DE102006038481A1

DE102006038481A1 - Vorrichtung und Verfahren mit abgeschrägten Zahnradzähnen

Info

Publication number: DE102006038481A1
Application number: DE102006038481A
Authority: DE
Inventors: Matthieu Rihn; Vincent Fruteau De Laclos; Olivier Schwartz; Daniel Lips; Romain Rondio
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2007-03-15
Also published as: US20070042860A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren mit abgeschrägten Zahnradzähnen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein allgemein ringförmiges Hohlrad mit einer Mehrzahl von Hohlradzähnen. Die Hohlradzähne definieren einen allgemein abgeschrägten Querschnitt. Ferner umfasst die Vorrichtung ein allgemein ringförmiges Außenzahnrad mit einer Mehrzahl von Außenzahnradzähnen. Die Außenzahnradzähne definieren einen allgemein parallelen Querschnitt. Die Außenzahnradzähne sind mit den Hohlradzähnen des Hohlrads in der Weise in Eingriff, dass die Außenzahnradzähne auf die Hohlradzähne ausgerichtet sind, wenn ein positives oder ein negatives Eingangsdrehmoment ausgeübt wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/709852, eingereicht am 19. August 2005, deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit eingeschlossen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren mit abgeschrägten Zahnradzähnen für einen Planetenradsatz gerichtet.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Wenn ein Planetenradsatz unter Last ist, kann sich der Planetenträger selbst unter leichter Last im Kontext allgemein erfahrener Zahnradgeräuschsituationen leicht durchbiegen, wobei die Planetenritzellager, die nicht ideal starr sind, leicht verlagert werden können. Im Ergebnis können die Zahnräder eines Planetenradsatzes unter Last nicht ideal parallel bleiben. Mit anderen Worten, Zahnräder, die theoretisch ideal ineinander greifen, berühren einander unter tatsächlichen Arbeitsbedingungen an einem Punkt, der nicht in der Mitte der Zahnflanke zentriert ist. Diese Fehlausrichtung kann die Lastverteilung an einem Zahnradzahn verschieben, wodurch das Zahnradgeräusch erhöht und die Haltbarkeit verringert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung mit abgeschrägten Zahnradzähnen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein allgemein ringförmiges Hohlrad mit einer Mehrzahl von Hohlradzähnen. Die Hohlradzähne definieren einen allgemein abgeschrägten Querschnitt. Das heißt die Schrägungswinkel der linken Flanke und der rechten Flanke jedes Innenzahns sind nicht parallel. Ferner umfasst die Vorrichtung ein allgemein ringförmiges Außenzahnrad mit einer Mehrzahl von Außenzahnradzähnen. Die Außenzahnradzähne definieren einen allgemein parallelen Querschnitt. Das heißt die Schrägungswinkel der linken Flanke und der rechten Flanke jedes Außenzahnrads sind allgemein parallel. Die Außenzahnradzähne sind mit den Hohlradzähnen des Hohlrads in der Weise in Eingriff, dass die Außenzahnradzähne mit den Hohlradzähnen ausgerichtet sind, wenn ein positives oder ein negatives Eingangsdrehmoment ausgeübt wird. Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind die Hohlradzähne allgemein parallel und die Außenzahnradzähne abgeschrägt.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung hervor, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verwendet wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm eines Außenzahnrads, das mit einem Hohlrad in Eingriff ist, gemäß der vorliegenden Erfindung;
