DE102013219125A1 - ring gear - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Hohlrad (1) mit einer Innenverzahnung (2), wobei am Außenumfang des Hohlrades (1) zumindest ein Armierungsring (3) befestigt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Planetengetriebe mit einem solchen Hohlrad (1).The invention relates to a ring gear (1) with an internal toothing (2), wherein at least one reinforcing ring (3) is attached to the outer circumference of the ring gear (1). Furthermore, the invention relates to a planetary gear with such a ring gear (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hohlrad mit einer Innenverzahnung sowie ein Planetengetriebe mit einem solchen Hohlrad. The present invention relates to a ring gear with an internal toothing and a planetary gear with such a ring gear.
Planetengetriebe sind im Stand der Technik in unterschiedlichsten Ausgestaltungen bekannt. Sie umfassen normalerweise ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie einen Planetenträger mit daran angeordneten Planetenrädern. Die Übersetzung eines solchen Planetengetriebes wird erzielt, indem jeweils eine der genannten Komponenten angetrieben und eine andere Komponente festgehalten wird. Normalerweise wird das Hohlrad am Getriebegehäuse festgelegt, während das Sonnenrad antreibt. Der Abtrieb erfolgt dann über den Planetenträger. Planetary gears are known in the art in a variety of configurations. They usually include a sun gear, a ring gear and a planet carrier with planetary gears arranged thereon. The translation of such a planetary gear is achieved by driving one of said components and holding another component in each case. Normally, the ring gear is fixed to the transmission housing while the sun gear is driving. The output is then via the planet carrier.
Ein bei Planetengetrieben häufig auftretendes Problem besteht darin, dass das Hohlrad bedingt durch die Radialkräfte aus dem Zahneingriff einer umlaufenden Verformung unterliegt.
Die Berücksichtigung der Verformung bei der Auslegung eines Hohlrades ist mit hohem Aufwand verbunden. Aus diesem Grund werden Hohlräder in der Praxis meist überdimensioniert, um auf diese Weise jegliche Verformung zu vermeiden. Die
Hierbei ist z die Zähnezahl, mn der Modul und sR die Wandstärke vom Zahnfußkreis bis zum Außendurchmesser des Hohlrades. Als Werkstoff für Hohlräder wird meist ein Vergütungsstahl verwendet, wie beispielsweise 34CrNiMo6, da solche Vergütungsstähle auch bei dickeren Wandstärken eine hohe Härte erzielen und daher gemäß
Ein weiteres Problem, das mit bekannten Hohlrädern der in
Im Ergebnis ist die Konstruktion und Fertigung bekannter Hohlräder sehr aufwändig und damit teuer. As a result, the design and manufacture of known ring gears is very complicated and therefore expensive.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hohlrad der eingangs genannten Art zu schaffen, das zur Vermeidung von Verformungen während des bestimmungsgemäßen Betriebes eine ausreichende Steifigkeit aufweist und dabei mit geringem Aufwand und Kosten gefertigt und montiert werden kann. Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide a ring gear of the type mentioned, which has sufficient rigidity to avoid deformation during normal operation and can be manufactured and assembled with little effort and expense.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Hohlrad der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass am Außenumfang des Hohlrades zumindest ein Armierungsring befestigt ist, der das Hohlrad versteift. Ein solcher Armierungsring ist dahingehend von Vorteil, dass das Hohlrad selbst verhältnismäßig schlank ausgeführt werden kann, wodurch Materialkosten eingespart werden können. Der Armierungsring kann darüber hinaus aus einem deutlich günstigeren Werkstoff als das Hohlrad hergestellt werden, da dieser nicht den hohen Anforderungen des Verzahnungsbereichs unterliegt sondern lediglich als Versteifung dient. To achieve this object, the present invention provides a ring gear of the type mentioned, which is characterized in that on the outer circumference of the ring gear at least one reinforcing ring is fixed, which stiffens the ring gear. Such a reinforcing ring is to the effect of advantage that the ring gear itself can be made relatively slim, which material costs can be saved. The reinforcing ring can also be made of a much cheaper material than the ring gear, as this is not subject to the high demands of the toothing area but merely serves as a stiffener.
Das Hohlrad ist bevorzugt aus Vergütungsstahl, aus Nitrierstahl, aus Stahlguss oder aus ADI (Austempered Ductile Iron) hergestellt, um die erforderliche Härte und entsprechend eine hohe Zahnfuß- und Zahnflankentragfähigkeit zu gewährleisten. The ring gear is preferably made of tempered steel, nitriding steel, cast steel, or ADI (Austempered Ductile Iron) to provide the required hardness and, correspondingly, high tooth root and tooth span carrying capacity.
