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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radsatz mit einem ersten und zweiten Zahnrad, deren Verzahnungen miteinander in Eingriff stehen, und mit einem Antirasselzahnrad, das koaxial zu dem ersten Zahnrad angeordnet ist und dessen Antirasselverzahnung mit der Verzahnung des zweiten Zahnrades in Eingriff steht, wobei das Antirasselzahnrad eine erstes Teilrad mit einer ersten Teilverzahnung und ein zweites Teilrad mit einer zweiten Teilverzahnung aufweist und wobei die erste und die zweite Teilverzahnung die Antirasselverzahnung bilden.
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Radsätze der oben beschriebenen Art werden beispielsweise in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen eingebaut, beispielsweise in Stufengetrieben, in Antrieben von Nebenaggregate etc.
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Eines der Hauptprobleme bei derartigen mechanischen Bauteilpaarungen ist das sogenannte Rasselphänomen. Dieses tritt hauptsächlich aufgrund von Schwingungsanregungen im Antriebsstrang auf, die beispielsweise von einem Antriebsmotor wie einem Verbrennungsmotor des Antriebsstranges erzeugt werden. Das Rasseln entsteht dadurch, dass sich aufgrund der Schwingungsanregung das antreibende Bauteil verzögert, das angetriebene Bauteil sich aber mit einer eingeprägten Umlaufbewegung weiterdreht und nur durch Reibungs- und Schleppmomenteffekte verzögert wird. Dabei löst sich das angetriebene Zahnrad von einer Zugflanke des Antriebszahnrades, um zur Schubflanke des Antriebszahnrades hin zu schwingen und ggf. dort anzustoßen.
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Zur Verringerung derartiger Geräusche gibt es mehrere Ansätze. Zum einen können aktive getriebeexteme Maßnahmen vorgesehen werden, beispielsweise in Form von Zweimassenschwungrädern. Eine weitere Möglichkeit sind passive getriebeexterne Maßnahmen.
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Als getriebeinterne Maßnahme ist es bekannt, einem der Zahnräder ein Antirasselzahnrad zuzuordnen, das mit der Verzahnung des anderen Zahnrades in Eingriff steht. Hierbei ist es auch bekannt, das Antirasselzahnrad durch ein erstes Teilrad und ein zweites Teilrad zu bilden, deren Teilverzahnungen die Antirasselverzahnung bilden. Dabei ist es bekannt, die Teilräder in Umfangsrichtung gegeneinander zu verspannen. Alternativ ist es auch bekannt, die Teilräder in Umfangsrichtung fest bzw. starr miteinander zu verbinden. Einer der Hauptnachteile derartiger Radsätze liegt darin, dass diese Art von Scherenrad-Antirasselzahnrädern relativ bauraumintensiv sind. Zum anderen kann es im Betrieb derartiger Radsätze dazu kommen, dass sich eines oder beide Teilräder durch die resultierenden Kräfte schief stellen. Hierdurch kann es zu punkt- bzw. linienförmigen Berührungen zwischen einem der Teilräder und dem zweiten Zahnrad kommen (sogenannte Kantenträger). Hieraus können sich sogenannte Heulgeräusche ergeben.
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Ferner ist es bei Scheren-Antirasselzahnrädern, die in Umfangsrichtung gegeneinander verspannt sind, denkbar, dass diese bei Lastwechseln zwischen erstem und zweitem Zahnrad ebenfalls in eine Relativschwingungsbewegung geraten (die Scherenräder können sich aufspannen), was ebenfalls zu Störgeräuschen führen kann.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Radsatz anzugeben, der wenig Bauraum benötigt und möglichst geringe Geräusche verursacht.
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Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Radsatz gemäß einem ersten Aspekt dadurch gelöst, dass die erste und die zweite Teilverzahnung in einer Radialebene angeordnet sind.
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Hierdurch kann das Scheren-Antirasselzahnrad zum Einen seine Antirasselwirkung erzielen. Dadurch, dass die Teilverzahnungen in einer Radialebene angeordnet sind, wird zudem in axialer Richtung weniger Bauraum benötigt. Ferner können Schiefstellungen der Teilräder vermieden werden, so dass Heulgeräusche verringert werden.
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Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
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Generell ist es möglich, dass jedes der Teilräder nur die halbe Zahnzahl aufweist, wobei die Gesamtanzahl der Zähne des ersten und des zweiten Teilrades gleich jener des ersten Zahnrades ist.