2a ist ein Schnittdiagramm entlang der Teilzylinder sowohl des Außenzahnrads als auch des Hohlrads, das eine Zahnradzahnkonfiguration des Standes der Technik zeigt, wenn auf die Zahnradzähne keine Last ausgeübt wird;
2b ist ein Schnittdiagramm entlang der Teilzylinder sowohl des Außenzahnrads als auch des Hohlrads, das eine Zahnradzahnkonfiguration des Standes der Technik zeigt, wenn auf die Zahnradzähne ein positives Eingangsdrehmoment ausgeübt wird;
2c ist ein Schnittdiagramm entlang der Teilzylinder sowohl des Außenzahnrads als auch des Hohlrads, das eine Zahnradzahnkonfiguration des Standes der Technik zeigt, wenn auf die Zahnradzähne ein negatives Eingangsdrehmoment ausgeübt wird;
3a ist ein Schnittdiagramm entlang der Teilzylinder sowohl des Außenzahnrads als auch des Hohlrads, das eine Zahnradzahnkonfiguration gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ohne auf die Zahnradzähne ausgeübte Last zeigt;
3b ist ein Schnittdiagramm entlang der Teilzylinder sowohl des Außenzahnrads als auch des Hohlrads, das eine Zahnradzahnkonfiguration gemäß der bevorzugten Ausführungsform aus 3a zeigt, wenn auf die Zahnradzähne ein positives Eingangsdrehmoment ausgeübt wird;
3c ist ein Schnittdiagramm entlang der Teilzylinder sowohl des Außenzahnrads als auch des Hohlrads, das eine Zahnrad zahnkonfiguration gemäß der bevorzugten Ausführungsform aus 3a zeigt, wenn auf die Zahnradzähne ein negatives Eingangsdrehmoment ausgeübt wird;
4a ist ein Schnittdiagramm entlang der Teilzylinder sowohl des Außenzahnrads als auch des Hohlrads, das eine Zahnradzahnkonfiguration gemäß einer alternativen Ausführungsform ohne auf die Zahnradzähne ausgeübte Last zeigt;
4b ist ein Schnittdiagramm entlang der Teilzylinder sowohl des Außenzahnrads als auch des Hohlrads, das eine Zahnradzahnkonfiguration gemäß der alternativen Ausführungsform aus 4a zeigt, wenn auf die Zahnradzähne ein positives Eingangsdrehmoment ausgeübt wird; und
4c ist ein Schnittdiagramm entlang der Teilzylinder sowohl des Außenzahnrads als auch des Hohlrads, das eine Zahnradzahnkonfiguration gemäß der alternativen Ausführungsform aus 4a zeigt, wenn auf die Zahnradzähne ein negatives Eingangsdrehmoment ausgeübt wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Anhand der Zeichnungen zeigt 1 ein Hohlrad 10 und ein Außenzahnrad 12 gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Hohlrad 10 ein Ringzahnradelement eines Planetenradsatzes und ist das Außenzahnrad 12 ein Planetenzahnradelement (Ritzel) eines Planetenradsatzes. Das Hohlrad 10 ist allgemein ringförmig und umfasst eine Mehrzahl innen angeordneter Zahnradzähne 14. Außerdem umfasst das Hohlrad 10 einen Vorderflächenabschnitt 16 und einen Hinterflächenabschnitt 18. Das Außenzahnrad 12 ist allgemein ringförmig und umfasst eine Mehrzahl außen angeordneter Zahnradzähne 20. Das Außenzahnrad 12 umfasst ebenfalls einen Vorderflächenabschnitt 22 und einen Hinterflächenabschnitt 24.
Anhand von 2a ist eine Schnittansicht eines herkömmlichen Hohlrads gezeigt, das mit einem herkömmlichen Außenzahnrad in Eingriff ist. Die Schnittansicht ist gezeigt, ohne dass auf die Zahnräder eine Last ausgeübt wird. Zur Bezugnahme auf ähnliche Komponenten aus 1 sind in den 2a–c ähnliche Bezugszeichen verwendet. Zum Beispiel identifiziert das zu einem Bezugszeichen hinzugefügte Suffix "a" eine ähnliche Komponente in einer anderen Ausführungsform. Die Schnittansicht aus 2a zeigt einen Zahnradzahn 20a', der zwischen den Zahnradzähnen 14a' und 14a'' angeordnet ist.
