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Dokumentenidentifikation DE102006028181A1 20.12.2007
Titel Zahnradsatz für ein Getriebe
Anmelder Sterki AG, Wolfhausen, CH
Erfinder Sterki, Arnold, Rapperswil, CH
Vertreter Dr. Weiss, Brecht, Arat, 78234 Engen
DE-Anmeldedatum 16.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006028181
Offenlegungstag 20.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.12.2007
IPC-Hauptklasse F16H 55/18(2006.01)A, F, I, 20060616, B, H, DE
Zusammenfassung Bei einem Zahnradsatz für ein Getriebe, insbesondere für ein Getriebe mit einem PTO(Power-Take-Off)-Zusatz, wobei zumindest zwei Zahnräder (6, 10) aneinander liegen und die Zahnräder (6, 10) relativ zueinander verdrehbar sind und wobei beide Zahnräder (6, 10) Ausnehmungen (8.1-8.3; 11.1-11.3) aufweisen, die miteinander einen Aufnahmeraum für ein Stellglied (1) ausbilden, soll das Stellglied (1) in dem Aufnahmeraum radial bewegbar sein und die Ausnehmungen (8.1-8.3; 11.1-11.3) eine unterschiedliche Form aufweisen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Zahnradsatz für ein Getriebe, insbesondere für ein Getriebe mit einem PTO (Power-Take-Off) Zusatz, wobei zumindest zwei Zahnräder aneinander liegen und die Zahnräder relativ zueinander verdrehbar sind und wobei beide Zahnräder Ausnehmungen aufweisen, die miteinander einen Aufnahmeraum für ein Stellglied ausbilden.

Stand der Technik

Derartige PTO-Einrichtungen werden häufig in Lastkraftwagen benutzt, bei denen hydraulische Vorrichtungen betrieben werden müssen, die einen erheblichen Kraftaufwand benötigen. Die PTO's werden bspw. an ein Getriebe angesetzt und dann in Tätigkeit gesetzt, wenn bspw. eine hydraulische Pumpe angetrieben werden soll. Verwiesen wird hier insbesondere auf die US 5,542,306, in der sich mehrere Ausführungen zur PTO-Einrichtungen finden.

Wesentlicher Bestandteil eines PTO's sind zwei Zahnräder, welche eine Drehbewegung aus einem Getriebe auf bspw. eine Drehwelle einer Pumpe übersetzen. Zu diesem Zweck greifen die Zahnräder in entsprechende Zahnungen des Getriebes bzw. der Pumpenwelle ein. Verständlicherweise gibt es dabei häufig auch ein Spiel in den Eingriffen, insbesondere bei kritischen Drehzahlen von ungefähr 500 bis 600 U/min, wobei es zu einer erheblichen Geräuschentwicklung kommt. Gleichzeitig ist damit auch ein höherer Verschleiss der Zahnräder verbunden.

Ein Zahnradsatz der o.g. Art ist aus der DE 103 13 992 A1 bekannt. Dort stützen sich die Zahnräder über zumindest einen Kraftspeicher gegeneinander ab, wobei die Kraftspeicher in tangentialen Bohrungen angeordnet sind. In der Praxis hat sich dieser Zahnradsatz wohl bewährt, gibt jedoch bei bestimmten Umdrehungen Geräusche von sich, d.h., der Getriebe heult. Dies ist unerwünscht.

Aufgabe

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zahnradsatz der o.g. Art so zu verbessern, dass auf der einen Seite seine Funktionsfähigkeit nicht beeinträchtigt, auf der anderen Seite die Geräuschentwicklung nicht erhöht wird.

Lösung der Aufgabe

Zur Lösung der Aufgabe führt, dass das Stellglied in dem Aufnahmeraum radial bewegbar ist und die Ausnehmungen eine unterschiedliche Form aufweisen.

Durch diese Anordnung wird ein Formschluss zwischen den Zahnrädern über das Stellglied gewährleistet, welcher bewirkt, dass die Zahnräder zueinander je nach Wunsch bzw. nach notwendigem Ausgleich von Zahnradspiel verspannt werden, ohne dass es zu einer Geräuschentwicklung kommt. Das Stellglied soll in dem Aufnahmeraum so geführt sein, dass es immer in Kontakt mit Wänden der Ausnehmungen ist.

