WO2016155715A1

WO2016155715A1 - Zahnrad für ein zahnradgetriebe

Info

Publication number: WO2016155715A1
Application number: PCT/DE2016/200097
Authority: WO
Inventors: Wilfried Breton; Ramon Jurjanz; Dustin Knetsch; Markus Holzberger; Mario Arnold; Silvia Kutzberger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2016-10-06
Anticipated expiration: 2017-10-02
Also published as: KR102519455B1; US10330188B2; US20180087645A1; CN107683380A; DE102015206063A1; DE102015206063B4; CN107683380B; KR20170134602A

Abstract

Zahnrad (8) für ein Zahnradgetriebe, das in zwei axial einander benachbarte Stirnräder (11) geteilt ist, und das eine kreisringsegmentförmige Torsionsfeder (14) aufweist, zwischen deren umfangsseitig einander gegenüberliegenden Federenden (20) ein Schlitz (18) ausgebildet ist, in den zwei jeweils einem der beiden Stirnräder (11) zugeordnete Nocken (17) eingreifen, von denen der eine Nocken (17) einem der beiden Federenden (20) und der andere Nocken (17) dem anderen Federende (20) zugeordnet ist, wobei die beiden Nocken (17) in axialer Richtung zumindest im Wesentlichen überdeckungsfrei angeordnet sind.

Description

Zahnrad für ein Zahnradgetriebe

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnrad für ein Zahnradgetriebe, insbesondere für ein Planetengetriebe.

Aus WO03/056141A1 ist ein Zahnrad nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt geworden. Das in zwei axial einander benachbarte Stirnräder geteilte Zahnrad weist eine kreisringsegmentförmige Torsionsfeder auf, zwischen deren umfangsseitig einander gegenüberliegenden Federenden ein Schlitz ausgebildet ist, in den zwei jeweils einem der beiden Stirnräder zugeordnete Nocken eingreifen, von denen der eine Nocken einem der beiden Federenden und der andere Nocken dem anderen Federende zugeordnet ist. Wenn das Zahnrad im Getriebe montiert ist, kämmen beide Stirnräder spielfrei mit dem in Eingriff stehenden Zahnrad. In der eingebauten Drehlage der beiden Stirnräder sind die umfangsseitig hintereinander angeordneten Nocken in Umfangsrichtung derart versetzt zueinander, dass die Nocken die Federenden der Torsionsfeder unter Vergrößerung des Schlitzes auseinander drücken. Die Vorspannung und die Steifigkeit der Torsionsfeder sind für einen einwandfreien Betrieb eines derartigen Getriebes wesentlich. Wenn eine große Vorspannung und eine große Steifigkeit gefordert sind, muss eine entsprechend große Torsionsfeder bereitgestellt und vorgespannt werden. In vielen Anwendungen ist der zur Verfügung stehende Bauraum für die Torsionsfeder sehr begrenzt, so dass eine Vergrößerung nur begrenzt möglich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Zahnrad nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, mit dem eine Verbesserung der Vorspannung möglich ist.

Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe durch das Zahnrad gemäß Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Zahnrad für ein Zahnradgetriebe - insbesondere für ein Planetengetriebe ist in zwei axial einander benachbarte Stirnräder geteilt. Dieses Zahnrad ist beispielsweise als Planetenrad für ein Planetengetriebe ausgebildet. Die Zähne beider Stirnräder können mit einem Gegenrad kämmen, beispielsweise mit einem Hohlrad des genannten Planetengetriebes: jeweils ein Zahn von beiden Stirnrädern greift in eine gemeinsame Zahnlücke des Gegenrades ein, wobei der eine Zahn des einen Stirnrades an dem einen die Zahnlücke begrenzenden Zahn des Gegenrades und der andere Zahn des anderen Stirnrades an dem anderen die Zahnlücke begrenzenden Zahn des Gegenrades spielfrei anliegen kann.

Ferner ist erfindungsgemäß eine kreisringsegmentförmige Torsionsfeder vorgesehen, zwischen deren umfangsseitig einander gegenüberliegenden Federenden ein Schlitz ausgebildet ist, in den zwei jeweils einem der beiden Stirnräder zugeordnete Nocken eingreifen, von denen der eine Nocken einem der beiden Federenden und der andere Nocken dem anderen Federende zugeordnet ist.