Die Zahnradzähne 14a' und 14a'' umfassen jeweils einen ersten Endabschnitt 30, einen zweiten Endabschnitt 32 und gegenüberliegende Seitenabschnitte oder Flanken 34. Der erste Endabschnitt 30 ist allgemein parallel zu dem zweiten Endabschnitt 32 und die gegenüberliegenden Seitenabschnitte 34 sind allgemein parallel zueinander, so dass die in 2a gezeigte Schnittansicht der Zähne 14a' und 14a'' ein Parallelogramm definiert. Die Seitenabschnitte 34 definieren eine Länge L1 der Zahnradzähne 14a' und 14a''.
Der Zahnradzahn 20a' umfasst einen ersten Endabschnitt 36, einen zweiten Endabschnitt 38 und gegenüberliegende Seitenabschnitte oder Flanken 40. Der erste Endabschnitt 36 ist allgemein parallel zu dem zweiten Endabschnitt 38 und die gegenüberliegenden Seitenabschnitte 40 sind allgemein parallel zueinander, so dass die in 2a gezeigte Schnittansicht des Zahns 20a' ein Parallelogramm definiert. Die Seitenabschnitte 40 definieren eine Länge L2 des Zahnradzahns 20a'. Wie in 2a gezeigt ist, sind die Zahnradzähne 14a', 20a' und 14a'' allgemein parallel zueinander, wenn auf die Zahnräder keine Last ausgeübt wird. Für diese Offenbarung werden Zahnradzähne als parallel und ausgerichtet betrachtet, wenn ihre angrenzenden Seitenabschnitte (wie etwa die Seitenabschnitte 34 und 40) parallel sind.
Es ist festzustellen, dass die in 2a gezeigte parallele Zahnradzahnausrichtung erwünscht ist, um das Geräusch zu minimieren und die Haltbarkeit zu maximieren. Wenn solche parallel ausgerichteten Zahnräder in Eingriff sind, wird die dazwischen übertragene Kraft über die gesamte Länge L2 des Zahnradzahns 20a' verteilt, während er entweder mit dem Zahnradzahn 14a' oder mit dem Zahnradzahn 14a'' in Eingriff ist. Zusätzlich ist die Kraft allgemein gleichmäßig über die Länge L1 des Zahnradzahns 14a' oder des Zahnradzahns 14a'' verteilt, so dass sich die Spitzenkraft angenähert in der Mitte zwischen dem ersten Endabschnitt 30 und dem zweiten Endabschnitt 32 befindet. Es ist beobachtet worden, dass dadurch, dass die übertragene Kraft über einen größeren Kontaktbereich verteilt wird, und dadurch, dass die auf die Zahnradzähne ausgeübte Kraft zentralisiert wird, das Geräusch minimiert und die Haltbarkeit maximiert wird.
Außerdem ist beobachtet worden, dass sich der Planetenträger (nicht gezeigt) durchbiegen kann und die Planetenritzellager (nicht gezeigt) etwas eingeengt werden können, so dass der Zahnradzahn 20a' des herkömmlichen Außenzahnrads verschoben oder verkippt werden kann, wenn die Zahnräder unter Last sind,. Im Ergebnis dieser Verkippung können die Zähne 14a', 20a' und 14a'' unter Last fehlausgerichtet werden.
Wie in 2b gezeigt ist, werden die Zähne 20a' und 14a'' fehlausgerichtet, wenn während einer Antriebsbedingung zwischen einem herkömmlichen Hohlrad und einem herkömmlichen Außenzahnrad ein positives Eingangsdrehmoment übertragen wird, wie es etwa während einer Antriebsbedingung erfahren würde. Genauer wird der Zahn 20a' so verkippt, dass die Zähne 20a' und 14a'' nicht mehr parallel sind und nur ein Abschnitt des Zahns 20a' mit dem Zahn 14a'' in Eingriff ist. Somit wird die zwischen den Zähnen 20a' und 14a'' übertragene Kraft über einen kleineren Kontaktbereich verteilt, wobei die Kraft nicht über die Länge L1 des Zahns 14a'' zentral ist. Dementsprechend wird das Geräusch nicht minimiert und die Haltbarkeit nicht maximiert.