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Dabei ist anzumerken, dass es generell bevorzugt ist, wenn die Zahnzahl des Antirasselzahnrades gleich jener des ersten Zahnrades ist, so dass ständige Verspannungen aufgrund unterschiedlicher Zahnzahlen vermieden werden.
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Von besonderem Vorzug ist es, wenn die erste Teilverzahnung durch erste Zahnhälften gebildet ist und wenn die zweite Teilverzahnung durch zweite Zahnhälfte gebildet ist, wobei sich die ersten und die zweiten Zahnhälften jeweils zu einem Gesamtzahn der Antirasselverzahnung zusammensetzen.
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Hierdurch ist es möglich, dass beide Teilverzahnungen mit der Verzahnung des zweiten Zahnrades gleichzeitig in Eingriff stehen können, um einen hundertprozentigen Spielausgleich zu realisieren.
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Dabei ist es gemäß einer Ausführungsform bevorzugt, wenn das erste und das zweite Teilrad in Umfangsrichtung begrenzt beweglich zueinander gelagert sind.
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Hierdurch kann ein Spielausgleich zwischen der Antirasselverzahnung und der Verzahnung des zweiten Zahnrades unter allen Betriebszuständen realisiert werden.
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Dies gilt insbesondere dann, wenn bevorzugtermaßen das erste Teilrad und das zweite Teilrad in Umfangsrichtung gegeneinander verspannt sind, derart, dass Zahnflanken der ersten Teilverzahnung und Zahnflanken der zweiten Teilverzahnung in Anlage sind an gegenüberliegenden Zahnflanken der Verzahnung des zweiten Zahnrades.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind das erste Teilrad und das zweite Teilrad zumindest in Umfangsrichtung starr miteinander verbunden.
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Bei dieser Ausführungsform kann zumindest in bevorzugten Betriebspunkten des Radsatzes (bei bevorzugten Temperaturen etc.) ein 100%-iger Spielausgleich realisiert werden, ohne dass eine nennenswerte Verlustleistung auftritt.
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Insgesamt ist es ferner bevorzugt, wenn das erste Zahnrad eine Axialausnehmung aufweist, in der ein Nabenabschnitt jenes Teilrades aufgenommen ist, das benachbart zu dem ersten Zahnrad angeordnet ist.
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Hierdurch kann der axiale Bauraum noch weiter verringert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eines der Teilräder in Umfangsrichtung reib- und/oder kraftschlüssig mit dem ersten Zahnrad verbunden.
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Hierdurch kann vermieden werden, dass bei Lastwechselreaktionen ein Lösen der Antirasselverzahnung aus dem Eingriff mit der Verzahnung des zweiten Zahnrades auftreten kann.
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Dabei ist es bevorzugt, wenn bei einer Verspannung der Teilräder in Umfangsrichtung das Verspannmoment immer größer ist als das Koppelmoment zwischen dem Teilrad und dem ersten Zahnrad (also größer als das Reibmoment). Hierdurch kann gewährleistet werden, dass die Antirasselverzahnung auch bei Lastwechselreaktionen immer mit dem größeren Verspannmoment gegen über dem Reib- bzw. Kraftschlussmoment in der Zahnlücke des zweiten Zahnrades verspannt bleibt und hierdurch einen hundertprozentigen Spielausgleich sichert.
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Bei dieser Ausführungsform ist es besonders bevorzugt, wenn das eine Teilrad, das in Umfangsrichtung reib- und/oder kraftschlüssig mit dem ersten Zahnrad verbunden ist, radial an einer axial vorstehenden Nabe des ersten Zahnrades gelagert ist.
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Hierdurch kann ein Reib- bzw. Kraftschlusseingriff zwischen jenem Teilrad und dem ersten Zahnrad auf einfache Weise realisiert werden, beispielsweise zwischen einem Innenumfangsabschnitt des einen Teilrades und einem Außenumfangsabschnitt der Nabe.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn das andere Teilrad radial an dem einen Teilrad gelagert ist.
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Hierzu kann an dem einen Teilrad eine Nabenschulter vorgesehen sein, deren Außenumfang konzentrisch zu einem Innenumfang des anderen Teilrades angeordnet ist.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn das andere Teilrad, das nicht in Umfangsrichtung mit dem ersten Zahnrad reib- und/oder kraftschlüssig verbunden ist, in axialer Richtung zwischen dem einen Teilrad und dem ersten Zahnrad angeordnet ist.