Dadurch, dass erfindungsgemäß die beiden Nocken in axialer Richtung zumindest im Wesentlichen überdeckungsfrei angeordnet sind, ergeben sich die nachstehend erläuterten Vorteile. Wenn die Torsionsfeder spannungsfrei ist, der Schlitz also am kleinsten ist, können beide Nocken aufgrund der zumindest im Wesentlichen Überdeckungsfreien Anordnung in axialer Richtung axial hintereinander angeordnet werden und in den Schlitz der spannungsfreien Torsionsfeder eingreifen. Je kleiner der Schlitz ist, desto steifer kann die Torsionsfeder sein. Ein weiterer Vorteil kann darin gesehen werden, dass ein radiales Auswandern der Torsionsfeder unter Last verringert wird. Je kleiner der Schlitz ist, desto geringer ist die Tendenz der Torsionsfeder, radial auszuwandern. In anderen Worten ausgedrückt, ermöglicht die Erfindung einen möglichst kleinen Öffnungswinkel zwischen den beiden den Schlitz begrenzenden Federenden.

Demgegenüber sehen die bekannten vorgespannten Zahnräder eine axiale Überlappung der Nocken vor, und eine Anordnung der beiden Nocken umfangsseitig hintereinander. Diese bekannte Anordnung hintereinander erfordert bereits bei unverspannter Torsionsfeder demzufolge einen großen Schlitz, damit die Torsionsfeder spannungsfrei zwischen die beiden Stirnräder montiert werden kann. Wenn nun die beiden Stirnräder gegeneinander verdreht werden, drücken beide Nocken die Federenden unter Vergrößerung des Schlitzes auseinander. Gleich große Torsionsfedern können aufgrund des kleineren Schlitzes bei erfindungsgemäßer Anordnung eine verbesserte Steifigkeit aufweisen gegenüber der bekannten Anordnung.

Im Wesentlichen überdeckungsfrei im Sinn der Erfindung bedeutet, dass beispielsweise beide Nocken an ihren einander zugewandten freien Enden eine Stufe oder einen Anschlag aufweisen können, die axial ineinander greifen. Diese Stufen können so beschaffen sein, dass in dem einen Drehsinn der beiden Stirnräder die Stufen formschlüssig aneinander schlagen, eine Verdrehung also in diesem Drehsinn nicht möglich ist. In dieser Anschlaglage können beide Nocken einwandfrei axial hintereinander liegend angeordnet, also fluchtend angeordnet sein. In dem «entgegengesetzten Drehsinn ist eine Verdrehung der Stirnräder möglich, um die gewünschte Vorspannung der Torsionsfreder einzustellen.

Günstig kann es jedoch sein, die Nocken völlig überdeckungsfrei in axialer Richtung anzuordnen. Das bedeutet, dass eine Verdrehung der beiden Stirnräder in beiden Drehsinnen möglich sein kann, um eine gewünschte Vorspannung der Torsionsfeder einzustellen.

Für Montagezwecke können die beiden Stirnräder in eine Drehlage gebracht werden, in der beide Nocken hintereinander angeordnet sind, also ohne umfangsseitigen Versatz zueinander. Die Nocken beanspruchen in dieser Lage den geringst möglichen Raum in Umfangsrichtung; in dieser Drehlage kann die Torsionsfeder spannungsfrei angeordnet sein, wobei die beiden Nocken in den Schlitz der Torsionsfeder eingreifen.

Die Nocken weisen vorzugsweise jeweils eine umfangsseitige Erstreckung auf, die kleiner als die umfangsseitige Erstreckung des Schlitzes der Torsionsfeder ist. Auf diese Weise kann eine Montage der Torsionsfeder zwischen die beiden Stirnräder ohne federnde Auslenkungen erfolgen. Eine einwandfreie Ausrichtung der Torsionsfeder kann dadurch ermöglicht werden, d.ass die Stirnräder an ihren einander zugewandten Stirnseiten Lagerflächen zur axialen Lagerung der Torsionsfeder aufweisen. Eine axiale Erstreckung jedes Nockens zwischen der Lagerfläche des zugeordneten Stirnrades und dem freien Nockenende dieses Nockens ist kleiner als die axiale Erstreckung der Torsionsfeder. Beide Nocken weisen gemeinsam eine axiale Erstreckung zwischen den Lagerflächen der Stirnrades und den freien Nockenenden aufweisen, die kleiner ist als die axiale Erstreckung der Torsionsfeder. Wenn die Torsionsfeder axial spielfrei zwischen den beiden Stirnrädern angeordnet ist, kann zwischen den beiden Nocken ein axialer Abstand ausgebildet sein, die Nocken berühren sich also einander nicht.

