorgesehen, dass der vorgeschlagenen Verzahnungsanordnung mehrere über den Umfang des Druckkammes verteilt angeordnete Verdrehsicherungen zugeordnet sind.
Des Weiteren wird von der vorliegenden Erfindung auch ein beliebiges Getriebe eines Fahrzeuges mit zumindest einer erfindungsgemäßen Verzahnungsanordnung beansprucht.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine dreidimensionale Ansicht einer erfindungsgemäßen
Verzahnungsanordnung mit einem Druckkamm anhand von als Stirnräder ausgeführten Zahnrädern;
Figur 2 eine dreidimensionale Ansicht eines der Stirnräder der
Verzahnungsanordnung mit dem Druckkamm vor der Montage;
Figur 2A eine rein schematische Ansicht eines Getriebes mit der
Verzahnungsanordnung;
Figur 3 eine geschnittene Ansicht der Verzahnungsanordnung;
Figur 4 eine quergeschnittene Ansicht einer ersten Ausführung einer
Verdrehsicherung des Druckkammes der Verzahnungsanordnung;
Figur 5 eine längsgeschnittene Ansicht der Verzahnungsanordnung mit einer alternativen Ausführung des Druckkammes;
Figur 6 eine quergeschnittene Ansicht einer zweiten Ausführung der
Verdrehsicherung des Druckkammes der Verzahnungsanordnung;
Figur 7 eine quergeschnittene Ansicht einer dritten Ausführung der Verdrehsicherung des Druckkammes der Verzahnungsanordnung;
Figur 8 eine längsgeschnittene Ansicht der dritten Ausführung der Verdrehsicherung des Druckkammes der Verzahnungsanordnung; Figur 9 eine quergeschnittene Ansicht einer vierten Ausführung der Verdrehsicherung des Druckkammes der Verzahnungsanordnung;
Figur 10 eine längsgeschnittene Ansicht der vierten Ausführung der Verdrehsicherung des Druckkammes der Verzahnungsanordnung;
Figur 1 1 eine längsgeschnittene Ansicht einer fünften Ausführung der
Verdrehsicherung des Druckkammes der Verzahnungsanordnung; und
Figur 12 eine längsgeschnittene Ansicht einer sechsten Ausführung der
Verdrehsicherung des Druckkammes der Verzahnungsanordnung.
In den Figuren 1 bis 12 sind verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen
Verzahnungsanordnung 1 beispielhaft für die Verwendung in einem beliebigen Getriebe 2 exemplarisch dargestellt.
Die erfindungsgemäße Verzahnungsanordnung 2 umfasst bei den beispielhaft dargestellten Ausführungen ein erstes schrägverzahnten Stirnrad 3 und ein zweites schrägverzahnten Stirnrad 4, welche mit ihren Verzahnungen 5, 6 eine gemeinsame umlaufende
Laufverzahnung bilden. Ferner ist zumindest ein Druckkamm 7 mit zwei axialseitigen Laufbahnen 8, 9 zum beidseitigen Axialkraftausgleich im Bereich der Laufverzahnung vorgesehen. Der geschlossene ringförmige Druckkamm 7 weist eine Innenverzahnung 10 am Innendurchmesser auf. Im montierten Zustand wird der Druckkamm 7 mit seiner Innenverzahnung 10 in einer die Verzahnung 5 des ersten Stirnrades 3 unterbrechenden umlaufenden Nut 1 1 aufgenommen, wie dies insbesondere aus Figur 1 und 2 ersichtlich ist.
