Rasselfreie Bauteilpaarung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mechanische Bauteilpaarung mit einem Antriebsbauteil, das eine erste Verzahnung aufweist, und einem angetriebenen Bauteil, das eine zweite Verzahnung aufweist, wobei die erste und die zweite Verzahnung im Zahneingriff miteinander stehen, wobei das Antriebsbauteil das angetriebene Bauteil in wenigstens einer vorgegebenen Antriebsrichtung antreibt, und wobei Mittel vorgesehen sind, um Geräusche zu verringern, die durch Spiel zwischen den zwei Verzahnungen in Antriebsrichtung hervorgerufen werden.

Eine derartige mechanische Bauteilpaarung ist allgemein bekannt. Eine übersicht über die derzeit verfügbaren Mittel zur Verringerung von Geräuschen sind beschrieben in "Losteilgeräusche von Fahrzeuggetrieben ¹¹ von Claus H. Lang, Universität Stuttgart, 1997.

Eines der Hauptprobleme bei derartigen mechanischen Bauteilpaarungen ist das sog. Rasselphänomen. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass sich das Antriebsbauteil verzögert, das angetriebene Bauteil (z.B. ein Losrad) sich aber mit seiner eingeprägten Umlaufbewegung weiter dreht und nur durch Reibungs- und Schleppmomenteffekte verzögert wird. Daher löst sich das angetriebene Bauteil von einer Zugflanke des Antriebsbauteils, um zur Schubflanke des Antriebsbauteils hin zu schwingen, und ggf. dort anzustoßen. Derartige Phänomene treten jedoch nicht nur bei Lastwechselreaktionen auf, sondern insbesondere aufgrund höherfrequenter Anregungen aus anderen Teilen des Antriebsstranges, beispielsweise eines Verbrennungsmotors.

Zur Verringerung von solchen Geräuschen gibt es mehrere Ansätze. Zum einen können aktive getriebeexterne Maßnahmen vorgesehen werden, die beispielsweise die Störanregung aus einem Verbrennungsmotor durch ein Zweimassenschwungrad entkoppeln. Derartige Zweimassenschwungräder sind jedoch aufwendig hinsichtlich des beanspruchten Bauraumes, des notwendigen Zusatzgewichtes und hinsichtlich der Kosten. Eine weitere Möglichkeit sind passive getriebeexterne Maßnahmen, wie etwa Kapselungen oder Dämmungen der Getriebegehäuse. Auch diese Maßnahmen sind ungünstig. Ferner sind aktive getriebeinterne Maßnahmen bekannt, die gezielt an den Hauptgeräuschquellen angeordnet werden. Solche aktiven getriebeinternen Maßnahmen zielen häufig darauf ab, die funktionsbedingten Spiele zu minimieren bzw. die Beweglichkeit innerhalb des Freifluges innerhalb dieser funktionsbedingten Spiele zu behindern. Nachteilig sind hierbei häufig der verringerte Wirkungsgrad und die Erzeugung anderer unerwünschter Geräusche (wie z.B. Heulen). Ferner ist es bekannt, zur Geräuschverringerung passive getriebeinterne Maßnahmen vorzusehen, die direkt an den Geräuschquellen (also beispielsweise an den Zahnrädern) angeordnet sind und mechanische Schwingungen tilgen oder isolieren.

Bekannte Maßnahmen sind Losradbremsen, Maßnahmen zur Zahnlückenverspan- nung, Maßnahmen, bei denen eine Scheibe mit einer etwas anderen übersetzung verwendet wird, Maßnahmen mit einer Reibrad-Nebenübersetzung, Schwingungstilger, magnetische Lösungen zum Verhindern eines Lösens der Zahnflanken voneinander, etc.

Aus dem Dokument DE 197 21 851 Al ist es bekannt, das Zahnflankenspiel in der Zahnradpaarung zu verringern, indem an dem einen Zahnrad eine Zahnscheibe mit geringfügig verbiegbaren Zähnen angebracht wird. Die verbiegbaren Zähne der Zahnscheibe greifen in die Gegenverzahnung der Zahnradpaarung und sollen für eine Geräuschdämpfung ohne nennenswerten Verschleiß an dem anderen Zahnradelement sorgen.

Aus der DE 38 39 807 Cl ist es bekannt, das Zahnflankenspiel zwischen zwei Zahnrädern aufzuheben, indem an einem Zahnrad eine zusätzliche Zahnscheibe vorgesehen wird und indem die Zahnscheibe gegenüber dem zugeordneten Zahnrad durch Federn in Umfangsrichtung vorgespannt wird.

Das Dokument DE 10 2004 008171 Al offenbart einen Stirnradtrieb für Nockenwellen, bei dem ein Zahnrad zweiteilig ausgebildet ist.

Vor dem obigen Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, eine mechanische Bauteilpaarung anzugeben, die eine effektive Geräuschverringerung realisiert und einen hohen Wirkungsgrad besitzt.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten mechanischen Bauteilpaarung dadurch gelöst, dass die Geräuschverringerungsmittel erste Kraftübertragungsmittel, die an einem der zwei Bauteile festgelegt sind, und zweite Kraftübertragungsmittel aufweisen, die an dem anderen Bauteil festgelegt sind, wobei die ersten und die zweiten Kraftübertragungsmittel außerhalb der Verzahnungen derart miteinander in Eingriff

stehen, dass zwischen ihnen eine entgegen der vorgegebenen Antriebsrichtung wirkende elastische Abfederungskraft übertragbar ist.