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Hierdurch kann eine besonders kompakte Bauform eingerichtet werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die obigen Aufgabe bei dem eingangs genannten Radsatz dadurch gelöst, dass die Teilräder in einer ersten Umfangsrichtung gegeneinander verspannt sind und mittels einer mechanischen Fliehkraftregelungseinrichtung bei höheren Drehzahlen in die entgegengesetzte Umfangsrichtung bewegt werden.
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Durch diese Maßnahme kann erreicht werden, dass beispielsweise ab einer gezielt festzulegenden Drehzahl die Fliehkraftregelungseinrichtung die Teilräder so relativ zueinander bewegt werden, dass die gegenseitige Verspannung verringert oder aufgehoben wird. Hierdurch kann erreicht werden, dass beispielsweise ab der gezielt festzulegenden Drehzahl die Antirasselverzahnung nicht mehr an beiden gegenüberliegenden Zahnflanken der Verzahnung des zweiten Zahnrades anliegt. Mit anderen Worten endet die Momentenübertragung zwischen der Antirasselverzahnung und der Verzahnung des zweiten Zahnrades, so dass ab der gezielt festzulegenden Drehzahl die Verlustleistung verringert ist oder im Idealfall gleich Null ist.
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Durch die gegenseitige Verspannung werden die Teilräder vorzugsweise so verspannt, dass sich die Teilverzahnungen aufspreizen, um das Drehflankenspiel zu der Verzahnung des zweiten Zahnrades auszugleichen.
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Die Fliehkraftregelungseinrichtung wirkt so, dass dieser Zustand bei abnehmender Drehzahl wieder hergestellt wird, so dass bei niedrigeren Drehzahlen wieder eine Antirasselwirkung erzielt werden kann.
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Von besonderem Vorzug ist es dabei, wenn die Fliehkraftregelungseinrichtung durch eine offene Ringfeder gebildet ist, die an einem Ende an einem der Teilräder festgelegt ist und einen Andruckabschnitt aufweist, der an dem anderen Teilrad angreift.
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Die Ringfeder, die im Wesentlichen konzentrisch zu dem Antirasselzahnrad angeordnet ist, hat vorzugsweise die Eigenschaft, dass der Andruckabschnitt mit steigenden Drehzahlen in radialer Richtung aufgrund der Fliehkräfte nach außen gedrückt wird, um die Scherenanordnung aus den zwei Teilrädern zu schließen. Mit abnehmenden Drehzahlen kann die Ringfeder gleichzeitig als die Feder wirken, die die Teilräder in der ersten Umfangsrichtung gegeneinander verspannt, also die Schere wieder öffnet.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radsatzes in Explosionsdarstellung;
- 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radsatzes;
- 3 eine Teil-Längsschnittansicht durch den Radsatz der 2 im zusammengebauten Zustand;
- 4 eine Detailansicht der 3; 5 eine schematische Draufsicht in Längsrichtung auf den Zahneingriff zwischen der Antirasselverzahnung und der zweiten Verzahnung des Radsatzes der 2 bis 4;
- 6 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Fliehkraftregelungseinrichtung;
- 7 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radsatzes mit einer Ringfeder;
- 8 eine Längsschnittansicht durch den Radsatz der 7 im zusammengebauten Zustand; und
- 9 eine schematische Draufsicht in Längsrichtung auf dem Zahneingriff zwischen der Antirasselverzahnung und der zweiten Verzahnung des Radsatzes der 7 und 8.
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Aus dem eingangs genannten Dokument
DE 20 2008 010 745 U1 sind Radsätze mit einem Antirasselbauteil in Scherenanordnung bekannt. Die grundsätzlichen Erwägungen hinsichtlich der Vorteile und Funktionsweise derartiger Radsätze sind in diesem Dokument im Detail beschrieben, so dass auf dessen Offenbarung vorliegend vollumfänglich Bezug genommen wird. In
1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radsatzes generell mit
10 bezeichnet. Der Radsatz
10 weist ein erstes Zahnrad
12 und ein zweites Zahnrad
14 auf. Das erste Zahnrad
12 weist eine erste Verzahnung
16 auf, die mit einer Verzahnung
18 des zweiten Zahnrades
14 in Eingriff steht. Ferner weist der Radsatz
10 ein Antirasselzahnrad
20 auf.