Der Druckkamm 7 umfasst zumindest eine Verdrehsicherung, deren konkreten
Ausführungen Gegenstand der Figuren 3 bis 12 ist. Die Verdrehsicherung hält den
Druckkamm 7 in seiner Sollposition. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die
Verdrehsicherung derart ausgeführt ist, dass die Verdrehsicherung im ersten Stirnrad 3 im Wesentlichen von radial innen nach radial außen in die Wirk- bzw. Sperrposition bewegbar ist.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Verzahnungsanordnung, bei der der
Druckkamm 7 gegenüber dem ersten Stirnrad 3 in dessen Nut 1 1 um einen halben Zahn verdreht ist und dadurch in beide Richtungen Axialkraft übertragen kann. Die Laufbahnen 8, 9 des Druckkammes 7 übertragen die Axialkräfte auf die korrespondierenden Anlagenflächen 14 in einer die Verzahnung 6 des zweiten Stirnrades 4 unterbrechenden Ausnehmung 15. Die Anlageflächen 14 des zweiten Stirnrades 4 befinden sich radial unterhalb dessen Fußkreisdurchmessers. Beidseitig des Druckkammes 7 befindet sich die Laufverzahnung der beiden Stirnräder 3, 4. Die Profilverschiebung der Laufverzahnung wird so gewählt, dass der Berührradius nahe dem Wälzradius liegt. Dadurch werden die Verluste am Kontaktpunkt bzw. an der Kontaktfläche des Druckkammes 7 minimiert. Die Geometrie der Laufbahnen 8, 9 des Druckkammes 7 sowie die korrespondierenden Anlageflächen 14 des zweiten Stirnrades 4 entsprechen zumindest annähernd der Mantelfläche eines
Kegelstumpfes. Der Kegelgeometrie ist eine Balligkeit überlagert. Das erste Stirnrad 3 und das zweite Stirnrad 4 können zum Beispiel einteilig oder auch mehrteilig mit einer Welle ausgeführt sein. Je nach Ausführungen ist es möglich, dass eines der beiden Stirnräder 3, 4 als schaltbares Losrad ausgeführt ist, welches keine eigene axiale Lagerung hat. Der vorgesehene Druckkamm 7 kann auch in einer Räderkette aus einem oder mehreren Zahnrädern verwendet werden. Somit wird der Druckkamm 7 und die Nut 1 1 mehrfach genutzt. Es können auch mehrere dieselbe Achse rotierenden Zahnräder mit Druckkamm 7 und/oder Nut 1 1 nebeneinander angeordnet werden.
In Figur 2 ist das erste Stirnrad 3 und der Druckkamm 7 vor der Montage dargestellt. Aus dieser Darstellung ist der Zentrierdurchmesser 12 des ersten Stirnrades 3 ersichtlich, auf dem der Kopfdurchmesser 13 der Innenverzahnung 10 des Druckkammes 7 zentriert wird. Zur Montage des Druckkammes 7 wird der Druckkamm mit seiner Innenverzahnung 10 auf die Verzahnung 5 des ersten Stirnrades 3 geschoben, bis der Druckkamm in der Nut 11 zwischen der durch die Nut 1 1 unterbrochenen Verzahnung 5 zentriert ist. Anschließend wird der Druckkamm 7 etwa um eine halbe Zahnteilung zum ersten Stirnrad 3 verdreht.
Schließlich wird die Verdrehsicherung aktiviert und der Druckkamm 7 ist fertig montiert.
In Figur 2A ist schematisch ein Getriebe 2 beliebiger Art beispielsweise für Fahrzeuge angedeutet, welches die erfindungsgemäße Verzahnungsanordnung 1 umfasst, und zeigt somit eine mögliche Verwendung.
Figur 3 zeigt eine geschnittene Ansicht der erfindungsgemäßen Verzahnungsanordnung, bei der der Druckkamm 7 in Einbaulagen dargestellt ist. Um diesen montieren zu können, werden die Zahnlücken der Innenverzahnung 10 des Druckkammes 7 mit den Zähnen der Verzahnung 5 des ersten Stirnrades 3 in Deckung gebracht, sodass eine axiale Bewegung möglich ist. Um die Funktionsweise zu verdeutlichen, wird an dieser Stelle eine
Geradverzahnung gezeigt. Bei einer Schrägverzahnung erfolgt die Montage des Druckkammes 7 entsprechend durch eine Axial- und Drehbewegung, also durch eine Schraubbewegung. Der Druckkamm 7 hat beidseitig Laufflächen bzw. Laufbahnen 8, 9 zu den Stirnräder 3, 4. Dadurch bleibt die Verdrehsicherung auch bei Axialkraftrichtungsumkehr wirksam.