Die erfindungsgemäße Bauteilpaarung ermöglicht die übertragung einer auch als eine Art Dämpfungskraft zu bezeichnenden elastischen Abfederungskraft außerhalb der Verzahnungen. Dies wiederum ermöglicht es, die ersten und die zweiten Kraftübertragungsmittel so aufeinander abzustimmen, dass diese im Wesentlichen dann in Eingriff gelangen und eine elastische Abfederungskraft entgegen der vorgegebenen Antriebsrichtung übertragen, wenn dies sinnvoll ist. Anders herum ausgedrückt können die Kraftübertragungsmittel so aufeinander eingestellt werden, dass diese im Normalfall nicht oder im Wesentlichen nicht in Eingriff gelangen, dann jedoch, wenn sich ein Geräusch zu entwickeln droht, die hierbei involvierten Relativbewegungen der Bauteile dämpfen.

Unter "in Eingriff stehen" soll vorliegend sowohl verstanden werden, dass sich die Kraftübertragungsmittel tatsächlich berühren, so dass die Abfederungskraft unmittelbar zwischen den Bauteilen wirkt, sobald zwischen diesen eine Relativbewegung einsetzt. Darunter soll aber auch verstanden werden, dass die Kraftübertragungsmittel bei Antrieb in Antriebsrichtung generell nicht in Kontakt stehen, so dass die Abfederungskraft erst zum Tragen kommt, wenn die Bauteile bereits eine gewisse Relativbewegung vollzogen haben.

Zudem sind die Geräuschverringerungsmittel durch wenige zusätzliche Komponenten realisierbar, die zudem ein geringes Gewicht besitzen. Die Geräuschverringerungsmittel können dabei generell die Funktion eines Zweimassenschwungrades ersetzen, so dass erhebliche Kosten- und Gewichtseinsparungen realisierbar sind.

Unter einem Bauteil soll vorliegend jede Art von Bauteil verstanden werden, das eine Verzahnung aufweist, also insbesondere Zahnräder. Ein besonders typischer Anwendungsfall sind Bauteile mit einer Stirnverzahnung, die Erfindung ist jedoch auch auf

Bauteilpaarungen in Form von Kegelradzahnrädern, auf Zahnstangen, auf Planeten- radgetriebesätze, Steckverzahnungen etc. anwendbar.

Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.

Von besonderem Vorzug ist es, wenn die ersten und die zweiten Kraftübertragungsmittel dazu ausgelegt sind, die elastische Abfederungskraft formschlüssig zu übertragen.

Bei dieser Ausführungsform kann erreicht werden, dass die Geräusch verringerungs- mittel nur dann wirken, wenn eine gewisse Amplitude der Störanregungen erreicht wird. Mit anderen Worten kann bei dieser Ausführungsform der Gesamtwirkungsgrad verbessert werden.

Es versteht sich dabei, dass die übertragung der elastischen Abfederungskraft nicht rein formschlüssig sein muss. Im vorliegenden Fall soll unter einer formschlüssigen übertragung der elastischen Abfederungskraft verstanden werden, dass diese zumindest teilweise formschlüssig übertragen wird. Denn auch andere Erscheinungen wie Reibschluss oder ähnliches können darin involviert sein.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die ersten und/oder die zweiten Kraftübertragungsmittel elastisch deformierbar ausgebildet. Dies führt zu guten elastischen Abfederungseigenschaften. Die Bauteile mit den Verzahnungen können dabei im Wesentlichen unverändert gegenüber Lösungen konstruiert sein, die nicht über geräuschverringernde Maßnahmen verfügen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die ersten und/oder die zweiten Kraftübertragungsmittel eine konvexe Kontur auf.

Bei dieser Ausführungsform wird es ermöglicht, den Eingriff zwischen den Kraftübertragungsmitteln nach der Art eines Wälzkontaktes zu realisieren, so dass im Wesent-

liehen keine Reibkräfte dazwischen übertragen werden. Insofern ergibt sich insgesamt ein hoher Wirkungsgrad.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die ersten Kraftübertragungsmittel eine erste Mehrzahl von Noppen aufweisen, die seitlich an einem der zwei Bauteile vorgesehen sind.

Derartige Noppen lassen sich konstruktiv einfach realisieren. Sie können entweder mit dem zugeordneten Bauteil verbunden werden, beispielsweise durch beliebige Fügetechniken. Es ist jedoch auch möglich, die Noppen an einem separaten Bauteil vorzusehen, das dann mit dem zugeordneten Bauteil verbunden wird.

Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn sich die Noppen von einer Seitenfläche des zugeordneten Bauteils erstrecken.

Bei dieser Ausfuhrungsform besitzen die Noppen folglich eine Erstreckung in Axialrichtung und somit die Möglichkeit, über sie eine Kraft entgegen der Antriebsrichtung (bei Zahnrädern in Tangential- bzw. Umfangsrichtung) zu übertragen.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn Noppen kalotten- bzw. kegelstumpfartig ausgebildet sind.

Auf diese Weise kann eine konvexe Oberfläche relativ einfach realisiert werden, so dass zwischen den Noppen und den zweiten Kraftübertragungsmitteln auf einfache Weise ein Wälzkontakt realisierbar ist.

Die Noppen können auch als eine angespitzte Erhebung ausgebildet sein.

Gemäß einer insgesamt bevorzugten Ausführungsform weisen die zweiten Kraftübertragungsmittel eine zweite Mehrzahl von Kraftübertragungsgliedern auf, die seitlich an dem anderen der zwei Bauteile vorgesehen sind.

Die Kraftübertragungsglieder können wiederum separate Bauteile sein, die an dem zugeordneten Zahnrad angebracht sind. Die Kraftübertragungsglieder können jedoch auch Teil eines zusätzlichen Bauteils (beispielsweise eines Ringes) sein, das an dem zugeordneten Bauteil angebracht ist.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die zweiten Kraftübertragungsglieder an einem Kraftübertragungsrad ausgebildet sind, das an dem zugeordneten Bauteil festgelegt ist.