Die Torsionsfeder kann ein etwa rechteckförmiges Querschnittsprofil aufweisen, das kreisbogenförmig um eine Rotationsachse des Zahnrades herum angeordnet ist, wobei die Torsionsfeder eben ausgebildet sein kann.

Vorzugsweise können beide Stirnräder auf einem gemeinsamen Lagerbolzen angeordnet sein, wobei wenigstens eines der beiden Stirnräder drehbar auf dem Lagerbolzen angeordnet ist. Beide Stirnräder können baugleich ausgeführt sein; beide Stirnräder können frei drehbar auf dem Lagerbolzen angeordnet sein. Die Nocken können einstückig mit dem zugeordneten Stirnrad verbunden sein.

Eine weitere Maßnahme zur Verbesserung der Steifigkeit kann darin gesehen werden, dass an den beiden Federenden ausgebildete Anlageflächen für die Nocken am radial außen gelegenen Ende der Federenden angeordnet sind, wobei die Anlageflächen nach radial innen durch Freistellungen an den Federnden begrenzt sind. Je weiter radial außen der Kraftangriffsangriffspunkt liegt, desto steifer verhält sich die Feder aufgrund der Hebelverhältnisse. Die Freistellungen sorgen für definierte Kraftangriffspunkte radial außen.

Die Anlageflächen und die Freistellungen bildende Freistellungsflächen sind vorzugsweise winklig zueinander angeordnet, wobei eine Erstreckung der Anlagefläche in radialer Richtung innerhalb eines Bereichs liegt, der mindestens 80 Prozent und höchs- tens 100 Prozent eines Außendurchmessers der kreisringsegmentförmigen Torsionsfeder beträgt.

Die lastfreie Torsionsfeder kann mit den Anlageflächen jeweils eine ebene Fläche aufspannen, in der die Rotationsachse des Zahnrades bei liegt. In diesem Fall kann eine optimale Kraftübertragung in Umfangsrichtung sichergestellt werden.

Ebenso können die Nocken an ihren umfangsseitigen Enden mit den eben ausgebildeten Nockenflächen jeweils eine Ebene aufspannen, in der die Rotationsachse des Zahnrades liegt.

Großen Einfluss auf die Steifigkeit der Torsionsfeder hat deren Wanddicke in radialer Richtung. Aus diesem Grund ist es günstig, den zur Verfügung stehenden Bauraum optimal auszunutzen.

Die Torsionsfeder kann daher vorzugsweise einen Außendurchmesser aufweisen, der gleich groß oder größer ist als der Fußkreisdurchmesser des Zahnrades. Eine optimal dimensionierte Torsionsfeder kann etwa bis zum Kopfkreisdurchmesser eines mit dem Zahnrad kämmenden Gegenrades reichen. In diesem Fall ist konstruktiv ein Maximum an Steifigkeit erreicht, bei gegebenem Innendurchmesser und gegebener axialer Dicke der Torsionsfeder. Der Innendurchmesser kann etwa bis zum Außendurchmesser eines Lagerbolzens reichen, auf dem die beiden Stirnräder angeordnet sind.

Die Vorspannkraft der Torsionsfeder wird ausreichend groß bemessen, um den Einfluss eines Impulses bei einem Lastrichtungswechsel im Getriebe möglichst gering zu halten. Unter einem Lastwechsel erfolgt zunächst eine geringe Relativdrehung der beiden Stirnräder, bis die eine - vor dem Lastwechsel freiliegende - Zahnflanke des einen Stirnrades gegen den zugeordneten Zahn des eingreifenden Gegenrades anschlägt. Die weitere Kraftübertragung erfolgt nun gleichmäßig über beide Stirnräder. Das erwähnte Anschlagen erzeugt erfindungsgemäß bei ausreichend großer Vor-, Spannkraft ein lediglich vernachlässigbares Geräusch. Die Erfindung ist besonders für den Einsatz in Planetengetrieben eines Wankstabilisators geeignet. Wankstabilisatoren für Kraftfahrzeuge stabilisieren den Fahrzeugaufbau bei Kurvendurchfahrten und reduzieren dessen Wanken.

