-
Die Erfindung betrifft eine Verzahnungspaarung mit einem eine Verzahnung aufweisenden Bauteil und einem eine Gegenverzahnung aufweisenden Bauteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Getriebe, insbesondere Exzentergetriebe, Umlaufrädergetriebe oder Spannungswellengetriebe, mit einer solchen Verzahnungspaarung.
-
Technologischer Hintergrund und Stand der Technik
-
Die Zähne einer Verzahnung der hier angesprochenen Art weisen üblicherweise Zahnflanken auf, welche über die Breite des Zahnes ballig ausgebildet sind. Durch eine solche nach außen gerichtete Wölbung der Zahnflanken wird vermieden, dass die Zahnflanken der Verzahnung an ihren Enden gegen die Zahnflanken einer mit der Verzahnung kämmenden Gegenverzahnung drücken und es somit zu einer Flächenpressung kommt. Dies ist im Bereich der Zahnflankenenden unerwünscht, da anderenfalls erhöhter Verschleiß die Folge wäre. Die tragende Fläche der Verzahnung, welche mit der Gegenverzahriung in Berührung tritt, ist üblicherweise dadurch viel geringer als die Verzahnung über die Zahnbreite tatsächlich tragen könnte. Dies wiederum hat jedoch den unerwünschten Effekt einer höheren Flächenpressung in der verbleibenden tragenden Fläche der Zahnflanken. Denn eine höhere Flächenpressung kann ein vorzeitiges Bauteilversagen begünstigen.
-
Auch bei Verzahnungspaarungen in Mikrobauweise ist nur ein Teil der Zahnflanke über die Breite des Zahnes gesehen, zur Übertragung einer Kraft von der Verzahnung auf die Gegenverzahnung wirksam. Insofern kommt es auch bei solchen Verzahnungspaarungen zu dem unerwünschten Effekt einer höheren Flächenpressung in der verbleibenden tragenden Fläche der Zahnflanken.
-
Verursacht ist dies bei der Mikrobauweise durch das Herstellungsverfahren, welche üblicherweise ein fotolithografisches Verfahren ist. Bei der Fotolithografie erfolgt die Belichtung einer Urform, aus welcher das eine Verzahnung aufweisende Bauteil gebildet wird, von einer einzigen Seite aus. Aufgrund der teilweise absorbierenden Eigenschaften des Fotolacks verändert sich die im Fotolack abgelegte Dosis über die Lackdicke. Dadurch erfolgt die Vernetzung der Fotolackstruktur in Richtung der Eindringtiefe ungleichförmig, so dass mit zunehmender Breite der Zähne die Geometrie der Zahnflanken von der erforderlichen Geometrie immer stärker abweicht, um mit den Zahnflanken der Gegenverzahnung in Berührung treten zu können. Bei Verzahnungspaarungen in Mikrobauweise tritt daher kaum eine Verbesserung des maximal übertragbaren Drehmomentes mit zunehmender Baugröße der Verzahnungspaarung auf, da über die Breite des Zahnes gesehen, die tatsächlich tragende Fläche der Zahnflanken annähernd gleich bleibt.
-
Aus
DE 697 07 634 T2 ist ein Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen durch Mehrschicht-Strukturierung eines Fotolackes und damit hergestellte Mikrostrukturen bekannt. Beispielsweise ist mit dem Verfahren ein Zahnrad herstellbar, das von einem Ritzel überragt wird, wobei die Gesamtheit von einem Achsloch durchquert ist. Das Zahnrad und das Ritzel weisen unterschiedliche Zähnezahl und ein unterschiedliches Zahnmodul auf.
-
Aus
DE 925 296 B ist ein Schichtzahnrad aus gestanzten, einzeln miteinander verklebten Metall-Lamellenscheiben bekannt. Das Schichtzahnrad zeichnet sich durch geringe Herstellkosten aus. Zum Ausgleich von Toleranzen ist vorgesehen, dass die Metall-Lamellenscheiben mit Zwischenlagen aus Kunstharz oder dergleichen versehen sind.