Wenn, wie in 2c gezeigt ist, zwischen einem herkömmlichen Hohlrad und einem herkömmlichen Außenzahnrad ein negatives Eingangsdrehmoment übertragen wird, wie es etwa während einer Leerlaufbedingung erfahren würde, werden die Zähne 20a' und 14a' fehlausgerichtet. Genauer wird der Zahn 20a' verkippt, so dass die Zähne 20a' und 14a' nicht mehr parallel sind und nur ein Abschnitt des Zahns 20a' mit dem Zahn 14a' in Eingriff ist. Somit wird die zwischen den Zähnen 20a' und 14a' übertragene Kraft über einen kleineren Kontaktbereich verteilt, wobei die Kraft nicht über die Länge L1 des Zahns 14a' zentral ist. Dementsprechend wird das Geräusch nicht minimiert und die Haltbarkeit nicht maximiert.
Anhand von 3a zeigt eine Schnittansicht einen Zahnradzahn 20', der zwischen den Zahnradzähnen 14' und 14'' angeordnet ist, wenn keine Last auf die (in 1 gezeigten) Zahnräder 10, 12 ausgeübt wird. Zur Bezugnahme auf ähnliche Komponenten aus 1 sind in den 3a–c ähnliche Bezugszeichen verwendet.
Die Zahnradzähne 14' und 14'' umfassen jeweils einen ersten Endabschnitt 50, einen zweiten Endabschnitt 52 und gegenüberliegende Seitenabschnitte oder Flanken 54. Die Zahnradzähne 14' und 14'' sind abgeschrägt, d. h., die gegenüberliegenden Seitenabschnitte 54 des Zahns 14', 14'' haben nicht parallele Schrägungswinkel. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist der erste Endabschnitt 50 allgemein parallel zu dem zweiten Endabschnitt 52. Dementsprechend ist der zweite Endabschnitt 52 breiter als der erste Endabschnitt 52, so dass die gegenüberliegenden Seitenabschnitte 54 von hinten nach vorn nach innen abgeschrägt sind. Wie in 3a gezeigt ist, sind die abgeschrägte Konfiguration der Seitenabschnitte 54 gemeinsam mit dem parallelen ersten und zweiten Endabschnitt 50, 52 allgemein so konfiguriert, dass sie für die Zähne 14 einen trapezförmigen Querschnitt definieren. Die Seitenabschnitte 54 definieren eine Länge L3 der Zahnradzähne 14' und 14''.
Der Zahnradzahn 20' umfasst einen ersten Endabschnitt 56, einen zweiten Endabschnitt 58 und gegenüberliegende Seitenabschnitte 60. Der Zahnradzahn 20' ist allgemein parallel, d. h., die gegenüberliegenden Seitenabschnitte 60 des Zahns 20' haben parallele Schrägungswinkel. Wie in 3a gezeigt ist, ist der erste Endabschnitt 56 allgemein parallel zu dem zweiten Endabschnitt 58 und sind die gegenüberliegenden Seitenabschnitte 60 allgemein parallel zueinander, so dass die Schnittansicht des Zahns 20' ein Parallelogramm definiert. Die Seitenabschnitte 60 definieren eine Länge L4 des Zahnradzahns 20'.
Wenn, wie in 3a gezeigt ist, auf die (in 1 gezeigten) Zahnräder 10, 12 keine Last ausgeübt wird, sind die Zahnradzähne 14', 20' und 14'' nicht parallel zueinander. Allerdings ist festzustellen, dass das Geräusch und die Haltbarkeit weniger wichtige Betrachtungen sind, wenn auf die Zahnräder 10, 12 keine Last ausgeübt wird, so dass die Fehlausrichtung der Zähne 14', 20' und 14'' allgemein nicht problematisch ist.