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Das Antirasselzahnrad 20 ist gebildet durch ein erstes Teilrad 22 und ein zweites Teilrad 24. Das erste Teilrad 22 weist eine erste Teilverzahnung 26 auf, und das zweite Teilrad 24 weist eine Teilverzahnung 28 auf. In 1 sind die zwei Teilräder 22, 24 zum einen separat voneinander dargestellt, und zum anderen im zusammengebauten Zustand als Antirasselzahnrad 20, das an dem ersten Zahnrad 12 gelagert ist, und zwar konzentrisch zu einer Längsachse 32 des ersten Zahnrades 12.
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Die zwei Teilräder 22, 24 werden hierzu axial in einander gesteckt, derart, dass die erste Teilverzahnung 26 und die zweite Teilverzahnung 28 in einer gemeinsamen Radialebene 34 liegen. Im zusammengebauten Zustand sind die Teilräder 22, 24 an einer Nabe 36 des ersten Zahnrades 12 gelagert. Bei 38 sind schematisch Axialsicherungsmittel dargestellt.
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Um zu erreichen, dass die Teilverzahnungen 26, 28 in einer Radialebene 34 liegen, ist eines der zwei Teilräder 22, 24 so aufgebaut, dass es einen Nabenabschnitt 40 aufweist, der in axialer Richtung gegenüber der zugeordneten Teilverzahnung 28 versetzt ist. Das andere Teilrad 22 ist hingegen beispielsweise im Wesentlichen in einer Radialebene realisiert, derart, dass ein Nabenabschnitt hiervon radial mit der zugehörigen Teilverzahnung ausgerichtet ist. Im zusammengebauten Zustand liegen die Nabenabschnitte axial nebeneinander, und die Verzahnungen 26, 28 sind axial miteinander ausgerichtet bzw. liegen in der einen Radialebene 34.
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Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radsatzes 10 ist in den 2 bis 5 dargestellt. Dieser entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Radsatz 10 der 1. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In 2 ist zu erkennen, dass an den Teilrädern 22, 24 Federausnehmungen 42 vorgesehen sein können. In die Federausnehmungen 42 können Federn eingesetzt werden, mittels derer die Teilräder 22, 24 in Umfangsrichtung gegeneinander verspannt werden können. Die Verspannrichtung ist dabei vorzugsweise so, dass im Zahneingriff zwischen der insgesamt gebildeten Antirasselverzahnung 30 und der Verzahnung 18 des zweiten Zahnrades 14 ein hundertprozentiger Spielausgleich realisiert wird.
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Ferner ist in 2 zu erkennen, dass das erste Zahnrad 12 auf der axialen Seite der Nabe 36 eine Axialausnehmung 44 aufweist. Die Axialausnehmung 44 ist dazu ausgelegt, den Nabenabschnitt 40 des zweiten Teilrades 24 aufzunehmen, so dass in axialer Richtung eine Bauraumersparnis realisiert wird. Ferner kann hierdurch erreicht werden, dass die Antirasselverzahnung 30 und die Verzahnung 16 des ersten Zahnrades 12 axial unmittelbar benachbart zueinander liegen, d.h. im Wesentlichen ohne Zwischenraum, wie er beispielsweise in 1 dargestellt ist.
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4 zeigt eine Schnittansicht des Radsatzes 10 der 2 im zusammengebauten Zustand. Man erkennt, dass der Nabenabschnitt 40 innerhalb der Axialausnehmung 44 angeordnet ist. Ferner ist zu erkennen, dass der Übergang zwischen dem Nabenabschnitt 40 und der zugeordneten Teilverzahnung des zweiten Teilrades 24 abgeschrägt ist. Ferner ist in 3 schematisch ein Federpaket 45 dargestellt, mittels dessen die zwei Teilräder 22, 24 in Umfangsrichtung gegeneinander verspannt sind.
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Das erste Teilrad 22 ist an seinem Innenumfang an der Nabe 36 gelagert. Das erste Teilrad 22 weist ferner eine Nabenschulter 46 auf, die hin zu dem ersten Zahnrad 12 ausgerichtet ist. Das zweite Teilrad 24 ist am Außenumfang der Nabenschulter 46 gelagert. 4 zeigt eine Detailansicht der 3, in der die oben beschriebenen Merkmale noch deutlicher zu erkennen sind.
