DE102009018409A1 - Hollow wheel has wall with toothing at periphery of wall, where wall of hollow wheel is provided in area by reinforcement material layer - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Hohlrad, das eine Wandung mit einer Zahnung an einem Umfang der Wandung umfasst, insbesondere ein Hohlrad für ein Planetengetriebe.The The invention relates to a ring gear having a wall with a toothing comprises at a circumference of the wall, in particular a ring gear for a planetary gear.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Hohlräder weisen bei einer vorgegebenen Geometrie beziehungsweise Dimensionierung mit den verwendeten Werkstoffen keinen Spielraum zur Steigerung der Belastungsfähigkeit auf, da eine Überdimensionierung dieser Bauteile auf Grund eines vorgegebenen Bauraums meist nicht infrage kommt, so dass bei einer Überlastung des Hohlrads ein „Auftulpen” am Umfang auftreten kann oder es sogar zum Bruch des Hohlrads kommt. Die Herstellung von Hohlrädern im Stand der Technik erfolgt zumeist mittels spanender Verfahren zur Bearbeitung eines homogen-metallischen Bauteilrohlings.The From the prior art known ring gears have a given geometry or dimensioning with The materials used have no room to increase Load capacity, as an oversizing these components due to a given space usually not comes into question, so that at an overload of the ring gear a "Auftulpen" on the circumference can occur or it even comes to the rupture of the ring gear. The production of ring gears in the prior art is usually done by means of cutting process for processing a homogeneous-metallic component blank.
Zur
Schaffung eines Getriebes mit möglichst gutem Wirkungsgrad,
das zum Einsatz in einer Wasser- oder Windkraftanlage geeignet ist,
beschreibt die
Die
Ein
spanloses Verfahren zur Herstellung eines Hohlrades für
Planetenträger ist in der
Ferner
beschreibt die
Schließlich
beschreibt die
Außerdem
wird in der
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es wünschenswert, hinsichtlich ihrer Belastungsfähigkeit verbesserte Hohlräder zu schaffen.outgoing From this prior art, it is desirable in terms of their load capacity improved ring gears to accomplish.
Diese Aufgabe wird durch ein Hohlrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.These Object is achieved by a ring gear with the features of claim 1 solved. Further developments are in the dependent claims executed.
Das erfindungsgemäße Hohlrad, das eine Wandung mit einer Zahnung umfasst, wobei die Zahnung an einem inneren oder äußeren Umfang der Wandung angeordnet sein kann, weist zumindest eine armierende und somit die Belastungsfähigkeit des Hohlrads verbessernde Materialschicht auf. Diese Materialschicht liegt am Umfang der Wandung zumindest in dem Bereich des Hohlrads vor, der die Zahnung trägt.The inventive ring gear, which has a wall with a toothing, wherein the toothing on an inner or outer Can be arranged circumference of the wall, has at least one armoring and thus the load capacity of the ring gear improving Material layer on. This layer of material lies on the circumference of the wall at least in the region of the ring gear, which carries the teeth.
Die genannte Zahnung des Hohlrads kann dabei unmittelbar durch Fräsen oder andere geeignete Techniken in die Rundstruktur des Hohlrads eingebracht sein, es ist jedoch ebenfalls möglich, dass ein getrennt gefertigtes Laufzahnrad die Zahnung bereitstellt und entsprechend in die Wandung, respektive die Tragstruktur des Hohlrads eingepasst und verbunden wird. Dabei ist es möglich, ein Laufzahnrad zu wählen, dessen Zahnung ins Innere des Hohlrads weist, ebenso ist es denkbar, dass die Zahnung, wenn das Zahnrad am äußeren Umfang des Hohlrads angeordnet wird, nach außen weist. Die Zahnung kann radial ins Innere hinein oder nach außen weg weisen, es ist jedoch ebenfalls möglich, dass die Zähne in Bezug zu einer Drehachse des Zahnrads geneigt vorliegen.The said toothing of the ring gear can be introduced directly by milling or other suitable techniques in the circular structure of the ring gear, but it is also possible that a separately manufactured running gear provides the teeth and is fitted and connected in accordance with the wall, respectively the support structure of the ring gear. It is possible to choose an idler gear whose teeth point into the interior of the ring gear, it is also conceivable that the toothing, when the gear is disposed on the outer circumference of the ring gear, facing outward. The toothing may point radially inward or outward, but it is also possible for the teeth to be inclined with respect to a rotational axis of the gear.