-
Aus
DE 294 654 A ist ein Verfahren zur Herstellung eines nachgiebigen, aus einzelnen Lamellen bestehenden Zahnrades mit nicht senkrecht auf der Ebene der Lamellen stehenden Zähnen bekannt. Das Zahnrad zeichnet sich durch unter dem Zahndruck nachgebende Zähne aus.
-
Aus
DE 191 570 A ist ein Zahnrad aus einer Anzahl ausgestanzter Stahlblechscheiben mit dazwischen gelagerten Lederscheiben bekannt. Die Lederscheiben haben die Aufgabe, die Geräuschlosigkeit des Ganges zu steigern. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Zähne der Lederscheiben etwas größer sind als die Zähne der Stahlblechscheiben, sodass nach dem Zusammennieten der Scheiben ein Zahnrad gebildet wird, das an den Zähnen mit vorstehenden Lederkanten versehen ist.
-
Die
EP 2 259 997 B1 offenbart ein mikromechanisches Bauteil aus einem Silizium-Metall-Verbund sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verbundes. Das Silizium-Metall-Verbund-Bauteil ist aus mehreren aufeinander abgeschiedenen Schichten aus Silizium und Metall aufgebaut. Das Herstellungsverfahren kombiniert unterschiedliche Mikrostrukturierverfahren, wie das LIGA-Verfahren und Ätzverfahren, wie das Deep-Reactive-Ion-Etching (DRIE).
-
Die
US 2002/0096018 A1 offenbart ein drehbares Element, wie ein Zahnrad, welches mittels Oberflächenmikrobearbeitung hergestellt ist, wobei zur Herstellung der mikromechanischen Struktur mehrere Schichten aus Silizium und Opfermaterialien aufeinander abgeschieden und nachfolgend mittels eines selektiven Ätzmittels bearbeitet werden.
-
Die gattungsgemäße
US 2009/0019691 A1 offenbart ein mikroelektromechanisches System, welches mehrere Schichten von Teilen oder Baugruppen aus einfacheren Strukturen auf einem einzigen Substrat mittels CMOS-Technik herstellen soll. Das Ausführungsbeispiel offenbart ein zusammengesetztes Stirnrad mit einem Zahnrad und einem Ritzel, welches eine Getriebestufe in einem Stirnradgetriebe bildet.
-
Der Artikel
"Micro-rapid-prototyping via multi-layered photo-lithography", Springer-Verlag London Limited 2005, Int J Adv Manuf Technol (2006) 29: 1026-1032, offenbart die Herstellung eines Mikrozahnrades durch Fotolithografie, wobei die fotolithografisch hergestellte Positivform durch Auftragen und Vernetzen mehrerer Schichten als ein monolithisch zusammenhängendes Gebilde hergestellt wird. Von der so hergestellten Urform wird in einem Folgeschritt Nickel oder Kupfer auf der Urform abgeschieden und so eine monolithische Negativform oder ein monolithisches Bauteil hergestellt.
-
Aufgabenstellung
-
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verzahnungspaarung bereitzustellen, welche die Übertragung von Kräften mit geringerer Flächenpressung als bisher ermöglicht. Ferner soll ein entsprechendes Getriebe vorgeschlagen werden.
-
Erfindung und vorteilhafte Wirkungen
-
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Verzahnungspaarung vorgeschlagen, welche die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Ferner wird ein Getriebe, insbesondere Exzentergetriebe, Umlaufrädergetriebe oder Spannungswellengetriebe, mit den Merkmalen des Anspruches 13 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
-
Die erfindungsgemäße Verzahnungspaarung weist wenigstens zwei Bauteile auf, von denen das eine Bauteil eine Verzahnung und das andere Bauteil eine Gegenverzahnung hat. Verzahnung und Gegenverzahnung sind dazu ausgebildet, miteinander zu kämmen. Im montierten Zustand der Bauteile, beispielsweise in einem Getriebe, sind Verzahnung und Gegenverzahnung miteinander im Kämmeingriff. Als Bauteile der Verzahnungspaarung sind zwei Zahnräder denkbar. Auch können die Bauteile durch ein Zahnrad und eine Zahnstange gebildet sein.