Derartige Wankstabilisatoren für mehrspurige Kraftfahrzeuge können als aktive Stabilisatoren ausgeführt und mit einem geteilten Drehstab versehen sein, zwischen dessen einander zugewandten Enden ein Aktuator zur Übertragung eines Torsionsmomentes angeordnet ist. Der Aktuator weist ein mit dem einen Drehstabteil verbundenes Gehäuse auf, in dem ein Motor und ein an den Motor angeschlossenes Planetengetriebe angeordnet sind, dessen Getriebeausgang mit dem anderen Drehstabteil verbunden ist, wobei Planetenräder des Planetengetriebes mit einem drehfest mit dem Gehäuse verbundenen Hohlrad kämmen.

Bei derartigen aktiven Wankstabilisatoren sind im Betrieb störende Klappergeräusche beobachtet worden, die über Körperschall bis in die Fahrgastzelle übertragen wurden. Die Erfindung löst das Problem der störenden Klappergeräusche durch den Einsatz erfindungsgemäßer Zahnräder als Planetenräder in dem Planetengetriebe des Aktua- tors. Die erfindungsgemäßen Zahnräder können in spielfreiem Eingriff mit dem Hohlrad sowie mit dem Sonnenrad stehen; es kann vorteilhaft sein, sämtliche Planetenräder durch die erfindungsgemäßen Zahnräder zu bilden. Es kann je nach Anwendungsfall jedoch ausreichend sein, wenn nur ein oder einige der Planetenräder durch die erfindungsgemäßen Zahnräder gebildet sind. Wenn das Planetengetriebe mehrere Planetenradstufen aufweist, kann es ausreichend sein, nur eine Stufe mit den erfindungsgemäßen Zahnrädern auszurüsten. Gegebenenfalls kann es jedoch erforderlich sein, sämtliche Planetenräder aller Planetenstufen mit den erfindungsgemäßen Zahnrädern auszurüsten.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in insgesamt 13 Figuren beschriebenen Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen aktiven Wankstabilisator,

Figur 2 eine Planeten radstufe des aktiven Wankstabilisators aus Figur 1 ,

Figur 3 einen Querschnitt durch die Planetenradstufe aus Figur 2,

Figur 4 einen teilweisen Längsschnitt durch die Planetenradstufe aus Figur 2,

Figur 5 ein erfindungsgemäßes Zahnrad als Planetenrad, wie es in Figur

4 abgebildet ist

Figur 6 eine Ansicht des Zahnrades aus Figur 5,

Figur 7 das Zahnrad aus Figur 5 in Explosionsdarstellung,

Figur 8 eine perspektivische Darstellung des Zahnrades aus Figur 5 im

Schnitt,

Figur 9 eine Explosionsdarstellung des Zahnrades wie in Figur 8,

Figur 10 einen Schnitt entlang der Linie X - X aus Figur 5

Figur 11 eine Torsionsfeder des Zahnrades aus Figur 5

Figur 12 die Torsionsfeder aus Figur 11 in perspektivischer Darstellung

Figur 13 ein Diagramm mit dem Vorspannmoment des Zahnrades über den

Verdrehwinkel Figur 1 zeigt einen aktiven Wankstabilisator für ein mehrspuriges Kraftfahrzeug, der einen in zwei Drehstabteile 1, 2 geteilten Drehstab 3 sowie einen zwischen den beiden Drehstabteilen 1 , 2 wirksam angeordneten Aktuator 4. Dieser aktive Wankstabilisator ist quer zur Fahrzeuglängsache angeordnet; seine freien Enden sind an nicht abgebildete Radträger angeschlossen. Der Aktuator 4 weist ein hohlzylindrisches Gehäuse 5^' auf, in dem ein nicht abgebildeter elektrischer Antrieb sowie ein nicht weiter abgebildetes, an den Antrieb angeschlossenes Planetengetriebe eingebaut sind. Das Gehäuse 5 ist drehfest mit dem Drehstabteil 2 verbunden. Eine nicht abgebildete Abtriebswelle des Planetengetriebes ist drehfest mit dem Drehstabteil 1 verbunden. Unter Betätigung des Aktuators werden die beiden Drehstabteile 1 , 2 zueinander verdreht und ein Torsionsmoment aufgebaut.

Figur 2 zeigt eine Planetenradstufe 6 des genannten Planetengetriebes. Ein Planeten- radträger 7 trägt vier über den Umfang verteilt angeordnete erfindungsgemäße Zahnräder 8, die weiter unten näher beschrieben Werden und hier beispielhaft als Planetenräder 9 eingesetzt werden. Die weitere Beschreibung der erfindungsgemäßen Zahnräder 8 erfolgt anhand dieser Planetenräder 9.