Um die armierende Materialschicht bereitzustellen, kann in einem Fall die Grundstruktur, respektive die Wandung, mit dem Armierungsmaterial ummantelt sein, indem beispielsweise ein Faserverbundwerkstoff als Armierung auf den Umfang der Grundstruktur in dem Bereich, an dem die Zahnung angeordnet ist, an der entsprechend abgewandten Seite der Wandung, die die Zahnung trägt, aufgebracht wird. Dies bietet sich auch dann an, wenn ein separat gefertigtes Laufzahnrad in das Hohlrad eingesetzt wird. Die Materialschicht kann als Verstärkungsring bereitgestellt sein. Es ist ebenfalls denkbar, statt eines Verstärkungsrings mehrere Verstärkungsringe aus gegebenenfalls unterschiedlichen Materialien mit entsprechend unterschiedlichen Eigenschaften konzentrisch um den äußeren Umfang des Hohlrads anzuordnen, so dass die gewünschte Belastungsfähigkeit des Hohlrads ermöglicht wird.Around To provide the reinforcing material layer can in one case the basic structure, respectively the wall, with the reinforcing material encased by, for example, a fiber composite material as Reinforcement on the circumference of the basic structure in the area where the toothing is arranged on the correspondingly opposite side the wall, which carries the toothing, is applied. This also offers, if a separately manufactured Laufzahnrad is inserted in the ring gear. The material layer can be used as a reinforcing ring be provided. It is also conceivable, instead of a reinforcing ring several reinforcing rings of possibly different materials concentrically around with correspondingly different properties to arrange the outer circumference of the ring gear, so that the desired load capacity of the ring gear is possible.
Die aufgezeigten Lösungsmöglichkeiten zur Schaffung eines hinsichtlich seiner Belastungsfähigkeit verstärkten Gestaltung kann insofern eine additiv aufgebrachte Armierung in Form eines oder mehrerer Verstärkungsringe, oder eine substituierend eingebrachte Armierung umfassen, bei der teilweise die Wandung des Hohlrads durch die Armierungsschicht ersetzt ist, so dass das Hohlrad bei gleichen Abmessungen respektive Außendurchmesser eine höhere Festigkeit am Umfang des Hohlrads aufweist.The pointed out possible solutions to create one with regard to its ability to withstand stress Design can insofar an additively applied reinforcement in Form of one or more reinforcing rings, or a substituting one Incorporated reinforcement include, in part, the wall of the Ring gear is replaced by the reinforcing layer, so that the ring gear with the same dimensions respectively outer diameter one having higher strength at the periphery of the ring gear.
So kann die Zahnung in einer Wandung mit verringerter Wandstärke vorliegen, wobei eine Wahl des Materials für die Zahnung hinsichtlich der Fertigungspräzision und der Ausbildung glatter Oberflächen erfolgen kann, während die nötige und verbesserte Belastbarkeit durch die erfindungsgemäße Armierungsschicht bereitgestellt wird, die auf die Wandung an der Stelle der verringerten Wanddicke aufgebracht ist, so dass das gesamte Hohlrad bei verbesserten Laufeigenschaften und Belastungsfähigkeit keine größere Dimensionen aufweist.So can the teeth in a wall with reduced wall thickness present, with a choice of material for the teeth in terms of manufacturing precision and training smooth surfaces can be done while the necessary and improved resilience by the invention Armierungsschicht is provided, which on the wall at the Place the reduced wall thickness is applied, so that the entire Ring gear with improved running properties and load capacity does not have larger dimensions.
Weiter ist es möglich, dass eine Ringscheibe als ein Verstärkungselement an einer Stirnfläche der Wandung des Hohlrads senkrecht zu dem Umfang der Wandung stehend einen Ringdeckel bildet, wobei durch die Verwendung einer Ringscheibe der Ringdeckel nicht geschlossen ist, sondern nur eine teilweise Abdeckung schafft. Ein derartiger Ringdeckel kann auch dadurch bereitgestellt werden, dass ein äußerer Verstärkungsring an der Stirnfläche der Wandung des Hohlrads nach innen umgekantet ist, also ein Ringprofil bildet.Further it is possible for an annular disk to act as a reinforcing element perpendicular to an end face of the wall of the ring gear standing to the circumference of the wall forms a ring cover, wherein the use of an annular disc of the ring cover is not closed is, but only partial coverage creates. Such a Ring lid can also be provided by an outer Reinforcement ring on the face of the wall the ring gear is folded inwards, so forms a ring profile.