-
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das die Verzahnung aufweisende Bauteil durch wenigstens zwei Zahnräder gleichen Moduls und gleicher Zähnezahl gebildet ist. Anstelle der bisher durch ein einzigen Bauteil gebildeten Verzahnung, welche mit der Gegenverzahnung kämmt, ist somit erfindungsgemäß die Verzahnung durch mehrere Bauteile realisiert, welche in der Summe im Wesentlichen die gleiche Zahnbreite als das bisherige eine einzige Bauteil aufweisen.
-
Durch diese Maßnahme ist der wirksame Tragbereich der Verzahnung über die Breite der Zähne vergrößert. Folglich kommt es bei der Übertragung von Kräften zu einer geringeren Flächenpressung als bisher. Insofern lassen sich dadurch hohe mechanische Spannungen in der Verzahnungspaarung vermeiden. Die erfindungsgemäße Maßnahme ist daher verschleißmindernd und trägt wesentlich zu einer Erhöhung der Lebensdauer der Verzahnungspaarung bei. Im Sinne der Erfindung ist unter dem Modul bzw. Zahnmodul der Quotient aus dem Teilkreisdurchmesser des Zahnrades und der Zähnezahl zu verstehen, wobei der Modul auch durch den Quotienten aus der Teilung des Zahnrades und der Kreiszahl π ermittelt werden kann.
-
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Zahnräder gemeinsam mit der Gegenverzahnung des anderen Bauteiles kämmen bzw. zum Kämmen mit dem anderen Bauteil ausgebildet sind. Es bietet sich dabei an, dass die Zahnräder in Richtung ihrer Drehachse gesehen, zueinander im Wesentlichen fluchtend angeordnet sind und vorzugsweise koaxial bezüglich einer gemeinsamen Drehachse liegen.
-
Es bietet sich ferner an, dass die gemeinsame Drehachse im Zentrum der Zahnräder liegt. Es kann selbstverständlich auch sein, dass die Zahnräder um eine gemeinsame Drehachse drehen, welche exzentrisch bezüglich des Zentrums der Zahnräder angeordnet ist.
-
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Zahnräder im Wesentlichen gleiche Breite bzw. Zahnbreite aufweisen. Dadurch ist eine gleichmäßige Verteilung der bei der Kraftübertragung auftretenden Flächenpressung auf die einzelnen Zahnräder gegeben, so dass eine erhöhte Belastung einzelner Zahnräder gegenüber den anderen Zahnrädern vermieden werden kann. Ferner ist es dadurch möglich, bei der Realisierung der erfindungsgemäßen Verzahnungspaarung auf die gleichen Zahnräder zurückgreifen zu können. Eine Bevorratung mehrerer Zahnräder mit unterschiedlicher Breite kann dadurch vermieden werden.
-
In die gleiche Richtung zielt die Maßnahme einer Ausgestaltung der Erfindung, wonach die Zahnräder einander gleichartig sind. Die Verzahnungspaarung ist dadurch zudem besonders einfach und kostengünstig realisierbar.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Zahnräder zueinander drehfest sind. Es kann dadurch ein Klappern der Zahnräder aufgrund einer Relativbewegung der Zahnräder zueinander vermieden werden.
-
Die Zahnräder können dazu mit einer gemeinsamen Welle drehfest verbunden sein.
-
Alternativ oder ergänzend kann es vorgesehen sein, dass die Zahnräder auf einer gemeinsamen Welle drehbar gelagert sind. In diesem Fall können die Zahnräder zueinander drehfest sein, indem die Zahnräder stoffschlüssig, formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
-
Es können die Zahnräder auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sein, indem beispielsweise die Zahnräder auf ein gemeinsames Lager, insbesondere Wälzlager oder Gleitlager, in Wirkkontakt gebracht sind, insbesondere aufgeschrumpft oder aufgepresst vorliegen.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in axialer Richtung die Zahnräder zueinander beabstandet sind. Es ist dadurch zwischen den Getrieberädern ein Spalt gebildet. Der Spalt kann zur Bevorratung von Schmierstoff eingesetzt werden. Dies ermöglicht eine Reduzierung der Planschverluste im Bereich der Verzahnungen, da beim gegenseitigen Eingreifen der Zähne von Verzahnung und Gegenverzahnung der in den Spalten befindliche Schmierstoff über kurze Wege zwischen die Zähne bzw. in die Zahnlücken gedrückt werden kann. Der bisherige lange Fließweg des Schmierstoffes über die komplette Zahnbreite wird vermieden. Unter Planschverlust ist die Verlustarbeit zu verstehen, die das Getriebe verrichten muss, um den Schmierstoff aus den Zahnzwischenräumen beziehungsweise dem Kontaktbereich zu drücken.