Der zumindest eine Armierungsring ist vorteilhaft aus einem Baustahl oder aus einem Gusswerkstoff hergestellt. Diese Werkstoffe zeichnen sich insbesondere durch ihren geringen Preis aus. The at least one reinforcing ring is advantageously made of a structural steel or of a cast material. These materials are characterized in particular by their low price.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind mehrere manschettenartig miteinander verbundene Armierungsringe vorgesehen. Auf diese Weise wird eine sehr hohe Versteifung erzielt. According to one embodiment of the present invention, a plurality of sleeve-like interconnected reinforcing rings are provided. In this way, a very high stiffening is achieved.
Gemäß einer Variante ist der zumindest eine Armierungsring mittels einer leichten Presspassung oder einer Übergangspassung am Hohlrad befestigt. Hiermit wird zumindest dann eine ausreichende Befestigung erzielt, wenn das Hohlrad im bestimmungsgemäß montierten Zustand nicht über den Armierungsring sondern unmittelbar an dem Gehäuse befestigt ist. According to a variant, the at least one reinforcing ring is fastened to the ring gear by means of a slight press fit or a transition fit. Hereby, at least sufficient securing is achieved when the ring gear is not mounted in the intended mounted state on the reinforcing ring but directly to the housing.
Gemäß einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung ist der zumindest eine Armierungsring mit sich in axialer Richtung erstreckenden Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsschrauben und/oder Befestigungsstiften versehen. Das Hohlrad wird in diesem Fall dann über den Armierungsring an dem Gehäuse eines Planetengetriebes befestigt. Ein wesentlicher Vorteil einer solchen Befestigung des Hohlrades über den Armierungsring besteht darin, dass die Flanschverbindung radial weiter nach außen verschoben wird, wodurch die durch die Flanschverbindung zu übertragenden Kräfte reduziert werden. Durch eine solche Reduzierung der Kräfte kann entweder mehr Drehmoment übertragen werden, oder aber es kann die Anzahl der Verbindungselemente verringert werden. Dies reduziert die Herstellungskosten des Hohlrades deutlich. Zudem liegen die Bohrungen für die Verbindungselemente weit entfernt von den Zahnfußausrundungen. Dies hat zur Folge, dass es mit großer Sicherheit zu keiner Überlagerung der jeweiligen Spannungserhöhung kommt. Noch ein weiterer Vorteil besteht gegenüber bekannten Hohlrädern der eingangs beschriebenen bekannten Art darin, dass die Bohrungen nunmehr in den verhältnismäßig dünnen Armierungsring eingebracht werden, wodurch deren Fertigung erheblich erleichtert wird. According to a further variant of the present invention, the at least one reinforcing ring is provided with holes extending in the axial direction for receiving fastening screws and / or fastening pins. The ring gear is then secured in this case on the reinforcing ring on the housing of a planetary gear. A significant advantage of such a mounting of the ring gear on the reinforcing ring is that the flange is displaced radially further outward, whereby the forces to be transmitted through the flange to be reduced. By such a reduction of the forces, either more torque can be transmitted, or the number of connecting elements can be reduced. This significantly reduces the manufacturing cost of the ring gear. In addition, the holes for the fasteners are far away from the Zahnfußausrundungen. This has the consequence that it is very safe to no superposition of the respective voltage increase. Yet another advantage over known ring gears of the known type described above is that the holes are now introduced into the relatively thin reinforcing ring, whereby their production is greatly facilitated.
Der zumindest eine Armierungsring ist bevorzugt unter Verwendung eines stoffschlüssigen Fügeverfahrens und/oder unter Verwendung von Schraubverbindungen an dem Hohlrad befestigt. Diese Befestigungsvariante wird insbesondere dann eingesetzt, wenn das Hohlrad über den Armierungsring an dem Gehäuse eines Planetengetriebes befestigt wird und eine Befestigung über eine leichte Press- oder Übergangspassung nicht mehr ausreichend ist. The at least one reinforcing ring is preferably fixed to the ring gear using a material-locking joining method and / or using screw connections. This fastening variant is used in particular when the ring gear is attached via the reinforcing ring to the housing of a planetary gear and attachment via a slight press or transition fit is no longer sufficient.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ferner ein Planetengetriebe mit einem Gehäuse und einem darin aufgenommenen erfindungsgemäßen Hohlrad. To achieve the object mentioned above, the present invention further provides a planetary gear with a housing and a therein received ring gear.
Gemäß einer Variante des Planetengetriebes ist das Hohlrad über den zumindest einen Armierungsring an dem Gehäuse befestigt. According to a variant of the planetary gear, the ring gear is fixed to the housing via the at least one reinforcing ring.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Hohlrades gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist: Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of a ring gear according to an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. In it is:
Die
Gemäß einer in
Gemäß einer in
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Hohlrades
Ein Vorteil der zuvor beschriebenen zweiten Variante, bei welcher das Hohlrad
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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