Wenn, wie in 3b gezeigt ist, zwischen den (in 1 gezeigten) Zahnrädern 10 und 12 ein positives Eingangsdrehmoment übertragen wird, wie es etwa während einer Antriebsbedingung erfahren würde, werden die Zahnradzähne 20' und 14'' ausgerichtet, so dass sie parallel sind. Die Ausrichtung der Zahnradzähne 20' und 14'' ist der Durchbiegung des Planetenträgers (nicht gezeigt) zuzuschreiben, die durch die Übertragung des positiven Eingangsdrehmoments verursacht wird. Die Durchbiegung des Planetenträgers (nicht gezeigt) wird auf das Außenzahnrad 12 übertragen, wodurch veranlasst wird, dass sich die Zähne 20 verkippen und die Zahnradzähne 20' und 14'' in Ausrichtung gebracht werden. Mit anderen Worten, der Betrag der Abschrägung der Seitenabschnitte 54 des Zahnradzahns 14'' ist so gewählt, dass die Verkippung des Zahnradzahns 20' während des Anlegens des positiven Eingangsdrehmoments kompensiert wird. Da die Zahnradzähne 20' und 14'' ausgerichtet sind, wenn ein positives Eingangsdrehmoment ausgeübt wird, berührt während des Eingriffs die gesamte Länge L4 des Zahnradzahns 20' den Zahnradzahn 14''. Somit wird die zwischen den Zahnradzähnen 20' und 14'' übertragene Kraft über die gesamte Länge L4 des Zahnradzahns 20' verteilt, während er mit dem Zahnradzahn 14' in Eingriff ist. Zusätzlich wird die Kraft allgemein gleichmäßig über die Länge L3 des Zahnradzahns 14'' verteilt, so dass sich die Spitzenkraft angenähert in der Mitte zwischen dem ersten Endabschnitt 50 und dem zweiten Endabschnitt 52 befindet. Dementsprechend wird das Geräusch minimiert und die Haltbarkeit maximiert.
Wenn, wie in 3c gezeigt ist, zwischen den (in 1 gezeigten) Zahnrädern 10 und 12 ein negatives Eingangsdrehmoment übertragen wird, wie es etwa während einer Leerlaufbedingung erfahren würde, werden die Zahnradzähne 20' und 14' ausgerichtet. Die Ausrichtung der Zahnradzähne 20' und 14' ist ähnlich der oben anhand der Zahnradzähne 20' und 14'' aus 3b beschriebenen, wobei aber die Durchbiegung des Planetenträgers (nicht gezeigt) den Zahnradzahn 20' in Ausrichtung auf den Zahnradzahn 14' anstatt auf den Zahnradzahn 14'' bringt, da das Eingangsdrehmoment negativ ist. Da die Zahnradzähne 20' und 14' ausgerichtet sind, wenn ein negatives Eingangsdrehmoment ausgeübt wird, berührt während des Eingriffs die gesamte Länge L4 des Zahnradzahns 20' den Zahnradzahn 14'. Somit wird die zwischen den Zahnradzähnen 20' und 14' übertragene Kraft über die gesamte Länge L4 des Zahnradzahns 20' verteilt, während er mit dem Zahnradzahn 14' in Eingriff ist. Zusätzlich wird die Kraft allgemein gleichmäßig über die Länge L3 des Zahnradzahns 14' verteilt, so dass sich die Spitzenkraft angenähert in der Mitte zwischen dem ersten Endabschnitt 50 und dem zweiten Endabschnitt 52 befindet. Dementsprechend wird das Geräusch minimiert und die Haltbarkeit maximiert.