Diese Ausführungsform führt insgesamt zu einer Bauweise mit einer möglichst geringen Anzahl an involvierten Einzelteilen.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die zweiten Kraftübertragungsglieder sich jeweils in radialer Richtung nach außen in einen Bereich zwischen zwei Zähnen der Verzahnung des zugeordneten Bauteils erstrecken.

Die zweiten Kraftübertragungsglieder sind dabei seitlich neben, also außerhalb der Verzahnung angeordnet. Mit anderen Worten ragen die zweiten Kraftübertragungsglieder in einen Bereich seitlich neben einer Zahnlücke. Auf diese Weise ist es konstruktiv vergleichsweise einfach möglich, mit den ersten Kraftübertragungsgliedern in Kontakt zu treten, die seitlich an dem anderen Bauteil festgelegt sind, und zwar vorzugsweise im Bereich der jeweiligen Zähne des anderen Bauteils.

Insgesamt ist es ferner bevorzugt, wenn wenigstens einige der zweiten Kraftübertragungsglieder zur Kraftübertragung auf die ersten Kraftübertragungsmittel eine übertragungsfläche aufweisen, die in Bezug auf eine Seitenfläche des zugeordneten Bauteils schräg ausgerichtet ist.

Sofern die übertragungsfläche parallel zur Seitenfläche ausgerichtet wäre, könnte eine formschlüssige übertragung zwischen den ersten und den zweiten Kraftübertragungsmitteln nicht stattfinden. Eine Ausrichtung senkrecht hierzu ist generell

realisierbar und hat zur Folge, dass eine formschlüssige übertragung zwischen den ersten und den zweiten Kraftübertragungsmitteln möglich ist. Die ersten Kraftübertragungsmittel könnten dabei als axial vorstehende Zylinder ausgebildet sein (anstelle von Noppen). Die zweiten Kraftübertragungsmittel sind dann vorzugsweise insgesamt so elastisch ausgebildet sein, dass das funktionale Spiel vollständig durch elastische Deformation aufgefangen werden kann. Die demgegenüber bevorzugte schräge Ausführungsform hat den Vorteil, dass die übertragung der Dämpfungskraft mit einem möglichst geringen Anteil an Reibkraft erfolgen kann und der elastische Deformationsweg der zweiten Kraftübertragungsmittel vergleichsweise klein gehalten werden kann. Demzufolge ist es möglich, vergleichsweise kostengünstige Materialien zu verwenden.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die zweiten Kraftübertragungsglieder als Lamellen ausgebildet sind, die gegenüber einem Grundkörper radial vorstehen.

Auf diese Weise lassen sich die Lamellen vergleichsweise einfach elastisch deformierbar ausbilden. Der Grundkörper kann beispielsweise ein Ring oder ähnliches sein.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Kraftübertragungsglieder als Abschnitte, insbesondere als Umfangsabschnitte eines Kraftübertragungsringes ausgebildet.

Die Abschnitte, die als Kraftübertragungsglieder ausgebildet sind, können an dem Kraftübertragungsring als schräge Abschnitte, nach der Art eines Sägezahnprofils oder ähnliches ausgestaltet sein.

Generell ist es denkbar, dass die erste Mehrzahl der ersten Kraftübertragungsglieder und die zweite Mehrzahl der zweiten Kraftübertragungsglieder unterschiedlich ist. Vorzugsweise ist die Anzahl der ersten und der zweiten Kraftübertragungsglieder jedoch gleich groß.

Ferner muss die Anzahl der ersten und/oder zweiten Kraftübertragungsglieder nicht notwendigerweise gleich der Anzahl der Zähne der jeweiligen zugeordneten Verzahnungen sein. Bevorzugt befindet sich jedoch unabhängig von der jeweiligen Relativstellung der zwei Bauteile jeweils wenigstens ein Paar von erstem bzw. zweitem Kraftübertragungsglied in Eingriff bzw. in einer Stellung, die einen Eingriff zur übertragung der elastischen Abfederungskraft ermöglicht.

Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn die erste und/oder die zweite Mehrzahl der ersten bzw. zweiten Kraftübertragungsglieder gleich der Anzahl der Zähne der Verzahnung des jeweils zugeordneten Bauteils ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die ersten und die zweiten Kraftübertragungsmittel so ausgebildet, dass eine übertragung der elastischen Abfederungskraft im Wesentlichen dann erfolgt, wenn sich das angetriebene Bauteil von einer Zugflanke des Antriebsbauteils löst.

Diese Ausführungsform ermöglicht es, die Geräuschverringerungsmittel nur dann zur Wirkung kommen zu lassen, wenn Störanregungen auftreten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die ersten und die zweiten Kraftübertragungsmittel jeweils an einer Seitenfläche des zugeordneten Bauteils angeordnet, im Falle eines Zahnrades also beispielsweise an einer axialen Stirnseite des jeweiligen Zahnrades.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die ersten und die zweiten Kraftübertragungsmittel so ausgebildet sind, dass sie bei Antrieb in der vorgegebenen Antriebsrichtung in Wälzkontakt miteinander kommen.

Mit anderen Worten sind die Kraftübertragungsmittel so ausgebildet, dass sie jeweils aneinander abwälzen und folglich keine hohen Reibungskräfte dazwischen erzeugt werden.

Obgleich es generell bevorzugt ist, die elastische Abfederungskraft zumindest teilweise formschlüssig zu übertragen, wie oben ausführlich erwähnt, ist es gemäß einer alternativen Ausführungsform vorgesehen, dass die Kraftübertragungsmittel dazu ausgelegt sind, die elastische Abfederungskraft kraftschlüssig zu übertragen.

Eine solche kraftschlüssige, insbesondere rein kraftschlüssige übertragung bedingt, dass die ersten und die zweiten Kraftübertragungsmittel ständig gegeneinander vorgespannt sind, so dass zu erwarten ist, dass der Wirkungsgrad etwas geringer ist als bei der bevorzugten alternativen Ausführungsform.