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Insbesondere ist zu erkennen, dass das zweite Teilrad 24 am Übergang von dem Nabenabschnitt 40 hin zu der zugehörigen Teilverzahnung 28 abgeschrägt sein kann, um den zur Verfügung stehenden Bauraum gut ausnutzen zu können.
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In 4 ist bei 48 ferner ein Reibeingriff zwischen einem Innenumfang des ersten Teilrades 22 und einem Außenumfang der Nabe 36 des ersten Zahnrades 12 dargestellt. Durch den Reibeingriff 48 kann eine kraft- und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Teilrad 22 und dem ersten Zahnrad 12 eingerichtet werden.
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Bei 48' ist ein alternativer oder zusätzlicher Reibeingriff dargestellt, der zwischen einer Radialfläche des ersten Teilrades 22 und einer entsprechenden Radialfläche des ersten Zahnrades 12 eingerichtet ist. Bei dieser Ausführungsform ist es auch möglich, das erste Teilrad 22 in axialer Richtung in Richtung des Reibeingriffes 48' anzudrücken, beispielsweise mittels einer Ringtellerfeder oder dergleichen.
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In 3 und 4 ist aus Übersichtlichkeitsgründen eine Axialsicherung nicht dargestellt.
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In 4 ist ferner schematisch ein Bolzen dargestellt, mittels dessen das erste Teilrad 22 und das zweite Teilrad 24 zumindest in Umfangsrichtung starr miteinander verbunden sein können. Diese Ausführungsform ist alternativ zu jener Ausführungsform realisierbar, bei der die Teilräder 22, 24 in Umfangsrichtung gegeneinander verspannt sind.
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In 5 ist gezeigt, dass die erste Teilverzahnung 26 aus einer Mehrzahl von ersten Zahnhälften 52 besteht. Die zweite Teilverzahnung 28 besteht aus einer entsprechenden Mehrzahl von zweiten Zahnhälften 54. Eine Zahnhälfte 52 und eine Zahnhälfte 54 bilden jeweils einen Gesamtzahn 56.
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In 5 ist ferner die Umfangsrichtung 58 des Antirasselzahnrades 20 dargestellt. Ferner ist bei 60 gezeigt, dass durch die Wirkung der Federpakete 45 die Zahnhälften 52, 54 in einer ersten Umfangsrichtung 58 voneinander weggedrückt werden. Hierdurch wird erreicht, dass im Bereich des Zahneingriffs zwischen der Antirasselverzahnung 30 und der Verzahnung 18 des zweiten Zahnrades 14 ein hundertprozentiger Spielausgleich erzielt wird. In 5 ist eine erste Zahnflanke der Verzahnung 18 bei 62 gezeigt, und eine gegenüberliegende Zahnflanke der Verzahnung 18 ist bei 64 gezeigt. Eine Zahnflanke 66 einer ersten Zahnhälfte 52 liegt an der zweiten Zahnflanke 64 an. Eine Zahnflanke 68 der zweiten Zahnhälfte 54 liegt an der ersten Zahnflanke 62 an.
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In 6 ist schematisch eine weitere Ausführungsform eines Radsatzes 10 dargestellt, der hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell den oben beschriebenen Radsätzen entsprechen kann. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
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In 6 ist schematisch eine Feder 45 dargestellt, die das erste Teilrad 22 und das zweite Teilrad 24 in der ersten Umfangsrichtung 58 gegeneinander verspannt, derart, dass die Zahnhälften 52, 54 eines Zahnes 56 voneinander weggedrückt werden, um einen 100%-igen Spielausgleich zu der Verzahnung 18 des zweiten Zahnrades 14 zu erzielen.
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Ferner weist der Radsatz 10 eine schematisch angedeutete Fliehkraftregelungseinrichtung 70 auf. Die Fliehkraftregelungseinrichtung 70 weist eine Masse 72 auf, die beispielsweise an dem ersten Teilrad 22 festgelegt ist, wie es gestrichelt schematisch dargestellt ist. Bei niedrigen Drehzahlen hat diese Masse 72 im Wesentlichen keinen Einfluss auf die Antirasselwirkung. Bei höheren Drehzahlen wird die Masse 72 jedoch in radialer Richtung nach außen gedrückt, und zwar durch eine schematisch angedeutete Fliehkraft 73. Die Masse 72, die beispielsweise abgerundet oder kugelförmig sein kann, liegt an einer Schräge 74 des zweiten Teilrades 24 an, wobei die Schräge 74 so ausgerichtet ist, dass die durch die Fliehkraft 73 radial nach außen strebende Masse 72 das zweite Teilrad 24 entgegen der Wirkung der Feder 45 hin zu dem ersten Teilrad 22 bewegt, um auf diese Weise die Schere zu schließen. Mit anderen Worten wird durch die Fliehkraftregelungseinrichtung 70 eine ab einer vorbestimmten Drehzahl wirkende Kraft erzeugt, die in einer zweiten Umfangsrichtung 76 wirkt, die entgegengesetzt ist zu der ersten Umfangsrichtung 58.
