DE102021123623A1

DE102021123623A1 - spur gear

Info

Publication number: DE102021123623A1
Application number: DE102021123623.1A
Authority: DE
Inventors: Marcus Kruse; Roman Hensel; Christine Wohlfeld; Daniel Hellwig
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2021-09-13
Filing date: 2021-09-13
Publication date: 2023-03-16

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stirnrad (10) mit
- einer einen radialen Innenbereich einnehmenden Nabe (100),
- einem einen radialen Außenbereich einnehmenden, ersten stirnverzahnten Zahnkranz (200) und
- einem sich radial zwischen der Nabe (100) und dem ersten Zahnkranz (200) erstreckenden Radkörper (300), der eine ebene, eine erste axiale Seite und eine der ersten axialen Seite abgewandte, zweite axiale Seite aufweisende Scheibe (301) und einstückig verbunden mit dieser eine Mehrzahl sich radial von der Nabe (100) zum ersten Zahnkranz (200) erstreckender, aus der Scheibenebene vorspringender Rippen (310, 320) aufweist.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sich diejenigen, ersten Rippen (310), die aus der ersten axialen Seite der Scheibe (301) vorspringen, ausgehend von ihrem radial inneren Ansatz (311) zu ihrem radial äußeren Ansatz (312) hin kontinuierlich verjüngen, wohingegen sich diejenigen, zweiten Rippen (320), die aus der zweiten axialen Seite der Scheibe (301) vorspringen, ausgehend von ihrem radial inneren Ansatz (311) zu ihrem radial äußeren Ansatz (312) hin kontinuierlich verbreitern.

The invention relates to a spur gear (10).
- a hub (100) occupying a radial inner area,
- A first face-toothed ring gear (200) occupying a radial outer area and
- a wheel body (300) extending radially between the hub (100) and the first ring gear (200), which has a flat, first axial side and a second axial side facing away from the first axial side (301) and is connected in one piece with this a plurality of ribs (310, 320) extending radially from the hub (100) to the first ring gear (200) and projecting out of the plane of the disk.
The invention is characterized in that those first ribs (310) that protrude from the first axial side of the disc (301) taper continuously, starting from their radially inner shoulder (311) towards their radially outer shoulder (312). , whereas those second ribs (320) that protrude from the second axial side of the disc (301) widen continuously, starting from their radially inner shoulder (311) towards their radially outer shoulder (312).

Description

Gebiet der Erfindungfield of invention

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stirnrad mit

- einer einen radialen Innenbereich einnehmenden Nabe,
- einem einen radialen Außenbereich einnehmenden, ersten stirnverzahnten Zahnkranz und
- einem sich radial zwischen der Nabe und dem ersten Zahnkranz erstreckenden Radkörper, der eine ebene, eine erste axiale Seite und eine der ersten axialen Seite abgewandte, zweite axiale Seite aufweisende Scheibe und einstückig verbunden mit dieser eine Mehrzahl sich radial von der Nabe zum ersten Zahnkranz erstreckender, aus der Scheibenebene vorspringender Rippen aufweist.

The invention relates to a spur gear with

- a hub occupying a radial inner area,
- A first face-toothed ring gear occupying a radial outer area and
- a wheel body extending radially between the hub and the first ring gear, the wheel body having a flat disc having a first axial side and a second axial side facing away from the first axial side, and integrally connected thereto a plurality of discs extending radially from the hub to the first ring gear having extending ribs protruding from the plane of the pane.

Stand der TechnikState of the art

Ein derartiges Stirnrad ist bekannt aus der DE 10 2013 220 800 B3 .Such a spur gear is known from DE 10 2013 220 800 B3 .