Insgesamt ist es bei beiden Ausführungsformen bevorzugt, wenn die ersten und die zweiten Kraftübertragungsmittel radial gesehen im Bereich des Zahneingriffes miteinander in Eingriff gelangen, um die elastische Abfederungskraft zu übertragen.

Vorzugsweise erfolgt der Eingriff auf der Höhe des Wälzkreises, so dass Relativbewegungen der Kraftübertragungsmittel in tangentialer und/oder radialer Richtung weitgehend ausgeschlossen sind, während sie miteinander in Eingriff stehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Bauteile schrägverzahnte Bauteile, wobei das angetriebene Bauteil bei Antrieb in der vorgegebenen Antriebsrichtung eine Axialversatzkraft erfährt.

Bei dieser Ausführungsform ist es von besonderem Vorteil, wenn die Geräuschverringerungsmittel dazu ausgebildet sind, eine axiale elastische Abfederungskraft zu übertragen, die in die entgegengesetzte Richtung wirkt wie die Axialversatzkraft.

Diese Ausführungsform wird unabhängig von dem Bereitstellen von Geräuschverringerungsmitteln zur elastischen Abfederung von relativen Umfangsbewegungen bzw. Tangen tialbewegungen zwischen den zwei Bauteilen als eigene Erfindung angesehen.

Denn bei dieser Ausführungsform können auch Geräusche wirksam verringert bzw. gedämpft werden, die aufgrund von Axialschwingungen hervorgerufen werden könnten. Die Geräuschverringerungsmittel sind dabei dazu ausgelegt, das in der Regel vorhandene Axialspiel zu begrenzen. Die Kraftübertragungsmittel sind dauernd in Eingriff und federn so Bewegungen des angetriebenen Zahnrades in Richtung der Axialversatzkraft elastisch ab.

Die Kraftübertragungsmittel können jeweils fest mit dem jeweils zugeordneten Bauteil verbunden sein. Zur Justierung ist es jedoch bevorzugt, wenn die ersten und/oder die zweiten Kraftübertragungsmittel in Antriebsrichtung und/oder in axialer Richtung verstellbar daran festgelegt sind. Auch eine Verspannung der Kraftübertragungsmittel in Bezug auf das jeweils zugeordnete Bauteil ist denkbar. Die Justierung in axialer Richtung kann beispielsweise durch geeignete Unterlegscheiben erfolgen.

Insgesamt wird mit der vorliegenden Erfindung wenigstens einer der folgenden Vorteile bzw. Funktionen realisiert.

Zum einen handelt es sich bei den vorgeschlagenen Maßnahmen um aktive getriebeinterne Maßnahmen mit einer geringen Anzahl von zusätzlichen Komponenten, im Idealfall nur einer einzigen Komponente (beispielsweise einem Rad mit angeformten zweiten Kraftübertragungsmitteln). Solange keine Hauptursache in Form größerer Winkelbeschleunigungsamplituden treibender Bauteile (Antriebsbauteile) vorhanden ist, die unsympathische mechanische Schwingungen (etwa Klappern oder Rasseln) hervorrufen, sollen die erfindungsgemäßen Geräuschverringerungsmittel im Wesentlichen nicht wirken. Daher entstehen im Idealfall keinerlei Verlustleistungen, Verschleißerscheinungen, Beeinträchtigungen der Schaltbarkeit oder andere zusätzliche Geräusche.

Für die vorgenannten Schwingungen ist eine der Hauptursachen die Anregung des mechanischen Systems durch die Amplitude der Winkelbeschleunigung des Antriebsbauteils. Diese Schwingungen nehmen immer mehr zu, etwa durch Optimierung von

Verbrennungsprozessen eines treibenden Verbrennungsmotors, durch Leichtbau etc. Die Folge sind Schwingungen loser Teile, beispielsweise von Zahnrädern und Zahnradblöcken, innerhalb ihrer funktionsbedingten Spiele. Bei ausreichend großen Anregungsamplituden kommt es zu Stoßeffekten an den Spielgrenzen. Diese Stoßeffekte führen zu primären und sekundären abgestrahlten Luftschalldrücken, die akustisch als Klapper- oder Rasselgeräusche wahrgenommen werden. Wenn diese Spiele minimiert werden, können auch diese Geräusche minimiert werden, im Idealfall sogar vollständig.

Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lösungen ist es, durch seitlich an den Bauteilen vorgesehene Mittel das Drehflanken- und/oder Axialspiel entweder völlig oder teilweise zu kompensieren. Damit werden durch dieses "By-pass"-System eventuell auftretende Stöße an den Schubflanken des Antriebsbauteils vermieden und auf dieses By-pass-System verlagert. Das Spiel zwischen dem By-pass-System und dem sich im Eingriff befindlichen angetriebenen Bauteil beträgt entweder null oder nahezu null, ist jedenfalls um ein Vielfaches kleiner als das bei diesen Verzahnungen normalerweise vorhandene funktionale Drehflankenspiel. Damit sind auftretende Stoßenergien entweder null oder so gering, dass Klapper- oder Rasselgeräusche nicht mehr wahrnehmbar sind.

Mittel zur Geräuschverringerung können durch einfache Komponenten realisiert werden, beispielsweise durch kaltumformbare elastische Festkörper-Bauteile, die in Großserie herstellbar sind. Daher können die Kosten sehr niedrig angesetzt werden.

