DE102016205106A1

DE102016205106A1 - Support structure for a rotatable ring gear

Info

Publication number: DE102016205106A1
Application number: DE102016205106.7A
Authority: DE
Inventors: Deyan Stoyanov; Michael Wuerr; Miroslaw Roszkowski; Dirk Strasser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-10-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur (101) für ein Hohlrad; wobei die Tragstruktur (101) einen Flansch (103) zur Fixierung des Hohlrads und eine Aufnahme (105) für ein Lager aufweist. Die Tragstruktur (101) weist Streben (107) zum Leiten von Kräften zwischen dem Flansch (103) und der Aufnahme (105) auf; wobei die Streben (107) jeweils zwischen zwei durchgehenden Aussparungen (109) angeordnet sind; und wobei die Aussparungen (109) jeweils zwischen zwei Streben (107) angeordnet sind.The invention relates to a support structure (101) for a ring gear; wherein the support structure (101) has a flange (103) for fixing the ring gear and a receptacle (105) for a bearing. The support structure (101) has struts (107) for directing forces between the flange (103) and the receptacle (105); wherein the struts (107) are each disposed between two continuous recesses (109); and wherein the recesses (109) are each arranged between two struts (107).

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur für ein Hohlrad nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a support structure for a ring gear according to the preamble of claim 1.

Als Tragstrukturen für Hohlräder sind aus dem Stand der Technik sogenannte Hohlraddeckel bekannt. Diese bilden eine geschlossene Struktur, die mit Rippen versteift ist. Derartige Hohlraddeckel lassen sich gießtechnisch nur schwierig realisieren.As support structures for ring gears so-called Hohlraddeckel are known from the prior art. These form a closed structure that is stiffened with ribs. Such Hohlraddeckel can be difficult to realize by casting.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hohlraddeckel verfügbar zu machen, welcher die den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile nicht aufweist. So soll die Fertigbarkeit, insbesondere die Möglichkeit, den Hohlraddeckel in einem Gießverfahren herzustellen, verbessert werden. Weiterhin soll das Schwingungsverhalten des Hohlraddeckels optimiert und seine Steifigkeit erhöht werden.The invention has for its object to provide a ring gear cover available, which does not have the disadvantages known from the prior art solutions inherent disadvantages. Thus, the manufacturability, in particular the possibility to produce the ring gear cover in a casting process to be improved. Furthermore, the vibration behavior of the ring gear cover is to be optimized and its rigidity increased.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Tragstruktur nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.This object is achieved by a support structure according to claim 1. Preferred developments are contained in the subclaims.

Bei einer Tragstruktur handelt es sich um die Menge aller möglichen Leitstützstrukturen ( S. Matthiesen: „Ein Beitrag zur Basisdefinition des Elementmodells ”Wirkflächenpaare & Leitstützstrukturen” zum Zusammenhang von Funktion und Gestalt technischer Systeme”. Karlsruhe: Institut für Produktentwicklung, Universität Karlsruhe, 2002 ). Leitstützstrukturen wiederum sind Volumina von Körpern, Flüssigkeiten, Gasen oder felddurchsetzten Räumen, die genau zwei Wirkflächenpaare verbinden und dauernd oder zeitweise eine Leitung von Energie, Stoff oder Informationen zwischen den Wirkflächen ermöglichen ( S. Matthiesen: „Ein Beitrag zur Basisdefinition des Elementmodells ”Wirkflächenpaare & Leitstützstrukturen” zum Zusammenhang von Funktion und Gestalt technischer Systeme”. Karlsruhe: Institut für Produktentwicklung, Universität Karls-ruhe, 2002 ).A supporting structure is the set of all possible guiding support structures ( S. Matthiesen: "A contribution to the basic definition of the element model" effective surface pairs & lead support structures "to the connection of function and shape of technical systems". Karlsruhe: Institute for Product Development, University of Karlsruhe, 2002 ). Leitstützstrukturen in turn are volumes of bodies, liquids, gases or field-interspersed spaces that connect exactly two pairs of active surfaces and permanently or temporarily allow a line of energy, substance or information between the active surfaces ( S. Matthiesen: "A contribution to the basic definition of the element model" effective surface pairs & lead support structures "to the connection of function and shape of technical systems". Karlsruhe: Institute for Product Development, University of Karlsruhe, 2002 ).