Gemäß einer in 4a gezeigten alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Zähne 14 des Hohlrads 10 allgemein parallel und sind die Zähne 20 des Außenzahnrads 20 abgeschrägt, um, wie im Folgenden ausführlich beschrieben wird, die Durchbiegung des Planetenträgers (nicht gezeigt) auszugleichen. Zur Bezugnahme auf ähnliche Komponenten aus 1 sind in den 4a–c ähnliche Bezugszeichen verwendet. Zum Beispiel identifiziert das zu einem Bezugszeichen hinzugefügte Suffix "b" eine ähnliche Komponente in einer anderen Ausführungsform. Die Schnittansicht aus 4a zeigt einen Zahnradzahn 20b' des (in 1 gezeigten) Außenzahnrads 12, der zwischen aufeinander folgenden Zahnradzähnen 14b' und 14b'' des (in 1 gezeigten) Hohlrads 10 angeordnet ist, ohne dass auf die Zahnradzähne 14b', 20b' und 14b'' eine Last ausgeübt wird.
Die Zahnradzähne 14b', 14b'' umfassen jeweils einen ersten Endabschnitt 70, einen zweiten Endabschnitt 72 und gegenüberliegende Seitenabschnitte 74. Die Zahnradzähne 14b' und 14b'' sind jeweils allgemein parallel, d. h., die gegenüberliegenden Seitenabschnitte 74 jedes Zahns 14b', 14b'' haben parallele Schrägungswinkel. Anhand von 4a ist der erste Endabschnitt 70 allgemein parallel zu dem zweiten Endabschnitt 72 und sind die gegenüberliegenden Seitenabschnitte 74 allgemein parallel zueinander, so dass die Schnittansicht der Zähne 14b', 14b'' ein Parallelogramm definiert. Die Seitenabschnitte 74 definieren eine Länge L5 der Zahnradzähne 14b', 14b''.
Der Zahnradzahn 20b' umfasst einen ersten Endabschnitt 76, einen zweiten Endabschnitt 78 und gegenüberliegende Seitenabschnitte 80. Der Zahnradzahn 20b' ist abgeschrägt, d. h., die gegenüberliegenden Seitenabschnitte 80 des Zahns 20b' haben nicht parallele Schrägungswinkel. Gemäß der alternativen Ausführungsform ist der erste Endabschnitt 76 allgemein parallel zu dem zweiten Endabschnitt 78. Zusätzlich ist der zweite Endabschnitt 78 breiter als der erste Endabschnitt 76, so dass die gegenüberliegenden Seitenabschnitte 80 von hinten nach vorn nach innen abgeschrägt sind. Wie in 4a gezeigt ist, definiert die abgeschrägte Konfiguration der Seitenabschnitte 80 gemeinsam mit dem parallelen ersten und zweiten Endabschnitt 76, 78 allgemein einen trapezförmigen Querschnitt für den Zahn 20b'. Die Seitenabschnitte 80 definieren eine Länge L6 des Zahnradzahns 20b'
Wenn, wie in 4a gezeigt ist, keine Last auf die (in 1 gezeigten) Zahnräder 10, 12 ausgeübt wird, sind die Zahnradzähne 14b', 20b' und 14b'' nicht parallel zueinander. Allerdings ist festzustellen, dass Geräusch und Haltbarkeit weniger wichtige Betrachtungen sind, wenn auf die Zahn räder 10, 12 keine Last ausgeübt wird, so dass die Fehlausrichtung der Zähne 14b', 20b' und 14b'' allgemein nicht problematisch ist.