-
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zwischen benachbarten Zahnrädern ein Distanzelement angeordnet ist. Es ist dadurch möglich, die Zahnräder in axialer Richtung auf einen vorgegebenen Abstand zueinander festzulegen. Ein solches Distanzelement kann beispielsweise scheibenförmig ausgebildet sein.
-
Es bietet sich dabei an, dass der Außendurchmesser des Distanzelementes kleiner als der Fußkreisdurchmesser der Zahnräder ist. Durch die Differenz der Durchmesser zwischen dem Distanzelement und den Zahnrädern ist in dem radial außen liegenden Bereich ein Hohlraum bzw. Zwischenraum gebildet, welcher zur Bevorratung für Schmierstoff dienen kann. Zugleich können die Zahnräder mittels des Distanzelementes in axialer Richtung in einen vorgegebenen Abstandes zueinander gebracht werden.
-
Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Außendurchmesser des Distanzelementes größer als der Fußkreisdurchmesser der Zähnräder ist. Dadurch können sich die Zähne der Zahnräder in axialer Richtung gegenüber dem Distanzelement abstützen. Insofern wirkt das Distanzelement auch als Verstärkungselement gegen eine Verformung der Zähne in axialer Richtung.
-
Bevorzugt sollte sich dazu der Außendurchmesser des Distanzelementes bis in den Bereich der Verzahnung der Getrieberäder erstrecken.
-
Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass der Außendurchmesser des Distanzelementes dem Fußkreisdurchmesser der Zahnräder im Wesentlichen entspricht.
-
Das Distanzelement kann kreisrund ausgebildet sein. Auch ist eine ovale, elliptische oder unrunde Form denkbar.
-
Es bietet sich an, dass das Distanzelement eine Verzahnung aufweist. Sofern das Distanzelement sich bis in die Verzahnung der Getrieberäder erstreckt, kann durch die Verzahnung des Distanzelementes ein störungsfreier Eingriff von Verzahnung und Gegenverzahnung der Verzahnungspaarung gewährleistet werden, indem die Verzahnung des Distanzelementes die Zähne der Verzahnung bzw. Gegenverzahnung nicht überragt. Indem in diesem Fall das Distanzelement in seiner radialen Erstreckung kleiner dimensioniert ist als die Zahnräder ist vermieden, dass es zu einer Flächenpressung zwischen dem Distanzelement und der Gegenverzahnung kommt. Gleichzeitig kann genügend Raum zur Bevorratung von Schmierstoffen zur Verfügung gestellt werden.
-
Bevorzugt sollte im Querschnitt gesehen, die Kontur der Verzahnung des Distanzelementes von der Kontur der Verzahnung der Zahnräder überdeckt sein. Die Verzahnung des Distanzelementes sollte also innerhalb der Verzahnung der Zahnräder liegen.
-
Es bietet sich an, dass sich die Zahnräder gegen das zwischen liegende Distanzelement abstützen. Dadurch sind die Zahnräder in axialer Richtung in ihrem Abstand zueinander auf einfache Weise festlegbar.