Die Geräuschverringerungsmittel sind zudem sehr betriebsfest, da sie in der Regel nicht permanent wirken und nur bei einer ausreichend hohen Störanregung elastisch abfedernd zur Wirkung kommen. Ferner sollen keine oder nur geringe Relativbewegungen zwischen den ersten und den zweiten Kraftübertragungsgliedern stattfinden, so dass die Berührungen, etwa durch sich berührende sphärische bzw. konvexe Konturen auf dem Wälzkreisdurchmesser, idealerweise punktförmig stattfinden (idealerweise in Form von Wälzkontakten). Die eventuell zustande kommenden Kontakte führen im Idealfall zu rein elastischen Deformationen. Es versteht sich, dass

die entsprechenden Bauteile hierzu ausgelegt sein müssen. Die zur Realisierung der Geräuschverringerungsmittel verwendeten Komponenten können aus Metall oder auch aus Kunststoff oder in Verbund- bzw. Sandwichbauweise, beispielsweise mit Elastomer-Zwischenschichten, mit diesen Werkstoffen ausgeführt werden. Eventuell auftretende Stoßeffekte können dann durch Impedanzveränderungen in den Bauteilen an ihrer Körperschallausbreitung gehindert werden.

Generell kann die vorliegende Erfindung auf gegeneinander bewegliche Bauteile angewendet werden, wie beispielsweise Zahnradpaarungen. Die Erfindung lässt sich jedoch auch auf nicht gegeneinander bewegliche Bauteilpaarungen anwenden, beispielsweise auf Kopplungssteckverzahnungen (Keilnutverzahnungen, etc.), oder Klauen Verzahnungen. Mit anderen Worten wirken die erfindungsgemäßen Geräuschverringerungsmittel auch im statischen Fall und bei Bauteilen, die um die Nulllage herum oszillieren. Obgleich die Kraftübertragungsmittel vorzugsweise im Bereich des Wälzkreisradius miteinander in Eingriff treten, ist es je nach Anwendungsfall auch möglich, dies bei einem kleineren oder größeren Radius zu realisieren.

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.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer mechanischen Bauteilpaarung gemäß einer

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht schräg von der Seite zur Darstellung der bei der Bauteilpaarung der Fig. 1 realisierten Geräuschverringerungsmittel;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Bauteilpaarung in Form eines

Schnittes durch eine Wälzebene gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende schematische Darstellung einer weiteren mechanischen Bauteilpaarung gemäß der vorliegenden Erfindung, deren generelle Funktionsweise der Bauteilpaarung der Fig. 1 und 2 entspricht;

Fig. 5 eine Darstellung von ersten und zweiten Kraftübertragungsgliedern von

Geräuschverringerungsmitteln einer erfindungsgemäßen Bauteilpaarung, wobei die Oberflächen der Kraftübertragungsglieder jeweils konvex ausgebildet sind, um einen Punkt- bzw. Linien-Kontakt zu realisieren;

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung, wobei ein Kraftübertragungsglied eine konvexe und das andere eine gerade Oberfläche aufweist;

Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Darstellung, bei der die konvexe Fläche und die gerade Fläche gegeneinander vertauscht sind;

Fig. 8 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung einer Bauteilpaarung mit

Schrägverzahnung;

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen mechanischen

Bauteilpaarung;

Fig. 10 eine perspektivische Detailansicht der Bauteilpaarung der Fig. 9 zur

Darstellung der Geräuschverringerungsmittel;

Fig. 11 eine der Fig. 9 entsprechende Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Bauteilpaarung, die Kraftübertragungsmittel zur kraftschlüssigen übertragung einer elastischen Abfederungskraft aufweist; und

Fig. 12 eine Detailansicht der Bauteilpaarung der Fig. 11 zur Darstellung der

Geräusch Verringerungsmittel .

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bauteilpaarung in Form einer Zahnradpaarung aus zwei schrägverzahnten Zahnrädern in Stirnradbauweise generell mit IO bezeichnet.

Die Zahnradpaarung 10 weist ein angetriebenes Zahnrad in Form eines Losrades 12 auf, das drehbar an einer Welle (nicht dargestellt) gelagert ist. Ferner weist die Zahnradpaarung 10 ein Antriebsbauteil in Form eines Festrades 14 auf, das fest an einer nicht dargestellten weiteren Welle festlegbar ist. Das Losrad 12 weist eine Verzahnung 16 in Form einer Stirnradverzahnung auf. Das Festrad 14 weist eine entsprechende Verzahnung 18 auf.

Eine Drehachse des Losrades 12 ist bei 20 gezeigt. Eine Drehachse des Festrades 14 ist bei 22 gezeigt.

Die Achsen 20, 22 sind durch eine Verbindungslinie 24 miteinander verbunden.

Ferner stehen die Verzahnungen 16, 18 (beispielsweise Evolventenverzahnungen) in einem Wälzkreis in Eingriff, wobei eine Wälzkreistangente bei 26 gezeigt ist, die rechtwinklig zu der Verbindungslinie 24 ausgerichtet ist.

Ferner weist die Zahnradpaarung 10 Geräuschverringerungsmittel auf, die generell mit 30 bezeichnet sind.

Die Geräuschverringerungsmittel 30 weisen erste Kraftübertragungsmittel 32 und zweite Kraftübertragungsmittel 34 auf. Die ersten Kraftübertragungsmittel 32 sind an dem Losrad 12 festgelegt und sind als eine Mehrzahl von Noppen ausgebildet, die gegenüber einer Seitenfläche des Losrades 12 axial vorstehen, wie es auch in Fig. 2 zu sehen ist.

Dabei ist die Form der Noppen etwa halbkugelförmig, deren Mittelachse mit dem Wälzkreis des Losrades 12 zusammenfällt. Die Noppen 32 sind mit anderen Worten jeweils seitlich an einem Zahn der Verzahnung 16 vorgesehen. Die Anzahl der Noppen 32 entspricht folglich der Anzahl der Zähne der Verzahnung 16.