In Figur 4 ist eine erste Ausführung einer Verdrehsicherung anhand der
Verzahnungsanordnung beispielhaft dargestellt. Als Sperrelement der Verdrehsicherung ist eine in einer Radialbohrung 16 des ersten Stirnrades 3 angeordnete Hülse 17 vorgesehen, die über ein Federelement 18 als Arretierung radial nach außen in die Sperrposition des Druckkammes 7 bewegbar ist. In der Sperrposition verbleibt ein vorbestimmter radialer Abstand 19 zwischen dem dem Druckkamm 7 zugewandten Ende des Sperrelements bzw. der Hülse 17 und dem Fußkreis der Innenverzahnung 10 des Druckkammes 7. Bei dieser Ausführung wird zur Montage des Druckkammes 7 die Hülse 17 als Sperrelement entgegen des Federelements 18 als Arretierung radial nach innen gedrückt. Beim Verdrehen des Druckkammes 7 in Richtung Einbaulage entspannt sich das Federelement 18 und bringt die Hülse 17 nach radial außen in seine sperrende Wirkposition. Die Radialbohrung 16 zur Aufnahme der Verdrehsicherung ist als Sackbohrung ausgeführt und verläuft von einem radial inneren Bereich zu einem radial äußeren Bereich des ersten Stirnrades 3 senkrecht bezogen auf eine Dreh- bzw. Längsachse des ersten Stirnrades 3. Zur Demontage des Druckkammes 7 ist es erforderlich, die Hülse 17 entgegen der Federkraft radial nach innen zu drücken. Dies wird durch den radialen Abstand 19 begünstigt, da hier mit einem
Hilfswerkzeug angegriffen werden kann.
In Figur 5 ist, abweichend zu Figur 3, eine weitere Ausführungsvariante des Druckkammes 7 mittels seitlich vorgesehenen Schultern auf dem Kopfkreis des zugeordneten ersten
Stirnrades 3 zentriert. Durch dieses Merkmal sinkt die Belastung an dem Druckkamm 7 und ermöglicht höhere Axialkräfte, benötigt jedoch mehr axialen Bauraum. Es ist möglich, die Zentrierung einseitig vorzunehmen. Diese Lösung kann beim Vorliegen einer
Vorzugsdrehmomentrichtung eine günstigere Baugröße ermöglichen.
In Figur 6 ist eine zweite Ausführung der Verdrehsicherung dargestellt. Bei dieser
Ausführung weist das erste Stirnrad 3 eine Wellenaufnahme bzw. Wellendurchführung auf, wobei das erste Stirnrad 3 eine radiale Durchgangsbohrung 20 zur Aufnahme eines Stiftes 21 als Sperrelement aufweist, dessen Länge derart bemessen ist, dass der Stift 21 nach der Montage des Stirnrades 3 auf einer Welle als Arretierung in der Sperrposition vorgesehen ist. Hierzu wird der Stift 21 durch die Welle von einem radial inneren Bereich zu einem radial äußeren Bereich des ersten Stirnrades 3 in die Sperrposition bewegt. Bei der zweiten Ausführung wird der Stift 21 von radial innen in das erste Stirnrad 3 eingefügt. Nachdem das erste Stirnrad 3 auf der Welle montiert ist, wird der Stift 21 durch die Welle formschlüssig gegen das Herausfallen nach innen gesichert. Der Stift 21 kann auch anderweitig kraft-, form- oder stoffschlüssig gesichert werden. Die Durchgangsbohrung 20 zur Aufnahme der Verdrehsicherung verläuft von einem radial inneren Bereich zu einem radial äußeren Bereich durch das erste Stirnrad 3 senkrecht bezogen auf eine Dreh- bzw. Längsachse des ersten Stirnrades 3
In Figur 7 und 8 ist eine dritte Ausführung der Verdrehsicherung gezeigt, bei der wieder eine Durchgangsbohrung 20 zur Aufnahme eines Stiftes 21 als Sperrelement vorgesehen ist. Jedoch erfolgt der Formschluss radial innen im Unterschied zur zweiten Ausführung durch ein Lager 22. Der Stift 21 wird von radial innen nach radial außen in seine Sperrposition bewegt, nachdem der Druckkamm 7 seine endgültige Winkellage erreicht hat. Nach der Montage des Lagers 22 wird der Stift 21 A gesichert bzw. arretiert. Die Arretierung erfolgt über das Lager 22.