Die erfindungsgemäße Tragestruktur dient dazu, das Hohlrad in einem Lager abzustützen. Dies impliziert, dass das Hohlrad mindestens in dem Lager drehbar gelagert ist. Bei dem Lager handelt es sich um ein Wälzlager oder ein Gleitlager.The support structure according to the invention serves to support the ring gear in a bearing. This implies that the ring gear is rotatably mounted at least in the bearing. The bearing is a rolling bearing or a plain bearing.

Zur Fixierung des Hohlrads weist die Tragestruktur ein Flansch auf. Mit Flansch wird hier per Definition ein Mittel zum Fixieren des Hohlrads bezeichnet. Vorzugsweise wird das Hohlrad formschlüssig, etwa mittels Verschraubung, in den Flansch fixiert.For fixing the ring gear, the support structure has a flange. By flange is defined here by definition means for fixing the ring gear. Preferably, the ring gear is positively secured, such as by screwing, in the flange.

Die Tragstruktur weist weiterhin eine Aufnahme für das Lager auf. Hierunter ist ein Mittel zum Fixieren einer Lagerschale des Lagers zu verstehen. Zwischen der Aufnahme und der Lagerschale besteht mindestens eine formschlüssige, vorzugsweise darüber hinaus auch eine kraftschlüssige Verbindung. Die Lagerschale kann etwa auf die Aufnahme aufgeschrumpft oder in die Aufnahme eingedehnt werden.The support structure also has a receptacle for the bearing. This is understood to mean a means for fixing a bearing shell of the bearing. Between the receptacle and the bearing shell is at least one positive, preferably also a non-positive connection. The bearing shell can be shrunk about on the receptacle or be stretched into the receptacle.

Erfindungsgemäß weist die Tragstruktur Streben auf, die zum Leiten von Kräften zwischen dem Flansch und der Aufnahme dienen und die Position des Flansches relativ zu der Aufnahme festlegen. Dies impliziert, dass die Streben zwischen der Aufnahme für das Lager und dem Flansch verlaufen. Die Streben verbinden also die Aufnahme für das Lager und den Flansch kraftleitend miteinander. Insbesondere verläuft jede der Streben mindestens teilweise radial, d. h. orthogonal zu einer Drehachse des Hohlrads.According to the invention, the support structure comprises struts which serve to direct forces between the flange and the receptacle and fix the position of the flange relative to the receptacle. This implies that the struts go between the support for the bearing and the flange. The struts thus connect the receptacle for the bearing and the flange with each other in a force-conducting manner. In particular, each of the struts extends at least partially radially, d. H. orthogonal to an axis of rotation of the ring gear.

Eine Strebe zeichnet sich neben der Fähigkeit zum Leiten von Kräften dadurch aus, dass sie zu benachbarten Strukturen, etwa zu benachbarten Streben durch Aussparungen getrennt ist. Vorliegend sind durchgehende Aussparungen vorgesehen, die jeweils zwischen zwei der Streben angeordnet sind. Umgekehrt sind die Streben jeweils zwischen zwei der Aussparungen angeordnet. Eine Aussparung bezeichnet einen geöffneten Hohlraum, d. h. ein Hohlraum mit mindestens einer Mündung. Durchgehend ist eine Aussparung, wenn sie genau zwei Mündungen aufweist.In addition to the ability to transmit forces, a strut is characterized in that it is separated from neighboring structures, for example adjacent struts, by recesses. In the present case continuous recesses are provided, which are each arranged between two of the struts. Conversely, the struts are each arranged between two of the recesses. A recess refers to an open cavity, i. H. a cavity with at least one mouth. There is a recess throughout if it has exactly two orifices.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Streben und Aussparungen befindet sich jede Aussparung nicht nur zwischen zwei Streben, sondern verläuft auch zwischen der Aufnahme für das Lager und dem Flansch. Weiterhin weist die Tragstruktur eine gleiche Anzahl von Streben und Aussparungen auf.In the inventive arrangement of the struts and recesses, each recess is not only between two struts, but also extends between the receptacle for the bearing and the flange. Furthermore, the support structure has an equal number of struts and recesses.