Wenn, wie in 4b gezeigt ist, zwischen den (in 1 gezeigten) Zahnrädern 10 und 12 ein positives Eingangsdrehmoment übertragen wird, wie es etwa während einer Antriebsbedingung erfahren würde, werden die Zahnradzähne 20b' und 14b'' ausgerichtet. Die Ausrichtung der Zahnradzähne 20b' und 14b'' ist ähnlich der oben in Bezug auf die Zahnradzähne 20' und 14'' aus 3b beschriebenen, wobei aber die Abschrägung des Zahnradzahns 20b' gemäß der alternativen Ausführungsform aus 4b so beschaffen ist, dass sie die Planetenträgerdurchbiegung ausgleicht. Mit anderen Worten, der Betrag der Abschrägung der Seitenabschnitte 80 des Zahnradzahns 20b' ist so gewählt, dass er die Verkippung des Zahnradzahns 20b' während der Ausübung des positiven Eingangsdrehmoments kompensiert. Da die Zahnradzähne 20b' und 14b'' ausgerichtet sind, wenn ein positives Eingangsdrehmoment ausgeübt wird, berührt während des Eingriffs die gesamte Länge L6 des Zahnradzahns 20b' den Zahnradzahn 14b''. Somit wird die zwischen den Zahnradzähnen 20b' und 14b'' übertragene Kraft über die gesamte Länge L6 des Zahnradzahns 20b' verteilt, während er mit dem Zahnradzahn 14b'' in Eingriff ist. Zusätzlich wird die Kraft allgemein gleichmäßig über die Länge L5 des Zahnradzahns 14b'' verteilt, so dass sich die Spitzenkraft angenähert in der Mitte zwischen dem ersten Endabschnitt 70 und dem zweiten Endabschnitt 72 befindet. Dementsprechend wird das Geräusch minimiert und die Haltbarkeit maximiert.
Wenn, wie in 4c gezeigt ist, zwischen den (in 1 gezeigten) Zahnrädern 10 und 12 ein negatives Eingangsdrehmoment übertragen wird, wie es etwa während einer Leerlaufbedingung erfahren würde, werden die Zahnradzähne 20b' und 14b' ausgerichtet. Die Ausrichtung der Zahnrad zähne 20b' und 14b' ist ähnlich der oben in Bezug auf die Zahnradzähne 20b' und 14b'' aus 4b beschriebenen, wobei aber die Durchbiegung des Planetenträgers (nicht gezeigt) den Zahnradzahn 20b' in Eingriff mit dem Zahnradzahn 14b' anstatt mit dem Zahnradzahn 14b'' bringt, da das Eingangsdrehmoment negativ ist. Während die Zahnradzähne 20b' und 14b' ausgerichtet sind, wenn ein negatives Eingangsdrehmoment ausgeübt wird, berührt während des Eingriffs die gesamte Länge L6 des Zahnradzahns 20b' den Zahnradzahn 14b'. Somit wird die zwischen den Zahnradzähnen 20b' und 14b' übertragene Kraft über die gesamte Länge L6 des Zahnradzahns 20b verteilt, während er mit dem Zahnradzahn 14b' in Eingriff ist. Zusätzlich wird die Kraft allgemein gleichmäßig über die Länge L5 des Zahnradzahns 14b' verteilt, so dass sich die Spitzenkraft angenähert in der Mitte zwischen dem ersten Endabschnitt 70 und dem zweiten Endabschnitt 72 befindet. Dementsprechend wird das Geräusch minimiert und die Haltbarkeit maximiert.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung auch auf eine Mehrzahl von Außenzahnrädern (nicht gezeigt) angewendet werden, die in Eingriff sind. Die Schnittansichten der 3a–4c, die ein Hohlrad zeigen, das mit einem Außenzahnrad in Eingriff ist, sind ähnlich einer Schnittansicht eines Außenzahnrads, das mit einem weiteren Außenzahnrad in Eingriff ist. Somit sollte zur Unterstützung dieser alternativen Ausführungsform auf die Schnittansichten der 3a–4c Bezug genommen werden. Gemäß dieser Ausführungsform sind die Zähne eines der Außenzahnräder allgemein parallel und die Zähne des anderen Außenzahnrads abgeschrägt, um die Durchbiegung auszugleichen. Der Betrag der Abschrägung ist so gewählt, dass er die Verkippung eines Außenzahnrads ausgleicht, wenn ein positives oder negatives Drehmoment ausgeübt wird. Auf diese Weise können die Zähne der Außen zahnräder unter Last ausgerichtet werden, so dass das Geräusch minimiert und die Haltbarkeit maximiert wird.