Figur 3 zeigt die im Gehäuse 5 eingebaute Planetenradstufe 6 im Schnitt. Die Planetenräder 9 kämmen mit ihren Zähnen 23 mit Zähnen 24 eines Gegenrades 26, das hier als Hohlrad 10 des Planetengetriebes ausgebildet und drehfest mit dem Gehäuse 5 verbunden ist.

Figur 4 zeigt das Planetenrad 9 im Längschnitt. Das Planetenrad 9 weist zwei axial benachbarte Stirnräder 11 auf, die im Ausführungsbeispiel baugleich sind. Beide Stirnräder 11 sind drehbar auf einem Lagerbolzen 12 angeordnet, der an dem Planeten- radträger 7 befestigt ist. Das Zahnrad kann asymmetrisch sein, so dass eine Hälfte schmaler ausgeführt ist. Die Nocken können selbst auch asymmetrisch ausgeführt sein, sowohl in Umfangsrichtung, als auch in Ihrer axialen Baulänge.

Figur 5 zeigt das Planetenrad 8 mit seinen Einzelteilen. Die Stirnräder 11 tragen am Außenumfang Zähne 13 für den Eingriff mit dem Hohlrad sowie mit dem Sonnenrad. Zwischen den beiden Stirnrädern 11 ist eine kreisringsegmentförmige Torsionsfeder 14 angeordnet, die weiter unten ausführlich beschrieben wird. Beide Stirnräder 11 sind mit Gleitlagerbuchsen 15 versehen zur drehbaren Lagerung auf dem Lagerbolzen. An beiden voneinander abgewandten Stirnseiten der Stirnräder 11 ist jeweils eine Anlaufscheibe 16 befestigt. Zwei axial einander benachbarte Zähne 13 der beiden Stirnräder 11 bilden gemeinsam einen der Zähne 23 des Planetenrades 9.

Die Anlaufscheiben können bei erfindungsgemäßen Zahnrädern je nach Anwendungsfall entfallen.

Der Figur 5 kann weiterhin entnommen werden, dass die Torsionsfeder 14 einen Innendurchmesser aufweist, der bis zum Außenumfang des hier nicht abgebildeten Lagerbolzens reicht. Der Außendurchmesser der Torsionsfeder reicht bis knapp an den Kopfkreisdurchmessers des Hohlrades, kollidiert jedoch nicht mit den Zähnen des Hohlrades.

Figur 6 zeigt die beiden Stirnräder 11 in einer Drehlage mit versetzt angeordneten Zähnen 13. Deutlich ist eine Initialverdrehung q>i zwischen den beiden Stirnrädern 11 zu entnehmen. In der abgebildeten Drehlage ist noch keine Vorspannung auf die Torsionsfeder 14 aufgebracht; unter weiterer Drehung der beiden Stirnräder 1 1 in Richtung auf eine Drehlage, in der die Zähne 13 beider Stirnräder 11 miteinander fluchten, erfolgt jedoch eine Zunahme eines Drehmomentes unter zunehmender Belastung der Torsionsfeder bis zu einem maximalen Moment Tmax bei axial fluchtenden Zähnen 13.

Figur 7 zeigt deutlich die Einzelteile des Planetenrades 9. Hier ist deutlich zu entnehmen, das die Stirnräder 11 an ihren einander zugewandten Stirnseiten jeweils mit einem axial vorspringenden Nocken 17 versehen sind, der einstückig mit dem zugeordneten Stirnrad 11 verbunden ist. Deutlich ist die Torsionsfeder 14 zu erkennen, zwischen deren umfangsseitig einander gegenüber liegenden Enden ein Schlitz 18 ausgebildet ist, in den die beiden Nocken 17 eingreifen. Die einander zugewandten Stirn- Seiten der beiden Stirnräder weisen Lagerflächen 19 zur axialen Lagerung der Torsionsfeder 14 auf.

Die Figuren 8 und 9 zeigen deutlich den Eingriff der Nocken 17 in den Schlitz 18 der Torsionsfeder 14. Insbesondere Figur 8 zeigt deutlich, dass beide Nocken 17 zwischen der Lagerfläche 19 des zugeordneten Stirnrades 1 1 und dem freien Nockenende dieses Nockens 17 gemeinsam eine axiale Erstreckung aufweisen, die kleiner ist als die axiale Erstreckung der Torsionsfeder 14. Wenn die Torsionsfeder 14 axial spielfrei zwischen den beiden Stirnrädern 1 1 angeordnet ist, ist zwischen den beiden Nocken 17 ein axialer Abstand ausgebildet, die Nocken 17 berühren sich also nicht.