Die zweiten Kraftübertragungsmittel 34 sind gebildet durch eine Mehrzahl von Kraftübertragungsgliedern, die im vorliegenden Fall als Lamellen 34 ausgebildet sind. Die Lamellen 34 stehen radial nach außen gegenüber einem Lamellenring 36 vor. Der Lamellenring 36 ist an der Seite des Festrades 14 festgelegt. Das Festrad 14 weist hierzu eine Mehrzahl von Bohrungen in Form von Gewindelöchern 44 auf. Der Lamellenring 36 weist eine Mehrzahl von Ausnehmungen 38 auf, die als in Umfangs- richtung verlaufende Langlöcher ausgebildet sind.

Der Lamellenring 36 ist mittels einer entsprechenden Mehrzahl von Schrauben 40 an dem Festrad 14 befestigt, wobei die Relativposition in Umfangsrichtung zwischen dem Festrad 14 und dem Lamellenring 36 durch die Langlochkonfiguration der Ausnehmungen 38 einstellbar ist. Eine axiale Justage ist beispielsweise realisierbar, indem zwischen das Festrad 14 und den Lamellenring 36 eine Unterlegscheibe geeigneter Dicke eingesetzt wird.

Generell ist der Lamellenring 36 so an dem Festrad 14 angebracht, dass die Lamellen sich in radialer Richtung hiervon erstrecken, und zwar so, dass sie in radialer Richtung an den jeweiligen Zahnlücken der Verzahnung 18 vorbeilaufen.

Das Festrad 14 wird in einer Antriebsrichtung 42 angetrieben. Die Antriebsrichtung 42 ist eine bevorzugte Antriebsrichtung, wie sie beispielsweise bei Kraftfahrzeuggetrieben vorgegeben ist (die Richtung bei Vorwärtsfahrt). Gleiches gilt auch bei Antrieben für Nebenaggregate eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges. Mit anderen Worten kann die Zahnradpaarung 10 sowohl in Fahrzeug-Stufengetrieben verwendet werden, insbesondere in Getrieben in Vorgelegebauweise. Die Zahnradpaarung 10 kann aber auch in einem Getriebe für den Antrieb von Nebenaggregaten wie Motorsteuerradgetrieben Verwendung finden, um ein weiteres Beispiel zu nennen.

Die Lamellen 34 des Lamellenringes 36 sind zum einen aus der Radialebene etwas herausgebogen, und zwar in Richtung von dem Festrad 14 weg, wie es insbesondere in Fig. 2 zu sehen ist. Ferner sind die Lamellen jeweils um eine Radialachse herum verdreht, so dass die zu dem Festrad 14 hin weisenden Flächen als schräge übertragungsflächen 52 ausgebildet sind.

Die Oberfläche der ersten Kraftübertragungsmittel in Form der Noppen 32 ist in Fig. 2 mit 54 bezeichnet.

Wenn das Festrad 14 das Losrad 12 in der vorgegebenen Antriebsrichtung 42 antreibt, kommen im Bereich des Zahngriffes die ersten Kraftübertragungsmittel 32 und die zweiten Kraftübertragungsmittel 34 in Eingriff.

Die Art des Eingriffes zwischen den Kraftübertragungsmitteln 32, 34 ist derart, dass im Wesentlichen ein punktförmiger Kontakt zwischen jeweils einer Lamelle 34 und einem Noppen 32 realisiert wird, wobei aufgrund der Schrägstellung der Lamelle 34 eine Normale zu dem Kontaktpunkt schräg sowohl zur Axialrichtung als auch zur Umfangsrichtung ausgerichtet ist. Diese Normale ist als Wirklinie 46 in Fig. 2 dargestellt.

Der Lamellenring 36 ist in Bezug auf das Festrad 14 bzw. in Bezug auf die Noppen 32 des Losrades 12 so eingestellt, dass dann, wenn das Festrad 14 das Losrad 12 antreibt,

im Wesentlichen keine oder nur eine sehr geringe Kraft zwischen den Kraftübertragungsmitteln 32, 34 übertragen wird. Sofern sich aus einem solchen Zustand das Losrad 12 von der Zugflanke des Festrades 14 löst, wird über die Kraftübertragungsmittel 32, 34 eine Kraft entlang der Wirklinie 46 übertragen. Die übertragene Kraft lässt sich zerlegen in eine Axialkraft 48, die parallel verläuft zu den Achsen 20, 22, und in eine Tangentialkraft 50. Die Tangentialkraft 50 ist dabei der Antriebskraft in der vorgegebenen Antriebsrichtung 42 entgegen gerichtet.

Mit anderen Worten wird eine Kraft bzw. Bewegung des Losrades 12 weg von der Zugflanke des Festrades 14 durch die Kraftübertragungsmittel 32, 34 gedämpft, und zwar mittels der hierüber übertragenen Tangentialkraft 50, die der Antriebskraft entgegenwirkt.

Sofern beispielsweise über das Festrad 14 Schwingungen in den Zahneingriff zwischen den zwei Rädern 12, 14 eingeleitet werden, so können diese mittels der Geräuschverringerungsmittel 30 gedämpft bzw. eliminiert werden. Da das Losrad 12 mittels der Geräuschverringerungsmittel 30 daran gehindert wird, sich von der Zugflanke des Festrades 14 zu lösen, können Rasselgeräusche verringert werden. Eine Schubflanke der Verzahnung 18 des Festrades 14 ist in Fig. 2 bei 58 dargestellt. Die gegenüberliegende Flanke des gleichen Zahnes ist als Zugflanke 56 ausgebildet, was in Fig. 2 ebenfalls schematisch angedeutet ist.