Da die Streben durch die Aussparungen voneinander getrennt sind, lässt sich der Verlauf der Streben besonders effektiv optimieren. Insbesondere ermöglicht dies eine Erhöhung der Steifigkeit der Tragstruktur und eine Vereinfachung der Fertigung mittels eines Gießverfahrens.Since the struts are separated by the recesses, the course of the struts can be optimized particularly effectively. In particular, this allows an increase in the rigidity of the support structure and a simplification of the production by means of a casting process.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Hohlrad Teil einer Planetenstufe mit einem oder mehreren Planetenrädern. Eine Planetenstufe bezeichnet ein Getriebe oder einen Teil eines Getriebes, das neben dem Hohlrad und den Planetenrädern einen Planetenträger und ein Sonnenrad aufweist. Die Planetenräder sind drehbar in dem Planetenträger gelagert. Genau zwei der drei Komponenten „Hohlrad”, „Planetenträger” und „Sonnenrad” sind drehbar gelagert; die jeweils verbleibende Komponente ist ortsfest angeordnet. Jedes der Planetenräder kämmt mit dem Hohlrad und/oder dem Sonnenrad.In a preferred embodiment, the ring gear is part of a planetary stage with one or more planetary gears. A planetary stage designates a transmission or a part of a transmission which, in addition to the ring gear and the planetary gears, has a planet carrier and a sun gear. The planet gears are rotatably mounted in the planet carrier. Exactly two of the three components "ring gear", "planet carrier" and "sun gear" are rotatably mounted; each remaining component is arranged stationary. Each of the planet gears meshes with the ring gear and / or the sun gear.

Weiterbildungsgemäß ist weder die Anzahl der Aussparungen noch die Anzahl der Streben geradzahlig teilbar durch die Anzahl der Planetenräder. Dies bedeutet umgekehrt, dass die Anzahl der Planetenräder weder ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Aussparungen noch ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Streben ist. Hierdurch verbessert sich das Schwingungsverhalten der Tragstruktur.According to training, neither the number of recesses nor the number of struts evenly divisible by the number of planet gears. Conversely, this means that the number of planet gears is neither an integer multiple of the number of recesses nor an integer multiple of the number of struts. This improves the vibration behavior of the support structure.

In einer bevorzugten Weiterbildung zeigt jede der Streben im Längsschnitt einen gekrümmten Verlauf, d. h. die jeweilige Strebe verläuft entlang einer – vorzugsweise stetig – gekrümmten Kurve. Unter dem Längsschnitt ist hier ein Schnitt mit einer Schnittebene zu verstehen, welche die Drehachse des Hohlrads beinhaltet. Die Kurve verbindet die Aufnahme für das Lager und den Flansch der Tragstruktur miteinander. Insbesondere können die Streben so geformt sein, dass die Flächenschwerpunkte ihrer Querschnitte die genannte Kurve bilden.In a preferred embodiment, each of the struts in longitudinal section shows a curved course, d. H. the respective strut runs along a - preferably continuous - curved curve. Under the longitudinal section is here to understand a section with a sectional plane which includes the axis of rotation of the ring gear. The curve connects the receptacle for the bearing and the flange of the support structure with each other. In particular, the struts may be shaped so that the centroids of their cross sections form said curve.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:Preferred embodiments of the invention are shown in the figures. Matching reference numbers identify identical or functionally identical characteristics. In detail shows:

1 einen Hohlraddeckel mit Aussparungen; und 1 a ring gear cover with recesses; and

2 einen Längsschnitt des Hohlraddeckels. 2 a longitudinal section of the ring gear cover.

Der In 1 dargestellte Hohlraddeckel 101 bildet einen Flansch 103 und eine Lageraufnahme 105 aus. Der Flansch 103 dient dazu, den Hohlraddeckel 101 mit eifern Hohlrad zu verfügen. Dabei geht der Flansch 103 eine formschlüssige Verbindung mit dem Hohlrad ein.The In 1 illustrated ring gear cover 101 forms a flange 103 and a camp recording 105 out. The flange 103 serves to the ring gear cover 101 to dispose of a ring gear. It goes the flange 103 a positive connection with the ring gear.