-
Es ist denkbar, dass das Distanzelement zwischen den Zahnrädern lose angeordnet ist. Auch kann das Distanzelement drehfest mit wenigstens einem der Zahnräder oder einer gemeinsamen Welle der Zahnräder drehfest verbunden sein. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Zahnmodul von Verzahnung und Gegenverzahnung kleiner als 200 µm ist oder im Wesentlichen 200 µm entspricht. Bauteile mit einer derartigen Verzahnungspaarung werden üblicherweise als sogenannte Mikrobauteile bezeichnet. Insofern ist die erfindungsgemäße Verzahnungspaarung auch für den Einsatz bei Mikrobauteilen geeignet.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass Verzahnung und Gegenverzahnung an fotolithografisch erzeugten Bauteilen gebildet sind. Hierdurch ist eine einfache Herstellung möglich, insbesondere wenn es sich bei der Verzahnungspaarung um eine Mikro-Verzahnungspaarung handelt. Bevorzugt sollte der fotolithografische Schritt mit einer Galvanoformung ergänzt sein.
-
Bei der Herstellung der Verzahnungspaarung können die fotolithografisch erzeugten Bauteile mit der Verzahnung oder Gegenverzahnung galvanogeformt und mechanisch abgeformt sein.
-
Die Erfindung umfasst weiterhin ein Getriebe, insbesondere Exzentergetriebe, Umlaufrädergetriebe oder Spannungswellengetriebe, welches eine Verzahnungspaarung der vorstehend beschriebenen Art aufweist. Es ist denkbar, dass ein solches Getriebe als Mikrogetriebe ausgebildet ist.
-
Ausführungsbeispiele
-
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
-
Figurenliste
-
- 1 ein Zahnrad in Vorderansicht,
- 2 das Profil der Zahnflanke einer ersten bekannten Verzahnungspaarung in Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A gemäß der 1,
- 3 das Profil der Zahnflanke einer zweiten bekannten Verzahnungspaarung in Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A gemäß der 1,
- 4 eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verzahnungspaarung in Vorderansicht.
- 5 das Profil der Zahnflanke einer möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verzahnungspaarung in Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A gemäß der 4,
- 6 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verzahnungspaarung, dargestellt am Beispiel eines im Querschnitt gezeigten Zahnrades der Verzahnungspaarung, und
- 7 das Profil der Zahnflanke des Zahnrades gemäß der 6 in Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A gemäß der 6.
-
Die 1 zeigt - in schematischer Darstellung - eine Verzahnungspaarung 200 mit einem um eine Drehachse 260 drehbaren Zahnrad 210 in Vorderansicht, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Das Zahnrad 210 weist eine Verzahnung 220 auf, welche durch eine Vielzahl über den Außenumfang verteilt angeordneter Zähne 230 gebildet ist. Die Zähne 230 sind jeweils charakterisierbar durch deren Dicke D, Höhe H und Breite B. Im Zuge der vorliegenden Patentanmeldung wird unter der Zahndicke bzw. Dicke D die räumliche Ausdehnung der Zähne 230 in Umfangsrichtung des Zahnrades 210 und unter der Zahnhöhe bzw. Höhe H die räumliche Ausdehnung der Zähne 230 in radialer Richtung des Zahnrades 210 verstanden. Die Zähne 230 beginnen in ihrer räumlichen Ausdehnung in radialer Richtung im Wesentlichen ab dem Zahngrund 240 und enden am radialen Ende ihres Zahnkopfes 250.
-
In der 2 ist ein Teil des sich über die Zahnbreite B erstreckenden Profils der Zahnflanke 270 eines der Zähne 230 im Schnitt entlang der Schnittlinie A-A gemäß der 1 dargestellt. Das Profil der Zahnflanke 270 ist dort am Beispiel der durch den Schnitt entlang der Schnittlinie A-A erzeugten Kante K ersichtlich.