Stirnräder, d.h. stirnverzahnte Zahnräder, finden insbesondere in der Getriebetechnik verbreitet Anwendung. Insbesondere in Kraftfahrzeuggetrieben sind sie dabei zum Teil sehr hohen Drehzahlen ausgesetzt. Selbst bei theoretisch perfekter Lagerung der beteiligten Wellen kommt es aufgrund des Zahneingriffs am eigenen Zahnkranz oder bei benachbarten Zahnrädern unvermeidlich zu einer Schwingungsanregung der einzelnen Räder. Die Hauptfrequenzkomponente solcher Anregungen liegt etwa im Bereich der aktuellen Drehzahl. Liegen die Eigenfrequenzen des Zahnrades bzw. deren Oberschwingungen in diesem Anregungsbereich, kommt es zu einer entsprechend starken Vibration, was mit nachteiliger Geräuschentwicklung verbunden sein kann. Man ist daher bestrebt, die Eigenfrequenzen durch entsprechende Strukturierungen des Radkörpers möglichst weit nach oben zu verschieben, sodass die tatsächliche Schwingungsanregung deutlich unter der Rad-Eigenfrequenz erfolgt und entsprechend heftige Vibrationen nicht anzuregen in der Lage ist. Auf einfache Weise lässt sich dies durch eine massive Formgebung der Getrieberäder erreichen. Dies ist jedoch im Hinblick auf die damit verbundene Massenträgheit, das Getriebe-Gesamtgewicht und den Materialeinsatz nachteilig. Im Gegenteil ist die Fahrzeugindustrie bestrebt, durch Leichtbaumaßnahmen Gewicht und Materialeinsatz sowie den Kraftstoffverbrauch und damit auch die Emission von Treibhausgasen zu minimieren. Hier tut sich allerdings ein Zielkonflikt mit der oben skizzierten Schwingungsproblematik und dem damit verbundenen akustischen Diskomfort auf.Spur gears, i.e. spur-toothed gears, are used particularly widely in transmission technology. In motor vehicle transmissions in particular, they are sometimes exposed to very high speeds. Even if the bearings of the shafts involved are theoretically perfect, the individual wheels will inevitably be excited to vibrate due to the meshing of the teeth on their own ring gear or on neighboring gears. The main frequency component of such excitations is approximately in the range of the current speed. If the natural frequencies of the gear wheel or its harmonics are in this excitation range, there will be a correspondingly strong vibration, which can be associated with disadvantageous noise development. Efforts are therefore made to shift the natural frequencies as far up as possible by appropriate structuring of the wheel body, so that the actual vibration excitation occurs well below the wheel natural frequency and correspondingly violent vibrations are not able to be excited. This can be achieved in a simple way by giving the gear wheels a solid shape. However, this is disadvantageous with regard to the associated mass inertia, the overall weight of the transmission and the use of materials. On the contrary, the vehicle industry is striving to minimize weight and the use of materials as well as fuel consumption and thus the emission of greenhouse gases through lightweight construction measures. Here, however, there is a conflict of objectives with the vibration problems outlined above and the associated acoustic discomfort.