Bei Eingriff der Kraftübertragungsmittel 32, 34 wirkt zwischen den Zahnrädern 12, 14 auch eine Axialkraft, wie sie in Fig. 2 bei 48 dargestellt ist. Diese Axialkraft kann Bewegungen des Losrades 12 in Axialrichtung dämpfen. Das Losrad 12 wird aufgrund der Schrägverzahnung der Verzahnungen 16, 18 generell aufgrund einer Axialversatzkraft gegen ein nicht näher dargestelltes Axiallager gedrückt. Aufgrund von Schwingungen im Antriebsstrang kann es auch vorkommen, dass das Losrad 12 in axialer Richtung schwingt. Die Geräuschverringerungsmittel 30 sind dazu ausgelegt, Bewegungen des Losrades 12 weg zu dämpfen und dienen folglich auch dazu, Geräuschentwicklungen aufgrund von Axialschwingungen des Losrades 12 zu dämpfen.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bauteilpaarung 10' und die Bauteilpaarung 10' entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Bauteilpaarung 10 der Fig. 1 und 2. Im Folgenden werden lediglich Unterschiede erläutert.

Die Darstellung der Fig. 3 entspricht einem Schnitt durch die Wälzkreisebene, die in Fig. 1 mit 26 bezeichnet ist.

Man erkennt die Zugflanke 56 und die Schubflanke 58 der jeweiligen Zähne der Verzahnung 18'.

Das Drehflanken- bzw. Zahnflankenspiel zwischen den Verzahnungen 16', 18' ist (in übertriebener Form) bei 60 dargestellt.

Ferner sind Geräuschverringerungsmittel 30' dargestellt. Die Geräuschverringerungsmittel 30' weisen erste Kraftübertragungsmittel 32', die der Verzahnung 16' zugeordnet sind, sowie zweite Kraftübertragungsmittel 34', die der Verzahnung 18' zugeordnet sind, auf. Die Kraftübertragungsmittel 32', 34' weisen nicht näher bezeichnete elastische Mittel (schematisch durch eine Feder dargestellt) auf, durch die zwischen den Verzahnungen 16', 18' eine Dämpfungskraft 50' in Umfangsrichtung (entgegen der Antriebsrichtung 42') aufgebracht werden kann.

Aus der Darstellung der Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Geräuschverringerungsmittel 30' als eine Art "By-pass"-System realisiert sind, das außerhalb der Verzahnungen 16', 18' wirkt und eine Dämpfungskraft entgegen der Antriebsrichtung übertragen kann.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bauteilpaarung 10". Die Bauteilpaarung 10" entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise der Bauteilpaarung 10 der Fig. 1 und 2. Im Folgenden wird lediglich auf Unterschiede eingegangen.

Die Darstellung der Bauteilpaarung 10" entspricht der Darstellung der Bauteilpaarung 10' der Fig. 3, also in Form eines Schnittes durch eine Wälzkreistangente.

Man erkennt, dass bei der Bauteilpaarung 10" ein Lamellenring 36" an dem Festrad 14" festgelegt ist, wohingegen an dem Losrad 12" Noppen 32" festgelegt sind.

Die generelle Funktionsweise ist jedoch ähnlich, dahingehend, dass die Lamellen 34" schräg in Bezug auf sowohl die Axialrichtung als auch die Radialrichtung ausgerichtet sind und demzufolge eine schräg ausgerichtete Kraft entlang einer Wirklinie 46" zwischen den Kraftübertragungsmitteln 32", 34" übertragbar ist.

Eine in Umfangsrichtung wirkende Kraftkomponente 50" wirkt dabei der Antriebs- richrung 42" entgegen, um die erfindungsgemäße Abfederungs- bzw. Dämpfungswirkung in Umfangs- bzw. Tangentialrichtung zu erzielen. Eine Axialkraftkomponente 48" dämpft Bewegungen des Losrades 14" in axialer Richtung bzw. federt diese ab.

In den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4 sind die ersten Kraftübertragungsmittel generell als etwa sphärische oder kalottenförmige bzw. kegelstumpfförmige Noppen ausgebildet und vorzugsweise mit einer konvexen Oberfläche ausgestattet. Die zweiten Kraftübertragungsmittel 34 in Form der Lamellen weisen hingegen im Wesentlichen eine ebene übertragungsfläche 52 auf. Es ist auch möglich, die miteinander in Kontakt kommenden Flächen 52, 54 beide konvex auszubilden, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Die Situation der Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4 mit konvexer übertragungsfläche 54 der Noppen 32 ist in Fig. 6 dargestellt. Eine umgekehrte Ausführungsform, bei der die Noppen eine gerade Oberfläche 54 aufweisen, und die Lamellen eine konvexe Oberfläche 52, ist in Fig. 7 dargestellt. Obgleich dies nicht dargestellt ist, versteht sich, dass die Flächenpaarung 52, 54 auch konvex-konkav mit identischer oder vorzugsweise unterschiedlicher Krümmung ausgebildet werden kann.

In allen Fällen kann im Wesentlichen ein punkt- bzw. linienförmiger Kontakt erzielt werden, so dass die Kraftübertragungsmittel 32, 34 im Wesentlichen nach der Art

eines Wälzkontaktes aufeinander abwälzen können, wenn sie im Bereich des Zahneingriffs in Kontakt gelangen bzw. in Eingriff geraten.

In Fig. 8 ist eine der Fig. 4 entsprechende Ausführungsform dargestellt, wobei die Verzahnungen 16"', 18'" als Schrägverzahnungen ausgeführt sind.

Man erkennt, dass aufgrund des Zahneingriffs bei Antrieb des Festrades 14"' in Antriebsrichtung 42'" eine Axialversatzkraft 62 auf das Losrad 12'" ausgeübt wird.

Das Losrad 14'" stützt sich dabei in der Regel an einem nicht näher bezeichneten Axiallager ab (das in Fig. 8 auf der rechten Seite zu sehen wäre). Die Geräusch verrin- gerungsmittel 30"' sind auf der gleichen Seite angeordnet. Eine in Fig. 8 nicht näher bezeichnete Axialkraft 48 wirkt folglich in die entgegengesetzte Richtung wie die Axialversatzkraft 62. Demzufolge wird erreicht, dass Bewegungen des Losrades 12'" in Richtung der Axialversatzkraft 62 mittels der Geräuschverringerungsmittel 30'" gedämpft werden können.