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In den 7 bis 9 ist eine weitere Ausführungsform eines Radsatzes 10 gezeigt, der hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der oben beschriebenen Ausführungsform der 6 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugsziffern gekennzeichnet.
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Der Radsatz weist zum einen eine Ringspreizfeder 80 auf, die an einem ersten Ende 82 mittels eines Bolzens 84 oder dergleichen mit dem zweiten Teilrad 24 in Umfangsrichtung starr verbunden ist. Der Bolzen 84 greift dabei in eine axiale Bohrung 86, die an dem zweiten Teilrad 24 vorgesehen ist.
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Die Ringfeder 80 umschließt dabei die Nabenschulter 46 des ersten Teilrades 22. Ein zweites Ende der offenen Ringspreizfeder ist bei 88 gezeigt. Diese Ende weist eine radial nach außen weisende Nase auf.
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Ferner zeigt 7 eine Axialandruckfeder 70, die an der Nabe 36 verrastet ist und in axialer Richtung eine Kraft auf das erste Teilrad 22 ausübt, um auf diese Weise einen Reibeingriff 48 zwischen dem ersten Teilrad 22 und dem ersten Zahnrad 12 einzurichten.
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Die Ringfeder 80 wirkt in der Regel so, dass die zwei Teilräder 22, 24 in der ersten Umfangsrichtung 58 gegeneinander verspannt sind, wie es in 9 dargestellt ist. Sobald jedoch eine vorbestimmte Drehzahl überschritten wird, wird das freie zweite Ende 88 der Ringfeder 80 durch die Fliehkraft 73 radial nach außen gedrückt. Dabei drückt die Nase an dem zweiten Ende 88 an eine Schräge 74, um auf diese Weise die Zahnhälften 52, 54 eines Gesamtzahnes 56 aufeinander zu zu drücken.
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Bei den Ausführungsformen der 6 bis 9 werden die beiden Teilräder 22, 24 durch den Eingriff mit der Verzahnung 18 des zweiten Zahnrades 14 zusammengedrückt und spannen dabei die offene Ringfeder 80 vor. Die geometrischen Verhältnisse, also die resultierende Zahndicke der beiden einander elastisch zugestellten Zahnhälften 52, 54 ist so zu gestalten, dass das Drehflankenspiel mit der zweiten Verzahnung 18 auf diese Weise kompensiert wird.
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Die Ringfeder 80 ist dabei vorzugsweise so zu gestalten, dass bei niedrigen Drehzahlen das erste Zahnrad 12 nicht im Drehflankenspiel mit dem zweiten Zahnrad 14 hin und her schwingen kann (rasseln). Die Ringfeder 80 muss folglich ein einer solchen Umlaufbewegung entgegengerichtetes Moment bereitstellen. Dieses lässt sich wie folgt berechnen. Damit sich die erste Verzahnung 16 bei Amplituden der Winkelbeschleunigung nicht von den Zugflanken der zweiten Verzahnung 18 ablöst (so dass zwischen diesen Bauteilen eine Differenzgeschwindigkeit von null herrscht), muss die Bedingung L = J · ω erfüllt sein, wobei L = Koppelmoment, J = Massenträgheitsmoment des ersten Zahnrades 12 zuzüglich des Massenträgheitsmomentes des Antirasselzahnrades 20, und wobei ω = Amplitude der Winkelbeschleunigung, mit der das zweite Zahnrad 14 das erste Zahnrad 12 anregt. Dieses Moment L muss auch zwischen den Teilrädern 22, 24 herrschen, so dass die Federrate der Ringfeder 80 entsprechend zu ermitteln ist.
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Ferner wird dieses Moment auf das erste Zahnrad 12 übertragen, wobei zu diesem Zweck das erste Teilrad 22 mittels der Axialandruckfeder 90 an das erste Zahnrad 12 angedrückt wird. Der dortige Reibschluss ist so zu dimensionieren, dass mindestens das oben ermittelte Koppelmoment L wirkt.