Obgleich ausführlich die besten Ausführungsarten der Erfindung beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen, um die Erfindung im Umfang der beigefügten Ansprüche zu verwirklichen.

Claims

Zahnradelement eines Planetenradsatzes, umfassend: eine Vorderfläche; eine Hinterfläche, die der Vorderfläche allgemein gegenüberliegt; und eine erste Mehrzahl von Zahnrädern, die axial zwischen der Vorderfläche und der Hinterfläche angeordnet sind, wobei jedes Zahnrad der ersten Mehrzahl von Zahnrädern umfasst: einen ersten Endabschnitt; einen zweiten Endabschnitt, der dem ersten Endabschnitt allgemein gegenüberliegt; und abgeschrägte gegenüberliegende Seitenabschnitte, die zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt definiert sind, wobei die abgeschrägten gegenüberliegenden Seitenabschnitte so konfiguriert sind, dass einer der Endabschnitte schmaler als der andere der Endabschnitte ist; wobei der Grad der Abschrägung der gegenüberliegenden Seitenabschnitte so konfiguriert ist, dass er die Durchbiegung des Planetenradsatzes ausgleicht, so dass die erste Mehrzahl von Zahnradzähnen relativ zu einer zweiten Mehrzahl von Zahnradzähnen, mit denen die erste Mehrzahl von Zahnradzähnen in Eingriff ist, ausgerichtet ist, wenn ein Eingangsdrehmoment ausgeübt wird, wodurch das Zahnradgeräusch minimiert und die Haltbarkeit des Zahnradelements maximiert sind.
Zahnradelement nach Anspruch 1, bei dem das Zahnradelement ein Hohlradelement des Planetenradsatzes ist.
Zahnradelement nach Anspruch 1, bei dem das Zahnradelement ein Außenzahnradelement des Planetenradsatzes ist.
Zahnradsatz mit ersten und zweiten Zahnradzähnen, wobei jeder Zahn belastbare Seitenabschnitte in belastbarer Beziehung zueinander aufweist; wobei einer der Zähne in Bezug auf den anderen der Zähne unter Last verkippt werden kann; und wobei einer der Zähne in Bezug auf den anderen der Zähne ausreichend so konfiguriert ist, dass veranlasst wird, dass die belastbaren Seitenabschnitte in einen im Wesentlichen ausgerichteten Kontakt miteinander gelangen, wenn wenigstens einer der Zähne unter Last verkippt wird.
Zahnradsatz nach Anspruch 4, bei dem der eine der Zähne mit einem trapezförmigen Querschnitt konfiguriert ist.
Zahnradsatz nach Anspruch 5, bei dem wenigstens einer der belastbaren Seitenabschnitte in Bezug auf den anderen der Seitenabschnitte abgeschrägt ist.
Zahnradsatz nach Anspruch 6, wobei der Zahnradsatz ein Planetenradsatz ist.
Verfahren zum Verringern von Zahnradgeräusch, das sowohl unter Antriebs- als auch unter Leerlaufbedingungen durch ein Automatikgetriebe erzeugt wird, das schrägverzahnte Zahnradsätze verwendet, die ein Hohlrad und ein Außenzahnrad in verkippbarem ineinander greifendem Kontakt miteinander aufweisen, wobei das Verfahren umfasst: Abschrägen wenigstens eines der Zahnräder entlang seiner Länge, um die Zahnradverkippung auszugleichen und einen erhöhten Kontakt zwischen den ineinander greifenden Zahnrädern zu schaffen.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das wenigstens eine Zahnrad das Hohlrad ist.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das wenigstens eine Zahnrad das Außenzahnrad ist.