In die Lageraufnahme 105 kann ein Lager mit seiner äußeren Lagerschale eingedehnt werden. Ebenso ist es möglich, den Hohlraddeckel 101 mit der Lageraufnahme 105 auf die äußere Lagerschale des Lagers aufzuschrumpfen. Hierdurch kommt eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Lageraufnahme 105 und der äußeren Lagerschale zustande. Bei dem Lager handelt es sich um ein Wälzlager.In the warehouse 105 a bearing can be stretched with its outer bearing shell. It is also possible, the ring gear cover 101 with the bearing receiver 105 Shrink on the outer bearing shell of the bearing. This results in a non-positive connection between the bearing support 105 and the outer bearing shell. The bearing is a rolling bearing.

Zwischen dem Flansch 103 und der Lageraufnahme 105 verlaufen Streben 107, die den Flansch 103 und die Lageraufnahme 105 miteinander verbinden. Die Streben 107 nehmen Kräfte des Flansches 103 auf und leiten diese in die Lageraufnahme 105 ein oder nehmen umgekehrt Kräfte von der Lageraufnahme 105 auf und leiten diese in den Flansch 103 ein. Insbesondere werden durch die Streben 107 die Positionen des Flansches 103 und der Lageraufnahmen 105 relativ zueinander vorgegeben.Between the flange 103 and the camp admission 105 run struts 107 that the flange 103 and the camp admission 105 connect with each other. The aspiration 107 take forces of the flange 103 and lead them into the camp admission 105 or vice versa take forces from the camp admission 105 and lead them into the flange 103 one. In particular, by the struts 107 the positions of the flange 103 and the bearing shots 105 given relative to each other.

In axialer Richtung ist der Hohlraddeckel 103 von Aussparungen 109 durchbrochen. Jede Aussparung 109 befindet sich zwischen dem Flansch 103, der Lageraufnahme 105 und zwei Streben 107. Jede Strebe 107 verläuft zwischen zwei der Aussparungen 109.In the axial direction is the ring gear cover 103 of recesses 109 breached. Every recess 109 is located between the flange 103 , the warehouse pickup 105 and two struts 107 , Every strut 107 runs between two of the recesses 109 ,

Ein Längsschnitt durch den Hohlraddeckel 101 ist in 2 dargestellt. Hier ist zu erkennen, dass die Streben 107 einer Biegung folgen.A longitudinal section through the ring gear cover 101 is in 2 shown. Here you can see that the aspirations 107 to follow a bend.

Der in den 1 und 2 dargestellte Hohlraddeckel 101 weist vierzehn Streben 107 und vierzehn Aussparungen 109 auf. Die Zahl 14 ist nicht durch die Zahl 3 ganzzahlig teilbar. Daher wirkt sich eine derartige Anordnung positiv auf das Schwingungsverhalten einer Planetenstufe aus, die genau drei Planetenrädern umfasst.The in the 1 and 2 illustrated ring gear cover 101 has fourteen struts 107 and fourteen recesses 109 on. The number 14 is not divisible by the number 3 integer. Therefore, such an arrangement has a positive effect on the vibration behavior of a planetary stage, which includes exactly three planetary gears.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

101101: HohlraddeckelHohlraddeckel
103103: Flanschflange
105105: Lageraufnahmebearing seat
107107: Strebestrut
109109: Aussparungrecess

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

S. Matthiesen: "A contribution to the basic definition of the element model" effective surface pairs & lead support structures "to the connection of function and shape of technical systems". Karlsruhe: Institute for Product Development, University of Karlsruhe, 2002 [0005]
S. Matthiesen: "A contribution to the basic definition of the element model" effective surface pairs & lead support structures "to the connection of function and shape of technical systems". Karlsruhe: Institute for Product Development, University of Karlsruhe, 2002 [0005]

Claims

Support structure ( 101 ) for a ring gear; the support structure ( 101 ) a flange ( 103 ) for fixing the ring gear and a receptacle ( 105 ) for a bearing; characterized by aspiration ( 107 ) for directing forces between the flange ( 103 ) and the recording ( 105 ); where the struts ( 107 ) between two continuous recesses ( 109 ) are arranged; and wherein the recesses ( 109 ) between two struts ( 107 ) are arranged.

Support structure ( 101 ) according to claim 1; characterized in that the ring gear is part of a planetary stage with one or more planetary gears; where the number of recesses ( 109 ) and the number of struts ( 107 ) are each not divisible by the number of planet gears.

Support structure ( 101 ) according to any one of the preceding claims; characterized in that the struts ( 107 ) each curved in longitudinal section.