Die Fig. 9 und 10 zeigen eine weitere alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bauteilpaarung 10 ^Iv .

Die Bauteilpaarung 10™ entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Bauteilpaarung 10 der Fig. 1 und 2. Im Folgenden wird lediglich auf Unterschiede eingegangen. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Während die Noppen 32 ^IV im Wesentlichen identisch sind zu den Noppen 32 der Bauteilpaarung 10, sind diese vorliegend am Losrad 12 ^IV festgelegt. Die zweiten Kraftübertragungsmittel 34 ^1V weisen einen Kraftübertragungsring auf, der an dem Festrad 14 ^ιv festgelegt ist und in radialer Richtung die Noppen 32™ vollständig überdeckt.

An der den Noppen 32^ zugewandten Seite des Kraftübertragungsringes 36 ^IV ist eine Mehrzahl von Kraftübertragungsgliedern 34 ^IV in Form von schräggestellten Abschnit-

ten vorgesehen. Diese Kraftübertragungsglieder 34™ weisen jeweils übertragungsflächen 52 ^IV auf, die hinsichtlich Form und Ausrichtung generell den übertragungsflächen 52 der Lamellen 34 der Fig. 1 und 2 entsprechen.

Es versteht sich, dass die Kraftübertragungsabschnitte 34™ in axialer Richtung in der Regel nicht so elastisch ausgebildet sind wie die Lamellen 34 des Lamellenringes 36 der Fig. 1 und 2. Demzufolge lässt sich mit der Ausführungsform der Fig. 9 und 10 generell eine stärkere Dämpfungswirkung erzeugen.

Generell ist es auch denkbar, dass der Kraftübertragungsring 36 ^IV in Umfangsrichtung in Bezug auf das zugeordnete Zahnrad (hier das Festrad 14 ^IV ) beweglich und in eine Richtung vorgespannt ist, wie es in Fig. 9 schematisch bei 64 dargestellt ist.

Bei dieser Ausfuhrungsform würden die schematisch dargestellten Vorspannmittel eine Kraft 66 auf den Kraftübertragungsring 36 ^ιv ausüben, wie sie in Fig. 10 bei 66 dargestellt ist.

Die Vorspannkraft 66 würde dabei der Antriebsrichtung 42 ^IV entgegengesetzt ausgerichtet sein.

In den Fig. 11 und 12 ist eine weitere Ausfuhrungsform einer erfindungsgemäßen Bauteilpaarung 10 ^v dargestellt.

Die Bauteilpaarung 10 ^v entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise der Bauteilpaarung 10 der Fig. 1 und 2. Im Folgenden werden lediglich Unterschiede erläutert.

Während zwischen den Kraftübertragungsmitteln 32, 34 der Geräuschverringerungsmittel 30 der Fig. 1 - 10 eine Dämpfungskraft generell zumindest teilweise formschlüssig übertragen werden kann, stehen die ersten Kraftübertragungsmittel 32 ^V in Form einer Ringscheibe und die zweiten Kraftübertragungsmittel 36 ^V generell in Reib-

kontakt miteinander, ohne dass dazwischen eine Kraftkomponente in Umfangsrich- tung formschlüssig übertragen werden könnte.

Die Scheiben 32 ^V , 36 ^V sind vielmehr in Richtung ihrer Verbindungslinie 24 (in Fig. 11, 12 nicht dargestellt) aufeinander zu vorgespannt, so dass aufgrund des Reibeingriffes eine Dämpfungskraft 50 ^v entgegen der Antriebsrichtung 42 ^V reibschlüssig übertragbar ist.

Es versteht sich, dass die Erfindung nicht nur im Rahmen der oben beschriebenen Ausführungsformen realisiert werden kann, sondern dass eine Vielzahl von Modifikationen möglich ist.

So sind beispielsweise die Vorspannmittel 64 der Fig. 9, 10 generell auch auf die anderen Ausführungsformen von Bauteilpaarungen anwendbar. Ferner versteht sich, dass auch bei der reibschlüssigen bzw. kraftschlüssigen übertragung einer Dämpfungskraft nicht nur eine Komponente in Umfangsrichtung (50^ übertragbar ist, sondern auch eine Komponente in Axialrichtung (in Fig. 12 nicht näher dargestellt). Zu diesem Zweck ist es sinnvoll, dass die Kraftübertragungsscheibe 36 ^V die Kraftübertragungsscheibe 32 ^V in radialer Richtung etwas überdeckt. Vorzugsweise sind die Berührflächen der Kraftübertragungsringe 36 ^V , 32 ^V schräg sowohl in Bezug auf die Axialrichtung als auch in Bezug auf die Radialrichtung der Bauteilpaarung 10 ^v ausgerichtet, wie es Fig. 12 zu entnehmen ist.

Generell können die ersten Kraftübertragungsmittel (z.B. Noppen) dem Losrad zugeordnet sein, und die zweiten Kraftübertragungsmittel (z.B. Lamellen) dem Festrad. Auch der umgekehrte Fall ist jedoch möglich. Ferner ist es denkbar, die ersten und die zweiten Kraftübertragungsmittel konstruktiv jeweils identisch bzw. komplementär zueinander auszugestalten. Auch ist es denkbar, erste und zweite Kraftübertragungsmittel nicht nur an einer Seite der Bauteile anzuordnen, sondern beispielsweise an beiden Seiten dieser Bauteile. Dies kann auch beinhalten, die Paarung der Kraftübertragungsmittel auf den gegenüberliegenden Seiten der Bauteile kreuzweise zu

vertauschen. Bei Kraftübertragungsmittelpaarungen auf beiden Seiten kann eine größere Tangentialkraft entgegen der Antriebsrichtung erzeugt werden, und damit eine bessere Verringerung der Klapper- bzw. Rasselneigung.