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Bei Lastwechselreaktionen ist es bevorzugt, wenn das erste Zahnrad 12 dieses Koppelmoment L überwindet, damit die Schubflanke des ersten Zahnrades 12 im Leistungsfluss liegen kann. Das Antirasselzahnrad 20 ist vorzugsweise so zu gestalten, dass das zweite Teilrad 24 dem ersten Teilrad 22 je nach Umlaufrichtung voraus- oder nacheilt.
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Durch die mittels der Ringfeder 80 eingerichtete Fliehkraftregelung drückt das zweite Ende 88 durch die Fliehkräfte (Zentrifugalkräfte) als Funktion der Masse in quadratischer Abhängigkeit von der Drehzahl radial nach außen und über eine geometrische Form beispielsweise einer Schräge 74 (oder einer anderen entsprechenden Linien- oder Kurvenform), um auf diese Weise die Schere zu schließen. Damit reduziert sich die resultierende Zahndicke des Gesamtzahnes 56, so dass die Momentenübertragung zwischen dem Antirasselzahnrad 20 und dem zweiten Zahnrad 14 verringert wird bzw. zu null wird. Auf diese Weise kann die Verlustleistung verringert oder eliminiert werden.
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Insgesamt können mit einem erfindungsgemäßen Radsatz je nach Ausführungsforum einer oder mehrere der folgenden Vorteile realisiert werden. Es kann ein Scheren-Antirasselzahnrad 20 bereitgestellt werden, das nur eine Antirasselverzahnungs-Ebene aufweist, wobei das Zahnflankenspiel im Falle der elastischen Federverspannung immer zu 100% eliminiert wird. Die Teilräder 22, 24 sind dabei vorzugsweise zueinander drehbar gelagert, und weisen dabei einen Drehfreiheitsgrad auf, der größer ist als das größte zu kompensierende Drehflankenspiel mit der Verzahnung des zweiten Zahnrades. Durch die Federverspannung wird folglich sichergestellt, dass zwischen den Teilrädern 22, 24 und dem zweiten Zahnrad 24 niemals ein Drehflankenspiel vorhanden sein kann. Das eine Teilrad (vorliegend das Teilrad 22) ist mit dem zugeordneten ersten Zahnrad 12 über einen Reibschluss oder Kraftschluss so gekoppelt, dass das Koppelmoment (= Reibmoment) immer kleiner ist als das Scherenverspannmoment.
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Bei einem Antirasselzahnrad 20, bei dem das erste Teilrad 22 und das zweite Teilrad 24 formschlüssig miteinander zumindest in Umfangsrichtung verbunden sind (Bolzen 50), wird bei der Montage an dem ersten Zahnrad 12 und mit dem zweiten Zahnrad 14 ein Drehflankenspiel von null eingestellt und fixiert. Bei einer bestimmten Betriebstemperatur entsteht hierbei der Vorteil, dass im Wesentlichen keine Verlustleistung erzeugt wird, da die Scherenflanken keinen Kraftschluss mit der Verzahnung 18 des zweiten Zahnrades 14 aufweisen.
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Bei dem Antirasselzahnrad 20 der vorliegenden Erfindung wirken, im Gegensatz zu radial elastisch gelagerten Antirasselzahnrädern, vorzugsweise nur konzentrisch wirkende Zahnradbauteile.
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Vorzugsweise wird also wenigstens einer der folgenden Vorteil erzielt: Hundertprozentiger Spielausgleich bei besonders schmaler Bauweise, hohe Betriebsfestigkeit, geringes Gewicht, geringer Verschleiß.
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Insgesamt kann das Betriebsflankenspiel der Zahnradpaarung der Zahnräder 12, 14 vollständig oder im Wesentlichen eliminiert werden. Dies erfolgt drehrichtungsneutral und ohne nennenswerte Verlustleistung. Akustische Heuleffekte oder andere unerwünschte akustische Effekte werden vollständig oder weitgehend vermieden.
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Ein Radsatz gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbesondere auf Fest-Losradpaarungen anwendbar, und ist auf schräg- oder geradverzahnte Radsätze anwendbar. Der Anwendungsbereich ist insbesondere Zahnradgetriebe aller Art, insbesondere Fahrzeuggetriebe, Planetengetriebe, Motorsteuergetriebe, Zahnradpumpen.