In Figur 9 und 10 ist eine vierte Ausführung der Verdrehsicherung darstellt, bei der wieder als Sperrelement ein in einer Radialbohrung 16 oder einer Durchgangsbohrung 20
vorgesehener Stift 21 verwendet wird, der als Arretierung zum Beispiel einen Sprengring 23 aufweist. Diese Ausführung ist besonders sinnvoll, wenn eine Sicherung gemäß Figuren 6 bzw. 7 und 8 nicht möglich ist, weil eine rotierende Welle oder ein anderes Bauteil im Inneren verläuft und die Wandstärke des ersten Stirnrades 3 nicht ausreicht, um eine Federlösung zu realisieren. Die Radialbohrung 16 bzw. die radiale Durchgangsbohrung 20 hat radial außen einen größeren Durchmesser als radial innen, zum Beispiel durch eine Nut oder Stufe.
Dadurch kann der Sprengring 23 mit seiner spreizenden Wirkung den Stift 21 gegen das Herausfallen nach radial innen sichern.
In Figur 1 1 ist eine fünfte Ausführung der Verdrehsicherung dargestellt, bei der als
Sperrelement ein in einer Durchgangsbohrung 20 A vorgesehener Stift 21 A vorgesehen ist, wobei der Durchgangsbohrung 20 A eine gegenüberliegende Vertiefung 24 zur Aufnahme eines Federelements 18A als Arretierung zugeordnet ist, welches den Stift 21 A in der Sperrposition vorspannt. Diese Ausführung bietet sich insbesondere dann an, wenn eine Verzahnung direkt auf einer Welle mit relativ geringem Durchmesser sitzt und sich im Inneren der Welle eine Bohrung, zum Beispiel zum Führen von Öl befindet. Die Grundidee entspricht der ersten Ausführung. Der Unterschied besteht darin, dass sich das
Federelement 18A auf der gegenüberliegenden Seite direkt oder wie abgebildet in einer Vertiefung 24 abstützt. Figur 12 zeigt beispielhaft eine sechste Ausführung der Verdrehsicherung, bei der die Radialbohrung 16 oder Durchgangsbohrung 20, 20 A in einem vorbestimmten Winkel schräg von einem radial inneren Bereich zu einem radial äußeren Bereich in dem ersten Stirnrad 3 angeordnet ist. Diese Ausführung bietet sich insbesondere an, wenn eine Federlösung, beispielsweise wegen zu geringem radialem Bauraum ausscheidet und eine
Sprengringlösung nicht zulässig ist, da nach innen keine Durchgangsbohrung 20, 20 A vorliegen darf. Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn im Inneren ein Öldruck vorliegt oder, wie abgebildet, eine Wälzlagerlaufbahn vorgesehen ist. Abweichend zu den bisherigen Lösungen wird die Verdrehsicherung von schräg innen nach radial außen hin montiert. Unabhängig davon ist bei dieser Ausführung die Verdrehsicherung als Madenschraube 25 ausgeführt. Auch eine andere der bisher gezeigten Ausführungen kann hier Verwendung finden. Ebenso kann eine als Schraube ausgeführte Verdrehsicherung auch bei reiner Radialmontage eingesetzt werden.