Damit ein Verspannen, d.h., ein Drehen von zumindest einem der Zahnräder erfolgt, kann zum Beispiel eine Breite der beiden Ausnehmungen quer zur radialen Ausrichtung unterschiedlich sein. Das Stellglied wird dann in einer Ausnehmung radial nach aussen geführt, nimmt aber bei dieser radialen Bewegung das andere Zahnrad mit, so dass es zu einem Verdrehen kommt.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung soll eine Ausnehmung etwa elliptisch geformt sein, wobei ihre Hauptachse im Zahnrad radial bzw. entlang einem Radius verläuft. Damit sich bspw. ein Sockel eines Stellgliedes in dieser Ausnehmung bewegen kann, ist es ratsam, die beiden Seitenwände der Ellipse, die normalerweise die Nebenscheitel ausbilden, zumindest teilweise parallel verlaufend auszuformen. Die Seitenwände halten dann einen Abstand voneinander ein, der geringfügig über der Breite dieses Sockels des Stellgliedes liegt.

Die andere Ausnehmung, die sich in dem anderen Zahnrad befindet, ist nur im weitesten Sinne elliptisch geformt und besitzt eine Nebenachse, welche eine geringere Länge als die Nebenachse der ersten Ausnehmung aufweist. Das bedeutet, dass sich die erste Ausnehmung über die zweite Ausnehmung hinaus erstreckt.

Des weiteren soll die Hauptachse dieser anderen Ausnehmung in einem Winkel zu einem Radius des Zahnrades verlaufen. Das bedeutet, dass diese Ausnehmung schräg angestellt ist, wobei die beiden Seitenwände der im weitesten Sinne elliptischen anderen Ausnehmung, die normalerweise die Nebenscheitel ausbilden, ebenfalls zumindest teilweise parallel verlaufen und im Winkel zu dem Radius angestellt sind.

Da, wie oben erwähnt, das Stellglied eine Länge aufweist, die geringer als die Länge der Ausnehmungen ist, kann sich das Stellglied, welches bevorzugt aus dem oben erwähnten Sockel und einem Gleitstein besteht, radial entlang von diesen Ausnehmungen bewegen. Der Sockel besitzt somit einen Umfang, der in etwa dem Umfang der ersten elliptischen Ausnehmung entspricht, jedoch eine kürzere Länge der radialen Hauptachse aufweist als die Länge dieser Ausnehmung.

Der Gleitstein dagegen soll ebenfalls in einem Winkel zum Radius angestellt sein und eine Gleitfläche aufweisen, die mit einer der Seitenwände der anderen Ausnehmung zusammenwirkt. Wird das Stellglied in Folge der Fliehkraft des sich mit hoher Geschwindigkeit drehenden Radsatzes nach aussen gedrückt, so gleitet diese Gleitfläche auch an der schräg gestellten Seitenwand der anderen Ausnehmung entlang und drückt diese um einen Mittelpunkt des Radsatzes, so dass dieses Zahnrad gegenüber dem anderen Zahnrad gedreht wird.

Bevorzugt soll das Stellglied aus Sockel und Gleitstein einstückig ausgebildet sein und aus einem verschleissfesten Werkstoff, wie bspw. Metall oder Keramik bestehen.

Ferner ist vorgesehen, dass sich das Stellglied über zumindest einen Kraftspeicher in einer der Ausnehmungen abstützt. Dieser Kraftspeicher wirkt entgegen der Fliehkraft des Stellgliedes, so dass es bei einer Verringerung der Umdrehung des Zahnradsatzes das Stellglied wieder in seine Ausgangslage zurückbringt.

Figurenbeschreibung

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

1 eine Seitenansicht eines Stellgliedes für einen erfindungsgemässen Radsatzes;

2 eine Draufsicht auf das Stellglied gemäss 1;

3 eine Draufsicht auf ein Grundrad eines erfindungsgemässen Zahnradsatzes;

4 einen Schnitt durch 3 entlang Linie IV-IV;

5 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemässes Spannrad;

6 einen Schnitt durch das Spannrad gemäss 5 entlang Linie VI-VI;

7 einen teilweise dargestellten Ausschnitt aus einem erfindungsgemässen Zahnradsatz;

8 eine Draufsicht auf den Ausschnitt des Zahnradsatzes gemäss 7 in einer weiteren Gebrauchslage.