Geeignete Materialien für den Einsatz in wenigstens einer der Armierungsmaterialschichten des Hohlrads können Kohlenfaser, Glasfaser oder Aramidfaser verstärkte Kunststoffverbundwerkstoffe, hochfeste Stähle, Metallmatrix- oder Keramikmatrix-Verbundwerkstoffe sein.suitable Materials for use in at least one of the reinforcing material layers of the ring gear may be carbon fiber, glass fiber or aramid fiber reinforced plastic composites, high strength steels, Metal matrix or ceramic matrix composites.
Das Verbinden der Materialschichten miteinander, respektive das Verbinden eines oder mehrer Verstärkungsringe mit dem Grundmaterial der Wandung des Hohlrads kann über bekannte Verfahren wie direktes Aufwickeln, Aufschrumpfen, Pressen, Schweißen, Aufstecken oder gegebenenfalls mit Hilfe von Polygonprofilen erfolgen.The Connecting the material layers together, respectively connecting one or more reinforcing rings with the base material The wall of the ring gear can be known methods such as direct winding, shrinking, pressing, welding, Plugging in or, if necessary, using polygonal profiles.
Diese und weitere Vorteile werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den begleitenden Figuren, die dem verbesserten Verständnis des Gegenstands dienen, deutlich. Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.These and further advantages will become apparent from the following description and the accompanying figures, the improved understanding serve the object, clearly. Objects or parts of Objects that are essentially the same or similar may be provided with the same reference numerals. The figures are merely a schematic representation of an embodiment the invention.
Dabei zeigt:there shows:
Das erfindungsgemäße Hohlrad ist grundsätzlich so ausgestattet, dass zumindest eine armierende Materialschicht die Grundstruktur, respektive die Wandung des Hohlrads verstärkt und an dieser angeordnet ist.The Ring gear according to the invention is in principle equipped so that at least one reinforcing material layer reinforced the basic structure, respectively the wall of the ring gear and is arranged at this.
Ein
dem Stand der Technik entsprechendes Hohlrad
Auf
ein derartig zweiteilig gefertigtes Hohlrad
Ein derartiger Verstärkungsring kann auf die Grundstruktur beziehungsweise die Wandung des Hohlrads aufgepresst, aufgeklemmt, aufgewickelt, aufgeschrumpft, aufgeschweißt oder auf andere Weise damit verbunden werden. Selbstverständlich ist es möglich, einen ersten Verstärkungsring mit weiteren Verstärkungsringen aus unterschiedli chen Materialien zu umgeben. Um ferner die Erzeugung von Geräuschen mit dem Laufrad positiv zu beeinflussen, kann bei der mehrteiligen Gestaltung des Hohlrads insbesondere eine der armierenden Materialschichten oder die Grundstruktur bildende Materialschicht aus einem Geräusch dämmenden Material wie beispielsweise einem Kunststofffaserverbundmaterial gefertigt sein.One Such reinforcing ring may be based on the basic structure or the wall of the ring gear pressed, clamped, wound up, shrunk on, welded on or on others Be associated with it. Of course it is possible a first reinforcing ring with further reinforcing rings surrounded by different materials. To further the generation of noise with the impeller can positively influence in the multi-part design of the ring gear in particular one of armoring material layers or the basic structure forming material layer a noise insulating material such as be made of a plastic fiber composite material.
Die
Ein geeigneter Werkstoff zur Herstellung der Armierungsschicht kann aus einem höher festen Stahl, einem Kunststoff-Faserverbundwerkstoff, der Kohlenstofffasern, Glasfasern oder Aramidfasern enthält oder aus einem Metallmatrixkomposit oder einem sonstigen geeigneten armierenden Werkstoff gefertigt sein.One suitable material for producing the reinforcing layer can made of a higher strength steel, a plastic fiber composite, containing carbon fibers, glass fibers or aramid fibers or from a metal matrix composite or other suitable be made of reinforcing material.
Die
weitere Stabilisierung der Konstruktion kann, wie
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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