Bezuaszeichen Verzahnungsanordnung
Getriebe
erstes Stirnrad bzw. Zahnrad
zweites Stirnrad bzw. Zahnrad
Verzahnung des ersten Stirnrades
Verzahnung des zweiten Stirnrades
Druckkamm
Laufbahn
Laufbahn
Innenverzahnung
Nut des ersten Stirnrades
Zentrierdurchmesser
Kopfkreisdurchmesser der Innenverzahnung Anlageflächen des zweiten Stirnrades
Ausnehmung des zweiten Stirnrades
Radialbohrung
Hülse
,18AFederelement
radialer Abstand
,20Aradial Durchgangsbohrung
,21 AStift
Lager
Sprengring
Vertiefung
Madenschraube

Claims

Patentansprüche
1. Verzahnungsanordnung (1 ) umfassend zumindest ein erstes schrägverzahntes
Stirnrad (3), ein zweites schrägverzahntes Stirnrad (4), welche eine gemeinsame
Laufverzahnung bilden, und zumindest einen Druckkamm (7) mit zwei Laufbahnen (8, 9) zum beidseitigen Axialkraftausgleich im Bereich der Laufverzahnung, wobei der ringförmige Druckkamm (7) mit einer Innenverzahnung (10) ausgeführt ist, die im montierten Zustand in einer die Verzahnung (5) des ersten Stirnrades (3) unterbrechenden umlaufenden Nut (11 ) abgestützt ist, und wobei dem Druckkamm (7) zumindest eine Verdrehsicherung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung derart ausgeführt ist, dass die Verdrehsicherung von einem radial inneren Bereich zu einem radial äußeren Bereich des ersten Stirnrades (3) in eine Sperrposition bewegbar ist.
2. Verzahnungsanordnung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Verdrehsicherung in der Sperrposition aus dem Nutgrund der Nut (1 1 ) des ersten
Stirnrades (3) radial nach außen in die Innenverzahnung (10) des Druckkammes (7) sperrend eingreift.
3. Verzahnungsanordnung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung zumindest ein Sperrelement und zumindest eine Arretierung zum Halten des Sperrelementes in der Sperrposition umfasst.
4. Verzahnungsanordnung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der Verdrehsicherung zumindest eine
Radialbohrung (16) oder zumindest eine Durchgangsbohrung (20, 20A) bezogen auf die Längsachse des ersten Stirnrades (3) senkrecht oder in einem vorbestimmten Winkel schräg von dem radial inneren Bereich zum radial äußeren Bereich in dem ersten Stirnrad (3) angeordnet ist.
5. Verzahnungsanordnung (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als
Sperrelement eine in der Radialbohrung (16) des ersten Stirnrades (3) angeordnete Hülse (17) oder ein in der Radialbohrung (16) des ersten Stirnrades (3) angeordneter Stift (21 ) vorgesehen ist, die oder der über ein Federelement (18) als Arretierung radial nach außen in die Sperrposition bewegbar sind.
6. Verzahnungsanordnung (1 ) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stirnrad (3) eine Wellen- oder Lageraufnahme aufweist, wobei das erste Stirnrad (3) die radiale Durchgangsbohrung (20) zur Aufnahme eines Stiftes (21 ) als Sperrelement aufweist, dessen Länge derart bemessen ist, dass der Stift (21 ) nach der Montage des ersten Stirnrades (3) auf einer Welle oder auf einem Lager (22) durch Formschluss mit der Welle oder dem Lager als Arretierung in der Sperrposition vorgesehen ist.
7. Verzahnungsanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Sperrelement ein in der Radialbohrung (16) oder der Durchgangsbohrung (20A) vorgesehener Stift (21A) vorgesehen ist, der als Arretierung einen Sprengring (23) aufweist.
8. Verzahnungsanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Sperrelement ein in der Durchgangsbohrung (20A) vorgesehener Stift (21 A) vorgesehen ist, wobei der Durchgangsbohrung (20A) eine gegenüberliegende Vertiefung (24) zur Aufnahme eines Federelements (18A) als Arretierung zugeordnet ist, welches den Stift (21A) in der Sperrposition vorspannt.
9. Verzahnungsanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sperrposition des Sperrelements ein vorbestimmter radialer Abstand (19) zwischen dem dem Druckkamm (7) zugewandten Ende des Sperrelements und dem Fußkreis der Innenverzahnung (10) des Druckkammes (7) vorgesehen ist.
10. Verzahnungsanordnung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere über den Umfang des Druckkammes (7) verteilt angeordnete Verdrehsicherungen vorgesehen sind.
11. Getriebe (2) eines Fahrzeuges mit zumindest einer Verzahnungsanordnung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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