Figur 9 zeigt deutlich, dass die Torsionsfeder 14 ein etwa rechteckförmiges Querschnittsprofil aufweist, das kreisbogenförmig um eine Rotationsachse des Planetenrades 9 herum angeordnet ist, wobei die Torsionsfeder 14 eben ausgebildet ist. Federenden 20 der Torsionsfeder 14 weisen einander zugewandte Anlageflächen 21 für die Nocken 17 auf. Die axiale Erstreckung dieser Anlageflächen 21 entspricht der axialen Dicke der der Torsionsfeder 14.

Beide Anlageflächen 21 überlappen in axialer Richtung jeweils beide Nocken 17. Beide Nocken 17 sind für die Montage der Torsionsfeder 14 im Wesentlichen axial fluchtend angeordnet. Je nach Gestaltung der Nocken kann in beiden Drehsinnen eine Vorspannung der Torsionsfeder 14 eingestellt werden. Die Erstreckung der beiden Nocken 17 in Umfangsrichtung ist etwas kleiner als die Erstreckung des Schlitzes 18 der unbelasteten Torsionsfeder 14. Ein Zusammenbau des Planetenrades 9 ist demzufolge einfach. Das Umfangsspiel der beiden Nocken 17 in dem Schlitz ist so bemessen, dass sich die Stirnräder 1 1 um einen Winkel zueinander verdrehen können, der kleiner ist als die halbe Teilung des Stirnrades.

In der Figur 8 ist mit den Bezeichnungen„A" und„B" angedeutet, welche Kontakte sich zwischen der Torsionfeder 14 und den beiden Nocken 17 bei vorgespannter Torsionsfeder 14 ergeben. Die beiden an den Federenden 20 ausgebildeten Anlageflä- chen 21 werden diagonal belastet; Bei„A" liegt der eine Nocken 17 an, und bei„B" liegt der andere Nocken 17 an.

Figur 10 zeigt einen Schnitt durch das Planetenrad 9. Dieser Darstellung ist zu entnehmen, dass die Kraftübertragung„F" zwischen den Nocken 17 und der Torsionsfeder 14 am radial außen gelegenen Abschnitt der Torsionsfeder 14 erfolgt. Je weiter radial außen die Kraftübertragung„F" erfolgt, desto steifer verhält sich die Torsionsfeder 14 und desto günstiger ist der Einfluss der Torsionsfeder 14 auf die Reduzierung der störenden Klappergeräusche bei einem Lastwechsel. Da die Torsionsfeder 14 im verformten Zustand nicht mehr ideal kreisförmig ist, wird der Kontaktpunkt radial nach außen wandern, was der Steifigkeit der Torsionsfeder zu Gute kommt.

Figur 11 zeigt den Öffnungswinkel alpha zwischen den beiden Anlageflächen 21 der Torsionsfeder 14. Die den Öffnungswinkel alpha einschließenden Anlageflächen 21 liegen erkennbar in einer Ebene, die die Rotationsachse des Zahnrades 8 enthält. Bei dieser Lage der Anlageflächen 21 kann eine möglichst große Kraft in Umfangsrichtung übertragen werden, mit einer möglichst geringen radialen Kraftkomponente.

Die Anlageflächen 21 erstrecken sich über eine Höhe h, die sich radial erstreckt in einem Bereich möglichst weit radial außen an dem Federende 20. Im Ausführungsbeispiel liegt dieser Bereich in einem Abschnitt, der zwischen 80 Prozent und 100 Prozent des Außendurchmessers der Torsionsfeder 14 beträgt. Je weiter der Kraftangriff radial beabstandet von der Drehachse des Planetenrades 9 liegt, desto besser kann die Torsionsfeder 14 das Drehmoment übertragen.

Figur 12 zeigt die Torsionsfeder in perspektivischer Darstellung.