In den 1 und 2 ist ein Stellglied 1 gezeigt, welches aus einem Sockel 2 und einem Gleitstein 3 besteht. Beide sind einstückig miteinander verbunden und bspw. aus Metall hergestellt. Denkbar ist hier aber auch anderes Material, wie insbesondere Keramik.

Der Sockel 2 weist eine Breite b auf und besitzt eine Hauptachse A der Länge l. Der Gleitstein 3 ist dagegen mit einer geringeren Breite ausgebildet, was durch einen Rücksprung 4 erfolgt. Hierdurch wird eine Gleitfläche 5 ausgebildet, die in einem Winkel w zu der Hauptachse A verläuft.

In 3 ist eine Draufsicht auf ein Grundrad 6 gezeigt, welches eine Umfangsverzahnung besitzt, von der nur ein Zahn 7 angedeutet ist. In dieses Grundrad 6 sind drei Ausnehmungen 8.1, 8.2 und 8.3 eingeformt, welche identisch ausgebildet sind und um jeweils 120° zueinander versetzt liegen. Jede Ausnehmung 8.1 bis 8.3 weist eine elliptische Form auf mit einer Breite b1 und einer Länge l1. Eine Hauptachse A1 verläuft dabei in Richtung eines Radius R, der radial von einem Mittelpunkt M des Grundrades 6 nach aussen verläuft. Zwei ebenfalls radial verlaufende Seitenwände 9.1 und 9.2 der Ausnehmungen 8.1 bis 8.2 verlaufen zumindest einen Teil parallel zueinander und etwa parallel zum Radius R.

Ein in den 5 und 6 dargestelltes Spannrad 10 besitzt ebenfalls drei Ausnehmungen 11.1 bis 11.3, die wiederum identisch ausgebildet und um 120° zueinander versetzt angeordnet sind. Jede dieser Ausnehmungen 11.1 bis 11.3 besitzt eine im weitesten Sinne elliptische Form, wobei jedoch eine Breite b2 geringer ist als die Breite b1 der Ausnehmungen 8.1 bis 8.3. Eine Länge l2 entspricht dagegen in etwa der Länge l1 der Ausnehmungen 8.1 bis 8.3.

Wesentlich ist dabei, dass ein Hauptachse A2 in einem Winkel b1 zu dem Radius R verläuft. Ebenfalls in einem Winkel zu dem Radius R verlaufen die beiden Seitenwände 12.1 und 12.2.

Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung wird anhand der 7 und 8 näher erläutert. Dabei ist erkennbar, dass sich die Ausnehmung 8 des Grundrades 6 unterhalb, aber im Bereich der Ausnehmung 11 des Spannrades 10 befindet. Das Stellglied 1 sitzt mit seinem Sockel 2 in der elliptischen Ausnehmung 8. Da jedoch seine Länge l geringer ist als die Länge l1 der Ausnehmung 8, kann sich das Stellglied 1 in Richtung des Doppelpfeils 13 der Ausnehmung 8 radial bewegen.

Das Stellglied 1 greift mit dem Gleitstein 3 in die andere Ausnehmung 11 ein, wobei die Gleitfläche 5 des Gleitsteins 3 an einer schräg gestellten Seitenwand 12.1 der Ausnehmung 11 anliegt.

Wird jetzt der Zahnradsatz 6/10 in Drehbewegung versetzt, drückt das Stellglied 1 unter der Wirkung der Fliehkraft nach aussen. Wiegt bspw. das Stellglied 5 g, so erhöht dieses Gewicht durch die Fliehkraft bei etwa 4000 Umdrehungen des Zahnradsatzes auf etwa 100 kg. Unter diesem Gewicht drückt das Stellglied 1 auch beim radialen Auswärtsgleiten mit der Gleitfläche 5 gegen die Seitenwand 12.1 des Spannrades 10. Gleichzeitig rutscht der Sockel 2 in der Ausnehmung 8 radial nach aussen, so dass das Spannrad 10 relativ zum Grundrad 6 um ein Mass verdreht wird. Hierdurch findet ein Versatz des punktiert angedeuteten Zahnes 7.1 des Spannrades 10 gegenüber dem Zahn 7 des Grundrades 6 statt. Hierdurch wird ein mögliches Spiel bei einem Zahnradgetriebe ausgeglichen. Der Versatz erfolgt um den Winkel w2.