-
Wie der Verlauf der Kante K über die Zahnbreite B zeigt, weist die Zahnflanke 270 des bekannten Zahnrades 210 gemäß 1 ein balliges bzw. ein nach außen gewölbtes Profil auf. Aufgrund dieser Balligkeit gelangt die Verzahnung 220 des Zahnrades 210 bei einem Kämmeingriff mit einer Gegenverzahnung 290 eines anderen Zahnrades 300, über die Zahnbreite B gesehen, nur mit einem Teil mit der Gegenverzahnung 290 in Berührung. In 2 ist der mit dem Zahn 230 korrespondierende Zahn 280 der Gegenverzahnung 290 beispielhaft mittels gestrichelter Linien dargestellt. Dabei ist das Profil der Zahnflanke des Zahnes 280 idealisiert dargestellt, welches anhand der gerade gezeichneten Gegenkante K” verdeutlicht ist. In der Praxis weisen auch die Zähne 280 der bekannten Gegenverzahnung 290 Zahnflanken auf, welche über die Zahnbreite B ballig ausgebildet sind. Durch die Balligkeit kommen bei einer Übertragung einer Kraft von der Verzahnung 220 auf die Gegenverzahnung 290 die Zahnflanken von Verzahnung 220 und Gegenverzahnung 290 über die Zahnbreite B gesehen, nur teilweise in Berührung. Wie die 1 zeigt, treten die Zähne 230 und 280 von Verzahnung 220 und Gegenverzahnung 290 dabei über die Zahnbreite B gesehen, an ihren Enden nicht in Berührungskontakt. Dies ist üblicherweise ein gewünschter Effekt, um einen unerwünscht hohen Verschleiß aufgrund hoher Flächenpressung an diesen Endbereichen der Zähne 230 bzw. 280 zu vermeiden. Demgegenüber führt diese verringerte Berührungsfläche der Zähne zu einer erhöhten Flächenpressung bei dem in Berührung tretenden Flächenabschnitt der Zähne 230 bzw. 280 von Verzahnung 220 und Gegenverzahnung 290.
-
Sofern es sich bei der Verzahnungspaarung um Mikrobauteile handelt, ist das Profil der Zahnflanken über die Zahnbreite gesehen, ebenfalls - wie bei den 1 und 2 - nicht gleichförmig ausgebildet. Das Profil der Zahnflanke einer Verzahnungspaarung 200' in Mikrobauweise ist beispielhaft und schematisch in 3 dargestellt. 3 ist ein Schnitt entlang der Schnittlinie A-A gemäß der 1. Zum besseren Verständnis sind in 3 ebenfalls die Bezugszeichen der 1 und 2 zugeordnet, welche funktionsgleich mit den Bauteilen gemäß der Ausführung von 3 sind. Am Beispiel der Kante K’, welche durch den Schnitt entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1 erzeugt ist, wird sichtbar, dass auch bei der Verzahnungspaarung 220' in Mikrobauweise die Zahnflanke nur zum Teil zur Übertragung der Kräfte genutzt werden kann. Die wirksame Breite der Zähne 230, welche mit der Gegenverzahnung 290 in Berührung tritt, entspricht lediglich einem Teil der gesamten Zahnbreite B. Dadurch kommt es zu einer hohen Flächenpressung in dem in Wirkkontakt tretenden Bereich der Zähne 230.
-
Die 4 zeigt - in schematischer Darstellung - eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verzahnungspaarung 100. Die 5 zeigt das Profil eines der Zähne 8 der Verzahnungspaarung 100 im Bereich ihrer Zahnflanken 9 entlang der Schnittlinie A-A gemäß der 4. Bauteile der erfindungsgemäßen Verzahnungspaarung 100 gemäß der 4 und 5, welche mit Bauteilen der bekannten Verzahnungspaarungen 200, 200' gemäß der 1 bis 3 identisch oder funktionsgleich sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen; insofern wird auf die Beschreibung zu den 1 bis 3 verwiesen.
-
Die erfindungsgemäße Verzahnungspaarung 100 hat ein eine Verzahnung 1 aufweisendes Bauteil 2 und ein eine Gegenverzahnung 3 aufweisendes Bauteil 4. Bevorzugt sind die Bauteile 2, 4 als Zahnräder ausgebildet, wobei auch eine Kombination bestehend aus Zahnrad und Zahnstange denkbar ist.
-
Bei der erfindungsgemäßen Verzahnungspaarung 100 ist es vorgesehen, dass die Verzahnung 1, welche mit der Gegenverzahnung 3 in Wirkkontakt tritt, durch wenigstens zwei, insbesondere vier Zahnräder 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 gleichen Zahnmoduls und gleicher Zähnezahl gebildet ist. Dadurch ist bei einer Gesamtbreite B, welche durch die Summe der Einzelbreiten b der Zahnräder 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 resultiert und der Breite B gemäß der 3 im Wesentlichen entspricht, durch die erfindungsgemäße Aufteilung der Verzahnung 1 auf die mehreren Zahnräder 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 die mit der Gegenverzahnung 4 in Berührung tretende Fläche über die Gesamtzahnbreite B vergrößert. Dadurch verringert sich die Bauteilbelastung, da die Flächenpressung lokal reduziert ist.