Zum Einbau und zur Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Zahnrades als Planetenrad in das Planetengetriebe wird Bezug genommen auf Figur 13, in der eine Momentenbelastung„M" der Torsionsfeder 14 über den Verdrehwinkel ,,φ" zwischen den beiden Stirnrädern 11 aufgetragen ist: Die Initialverdrehung <pi der beiden Stirnräder 11 (Figur 6) stellt den Verdrehwinkel dar, bevor diese mit Hohlrad und Sonne gefügt sind. Werden die Planetenräder 9 mit Hilfe des Planetenträgers 7 mit Sonne und Hohlrad gefügt, werden die Stirnräder 11 gegeneinander verspannt, da die Initialverdrehung <pi größer ist, als das zur Verfügung stehende Verzahnungsspiel φζ zwischen Planetenrad und Hohlrad / Sonne. Die Stirnräder 11 sind nun um den Vorspannwinkel <pv zueinander verdreht. Es stellt sich ein Vorspannmoment Tini ein. Das Getriebe ist nun spielfrei. Der noch zur Verfügung stehende Weg ist das Verzahnungsspiel φζ. Wird das Getriebe nun mit einem Moment beaufschlagt, verdrehen sich die Stirnräder weiter gegeneinander, bis die Zahnflanken aufeinander liegen. Währenddessen wird die Torsionsfeder bis zum Maximalmoment Tmax belastet. Diese Energie wird nun in der Feder gespeichert und reduziert den Impuls, mit dem die Zahnflanken aufeinander treffen können. Diese Wirkung wird durch gezielte Abstimmung von Federsteifigkeit und Federweg erreicht. Der Federweg kann mit Hilfe des Verzahnungsspiels eingestellt werden.

Die Zähne 23 der Planetenräder 9 greifen in Zahnlücken 25 des Hohlrades 10 ein (Figur 3). Bei unbelastetem Planetengetriebe liegt einerseits der eine Zahn 13 des eines Stirnrades 11 an dem einem die Zahnlücke 25 begrenzenden Zahn 24 des Hohlrades 10 unter Vorspannung an; andererseits liegt der andere Zahn 13 des anderen Stirnrades 1 1 an dem anderen die Zahnlücke 25 begrenzenden Zahn 24 des Hohlrades 10 an. Wird nun eine Betriebslast aufgebracht, erfolgt eine Verdrehung der beiden Stirnräder 11 unter Zunahme des zwischen den beiden Stirnrädern 11 wirkenden Drehmomentes, bis deren Zähne 13 axial fluchtend liegen und beide an einem gemeinsamen Zahn 24 des Hohlrades 10 unter Vorspannung anliegen.

In gleicher Weise greifen die Planetenräder 9 in Zahnlücken des Sonnenrades ein, so dass ein spielfreier Eingriff der Planetenräder mit dem Sonnenrad gewährleistet ist. Bezugszeichenliste

Drehstabteil

Drehstab

Aktuator

Gehäuse

Planetenradstufe

Planetenradträger

Zahnrad

Planetenrad

Hohlrad

Stirnrad

Lagerbolzen

Zähne

Torsionsfeder

Gleitlagerbuchse

Anlaufscheibe

Nocken

Schlitz

Lagerfläche

Federende

Anlagefläche

Freistellung

Zahn (Planetenrad)

Zahn (Hohlrad)

Zahnlücke (Hohlrad)

Gegen rad

Claims

Patentansprüche

1 . Zahnrad (8) für ein Zahnradgetriebe, das in zwei axial einander benachbarte Stirnräder (1 1 ) geteilt ist, und das eine kreisringsegmentförmige Torsionsfeder (14) aufweist, zwischen deren umfangsseitig einander gegenüberliegenden Federenden (20) ein Schlitz (18) ausgebildet ist, in den zwei jeweils einem der beiden Stirnräder (1 1 ) zugeordnete Nocken (17) eingreifen, von denen der eine Nocken (17) einem der beiden Federenden (20) und der andere Nocken (17) dem anderen Federende (20) zugeordnet ist, wobei die beiden Nocken (17) in axialer Richtung zumindest im Wesentlichen überdeckungsfrei angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an den beiden Federenden (20) der Torsionsfeder (14) ausgebildete Anlageflächen (21 ) für die Nocken (17) am radial außen gelegenen Ende der Federenden (20) angeordnet sind, wobei die Anlageflächen (21 ) radial innen durch Freistellungen (22) an den Federnden (20) begrenzt sind.

2. Zahnrad nach Anspruch 1 , dessen beide Nocken (17) bei zumindest im wesentlichen lastfreier Torsionsfeder (14) axial hintereinander angeordnet sind.