Sobald die Umdrehungszahl des Zahnradsatzes reduziert wird, sollte auch das Stellglied 1 wieder in seine Ausgangslage zurückgelangen. Dies geschieht bevorzugt unter dem Druck einer nicht näher gezeigten Schraubenfeder, die in ein gestrichelt angedeutetes Sackloch 14 in dem Stellglied 1 und dort bevorzugt in dem Sockel 2 eingesetzt ist.

Ein wesentlicher Parameter der vorliegenden Erfindung ist der Winkel w1 bzw. w, mit dem/denen die Gleitfläche 5 bzw. die Hauptachse A2 der Ausnehmung 11 gegenüber dem Radius R angestellt ist. Je grösser dieser Winkel gewählt wird, umso weniger Druck kann auf das Spannrad ausgeübt werden.


Anspruch[de]
Zahnradsatz für ein Getriebe, insbesondere für ein Getriebe mit einem PTO (Power-Take-Off) Zusatz, wobei zumindest zwei Zahnräder (6, 10) aneinander liegen und die Zahnräder (6, 10) relativ zueinander verdrehbar sind und wobei beide Zahnräder (6, 10) Ausnehmungen (8.1-8.3; 11.1-11.3) aufweisen, die miteinander einen Aufnahmeraum für ein Stellglied (1) ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (1) in dem Aufnahmeraum radial bewegbar ist und die Ausnehmungen (8.1-8.3; 11.1-11.3) eine unterschiedliche Form aufweisen. Zahnradsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (b1, b2) der Ausnehmungen (8.1-8.3; 11.1-11.3) quer zur radialen Ausrichtung unterschiedlich ist. Zahnradsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, eine radiale Länge (l1, l2) der Ausnehmungen (8.1-8.3; 11.1-11.3) etwa gleich ist. Zahnradsatz nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Ausnehmung (8.1-8.3) etwa elliptisch geformt ist, wobei die Hauptachse (A1) im Zahnrad (6) radial verläuft. Zahnradsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Seitenwände (9.1, 9.2) der Ellipse, die normalerweise die Nebenscheitel ausbilden, zumindest teilweise parallel verlaufen. Zahnradsatz nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Ausnehmung (11.1-11.3) nur im weitesten Sinne elliptisch geformt und eine Nebenachse mit einer geringeren Länge als die Nebenachse der ersten Ausnehmung (8.1-8.3) aufweist. Zahnradsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hauptachse (A2) der anderen Ausnehmung (11.1-11.3) in einem Winkel (w1) zu einem Radius (R) des Zahnrades (10) verläuft. Zahnradsatz nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Seitenwände (12.1, 12.2) der im weitesten Sinne elliptischen anderen Ausnehmung (11.1-11.3), die normalerweise die Nebenscheitel ausbilden, zumindest teilweise parallel verlaufen und im Winkel (w1) zu dem Radius (R) verlaufen. Zahnradsatz nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (1) eine Länge (l) aufweist, die geringer als die Länge (l1, l2) der Ausnehmungen (8.1-8.3; 11.1-11.3) ist. Zahnradsatz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, das Stellglied (1) einen Sockel (2) und einen Gleitstein (3) aufweist. Zahnradsatz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (2) einen Umfang aufweist, der in etwa dem Umfang der ersten elliptischen Ausnehmung (8.1-8.3), jedoch mit einer kürzeren Länge (l) der radialen Hauptachse (A), entspricht. Zahnradsatz nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitstein (3) eine in einem Winkel (w) zum Radius (R) angestellte Gleitfläche (5) aufweist, die mit einer der Seitenwände (12.1) der anderen Ausnehmung (11.1-11.3) zusammenwirkt. Zahnradsatz nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Sockel (2) und Gleitstein (3) einstückig ausgebildet sind. Zahnradsatz nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Stellglied (1) über zumindest einen Kraftspeicher in einer Ausnehmung (8.1-8.3; 11.1-11.3) abstützt. Zahnradsatz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftspeicher gegen die Fliehkraft auf das Stellglied (1) wirkt.






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