-
Bevorzugt weisen die Zahnräder 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 im Wesentlichen zueinander gleiche Zahnbreiten b auf. Bevorzugt sind die Zahnräder 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 zueinander gleichartig ausgebildet, insbesondere zueinander im Wesentlichen deckungsgleich. Bevorzugt sind die Zahnräder 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 zueinander in Richtung ihrer gemeinsamen Drehachse 260 im Wesentlichen fluchtend angeordnet, so dass die Zahnräder 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 gemeinsam mit der Gegenverzahnung 4 kämmen können. Die Zahnräder 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 können dabei zueinander drehfest oder relativ zueinander verdrehbar angeordnet sein.
-
6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verzahnungspaarung 100' in Querschnittsdarstellung. Bauteile der Verzahnungspaarung 100' gemäß der 6, welche mit den Bauteilen der Verzahnungspaarung 200, 200' gemäß der 1 bis 3 und der Verzahnungspaarung 100 gemäß der 4 und 5 identisch oder funktionsgleich sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen; insofern wird auf die Beschreibung zu den 1 bis 5 verwiesen.
-
In 7 ist das Profil der Zahnflanken der Verzahnungspaarung 100' im Schnitt entlang der Schnittlinie A-A gemäß der 6 dargestellt. Die Verzahnung 1 ist bei dieser Verzahnungspaarung 100' wie bei der Ausführungsform gemäß 4 durch wenigstens zwei, insbesondere drei Zahnräder 5.1', 5.2', 5.3' gleichen Zahnmoduls und gleicher Zähnezahl gebildet, wobei zwischen benachbarten Zahnrädern 5.1' und 5.2' sowie 5.2' und 5.3' jeweils wenigstens ein Distanzelement 6.1 bzw. 6.2 angeordnet ist. Die Distanzelemente 6.1, 6.2 weisen bevorzugt eine Verzahnung 7 auf, welche sich bis in den Bereich der Verzahnung 1 der Getrieberäder 5.1', 5.2', 5.3' erstreckt. Bevorzugt hat dabei die Verzahnung 7 des Distanzelementes 6.1, 6.2 die gleiche Zähnezahl wie die Getrieberäder 5.1', 5.2' und 5.3'. Durch das Distanzelement 6.1 bzw. 6.2 ist zwischen benachbarten Zahnrädern 5.1' und 5.2' bzw. 5.2' und 5.3' im radial äußeren Bereich ein Spalt 10 bzw. Zwischenraum gebildet, welcher beispielsweise zur Bevorratung von Schmierstoff benutzt werden kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Verzahnung
- 2
- Bauteil, Zahnrad
- 3
- Gegenverzahnung
- 4
- Bauteil, Zahnrad
- 5.1
- Zahnrad
- 5.2
- Zahnrad
- 5.3
- Zahnrad
- 5.4
- Zahnrad
- 5.1'
- Zahnrad
- 5.2'
- Zahnrad
- 5.3'
- Zahnrad
- 6.1
- Distanzelement
- 6.2
- Distanzelement
- 7
- Verzahnung
- 8
- Zahn
- 9
- Zahnflanke
- 10
- Spalt
- 100
- Verzahnungspaarung
- 100'
- Verzahnungspaarung
- 200
- bekannte Verzahnungspaarung
- 200'
- bekannte Verzahnungspaarung
- 210
- Zahnrad
- 220
- Verzahnung
- 230
- Zahn
- 240
- Zahngrund
- 250
- Zahnkopf
- 260
- Drehachse
- 270
- Zahnflanke
- 280
- Zahn
- 290
- Gegenverzahnung
- 300
- Zahnrad
- D
- Zahndicke
- H
- Zahnhöhe
- B, b
- Zahnbreite
- K, K’, K”
- Kante