3. Zahnrad (8) nach Anspruch 2, dessen Nocken (17) jeweils eine umfangsseitige Er- streckung aufweisen, die gleich groß oder kleiner als die umfangsseitige Erstreckung des Schlitzes (18) der Torsionsfeder (14) ist.

4. Zahnrad (8) nach Anspruch 1 , dessen Stirnräder (1 1 ) an ihren einander zugewandten Stirnseiten Lagerflächen (19) zur axialen Lagerung der Torsionsfeder (14) aufweisen, wobei eine axiale Erstreckung jedes Nockens (17) zwischen der Lagerfläche (19) des zugeordneten Stirnrades (1 1 ) und dem freien Nockenende dieses Nockens (17) kleiner ist als die axiale Erstreckung der Torsionsfeder (14).

5. Zahnrad (8) nach Anspruch 4, dessen beide Nocken (17) gemeinsam eine axiale Erstreckung zwischen den Lagerflächen (19) der Stirnräder (1 1 ) und den freien Nockenenden aufweisen, die kleiner ist als die axiale Erstreckung der Torsionsfeder (14).

6. Zahnrad (8) nach Anspruch 1 , dessen Torsionsfeder (14) ein etwa rechteckförmiges Querschnittsprofil aufweist, das kreisbogenförmig um eine Rotationsachse des Zahnrades herum angeordnet ist, wobei die Torsionsfeder (14) eben ausgebildet ist.

7. Zahnrad (8) nach Anspruch 1 , dessen beide Stirnräder (1 1 ) auf einem gemeinsamen Lagerbolzen (12) angeordnet sind, wobei wenigstens eines der beiden Stirnräder (1 1 ) drehbar auf dem Lagerbolzen (12) angeordnet ist.

8. Zahnrad (8) nach Anspruch 1 , dessen beide Stirnräder (1 1 ) baugleich sind, wobei beide Nocken (17) jeweils einstückig mit dem zugeordneten Stirnrad (1 1 ) verbunden sind.

9. Zahnrad (8) nach Anspruch 1 , dessen Anlagefläche (21 ) in radialer Richtung innerhalb eines Bereichs liegt, der mindestens 80 Prozent und höchstens 100 Prozent eines Außendurchmessers der kreisringsegmentförmigen Torsionsfeder (14) beträgt.

10. Zahnrad (8) nach Anspruch 9, dessen Torsionsfeder (14) mit den Anlageflächen (21 ) jeweils eine ebene Fläche aufspannt, in der die Rotationsachse des Zahnrades (8) liegt.

1 1 . Zahnrad (8) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dessen Torsionsfeder (14) einen Außendurchmesser aufweist, der gleich groß oder größer ist als der Fußkreisdurchmesser des Zahnrades (8).

12. Zahnrad (8) nach Anspruch 1 1 , dessen Torsionsfeder (14) einen Außendurchmesser aufweist, der etwa bis zum Kopfkreisdurchmesser eines mit dem Zahnrad (8) kämmenden Gegenrades reicht,

13. Zahnrad nach Anspruch 7 und wenigstens einem der Ansprüche 1 1 bis 12, dessen Torsionsfeder (14) einen Innendurchmesser aufweist, der etwa bis zum Außendurchmesser des Lagerbolzens (12) reicht.

14. Zahnrad (8) nach Anspruch 10, dessen beide Nocken (17) an ihren umfangsseiti- gen Enden mit ihren Nockenflächen jeweils eine Ebene aufspannen, in der die Rotationsachse des Zahnrades (8) liegt.

15. Wankstabilisator für ein mehrspuriges Kraftfahrzeug, mit einem geteilten Drehstab (3), zwischen dessen einander zugewandten Enden ein Aktuator (4) zur Übertragung eines Torsionsmomentes angeordnet ist, wobei der Aktuator (4) ein mit dem einen Drehstabteil (1 ,2) verbundenes Gehäuse (5) aufweist, in dem ein Motor und ein an den Motor angeschlossenes Planetengetriebe angeordnet sind, dessen Getriebeausgang mit dem anderen Drehstabteil (1 , 2) verbunden ist, wobei Planetenräder (9) des Planetengetriebes mit einem drehfest mit dem Gehäuse (5) verbundenen Hohlrad (10) kämmen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Planetenräder (9) durch ein Zahnrad (8) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 14 gebildet und in spielfreiem Eingriff mit dem Hohlrad (10) ist.