Aus der oben genannten, gattungsbildenden Druckschrift ist ein strukturell interessantes, für den Einsatz in Getrieben in einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang aufgrund der Materialwahl Kunststoff allerdings untaugliches Stirnrad bekannt. Wie bei Stirnrädern grundsätzlich üblich weist es eine radial innenliegende Nabe und einen radial außen liegenden Zahnkranz auf, die über einen den Zwischenbereich zwischen Nabe und Zahnkranz bildenden Radkörper miteinander verbunden sind. Bei der bekannten Ausführungsform weist der Radkörper eine ebene Scheibe auf, aus der sich axial ausschließlich einseitig drei im Winkel von jeweils 120° zueinander stehende, radial erstreckte, speichenartige Rippen erheben. An ihren jeweiligen Ansätzen an Zahnkranz und Nabe sind diese Rippen fußartig in Umfangsrichtung verbreitert. Dazwischen erstrecken sie sich die Rippen-Hauptkörper als gerade Stege mit parallel verlaufenden Kanten. Der derart in axialer Richtung asymmetrische Radkörper sitzt insgesamt mittig in Bezug auf die axiale Höhe des Zahnkranzes. Dies bedeutet, dass seine Scheibe außermittig und insbesondere weitgehend randständig in Bezug auf die axiale Zahnkranzhöhe angeordnet ist, wobei sich die Rippen über die axiale Mitte des Zahnkranzes hinaus erstrecken. In der genannten Druckschrift werden die Rippen als Ansatzpunkte einer Drehmomentübertragung beschrieben. Insbesondere soll axial benachbart zu dem Rad ein Abtriebselement angeordnet sein, welches die Rippen mit entsprechenden Aussparungen formschlüssig umgreift. Bei dem in der Druckschrift beschriebenen Einsatzgebiet, nämlich dem Antrieb eines Schiebedachs, treten lediglich sehr geringe Drehzahlen auf. Zudem wird das Stirnrad durch die formschlüssige Umgreifung seiner Rippen mittels des Abtriebselementes zusätzlich stabilisiert. Zu den Eigenfrequenzen des isolierten Stirnrades verhält sich besagte Druckschrift nicht. Diese dürfen zwar als vergleichsweise niedrig angesehen werden, was jedoch im Kontext der nur geringen Drehzahlbelastung kein Problem in Bezug auf eine resonante Schwingungsanregung darstellt. Der Einsatz eines derart geformten Stirnrades (bei geeigneter Materialwahl) in einem Getriebe eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs würde hingegen mit Sicherheit die oben erwähnten akustischen Probleme hervorrufen.A spur gear that is structurally interesting but unsuitable for use in transmissions in a motor vehicle drive train due to the choice of plastic material is known from the generic document mentioned above. As is generally the case with spur gears, it has a radially inner hub and a radially outer ring gear, which are connected to one another via a wheel body that forms the intermediate region between the hub and the ring gear. In the known embodiment, the wheel body has a flat disk, from which three radially extending, spoke-like ribs rise axially exclusively on one side at an angle of 120° to one another. At their respective approaches to the sprocket and hub, these ribs are widened like a foot in the circumferential direction. In between, the rib main bodies extend as straight webs with parallel edges. The wheel body, which is asymmetrical in this way in the axial direction, sits overall in the middle in relation to the axial height of the ring gear. This means that its disk is located eccentrically and in particular largely marginally in relation to the axial height of the sprocket, with the ribs extending beyond the axial center of the sprocket. In the publication mentioned, the ribs are described as starting points for torque transmission. In particular, an output element should be arranged axially adjacent to the wheel, which engages around the ribs with corresponding recesses in a form-fitting manner. In the field of application described in the publication, namely the drive of a sunroof, only very low speeds occur. In addition, the spur gear is additionally stabilized by the positive engagement of its ribs by means of the output element. Said publication does not relate to the natural frequencies of the isolated spur gear. Although these can be regarded as comparatively low, this does not pose a problem in relation to resonant vibration excitation in the context of the low speed load. The use of a spur gear shaped in this way (with a suitable choice of material) in a transmission of a motor vehicle drive train, on the other hand, would certainly cause the acoustic problems mentioned above.

Aufgabenstellungtask

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stirnradform anzugeben, die unter vorgegebenen Randbedingungen in Bezug auf Größe und Gewicht zu besonders hohen Eigenfrequenzen führt.It is the object of the present invention to specify a spur gear shape that leads to particularly high natural frequencies under predetermined boundary conditions with regard to size and weight.

Darlegung der ErfindungPresentation of the invention

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass sich diejenigen, ersten Rippen, die aus der ersten axialen Seite der Scheibe vorspringen, ausgehend von ihrem radial inneren Ansatz zu ihrem radial äußeren Ansatz hin kontinuierlich verjüngen, wohingegen sich diejenigen, zweiten Rippen, die aus der zweiten axialen Seite der Scheibe vorspringen, ausgehend von ihrem radial inneren Ansatz zu ihrem radial äußeren Ansatz hin kontinuierlich verbreitern.This object is achieved in connection with the features of the preamble of claim 1 in that those first ribs which project from the first axial side of the disk, starting from their radially inner shoulder towards their radially outer shoulder, taper continuously, whereas those, second ribs, which project from the second axial side of the disk, starting from their radially inner shoulder towards their widen continuously towards the radially outer approach.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfinder haben erkannt, dass eine trapezartige Gestaltung der Rippen insbesondere dann zu einer beachtlichen Verschiebung der Eigenfrequenzen eines Stirnrades hin zu höheren Frequenzen führt, wenn die Trapeze auf den unterschiedlichen Seiten der Radkörper-Scheibe unterschiedlich ausgerichtet sind. So ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich die Trapeze auf einer, hier als die erste Seite bezeichneten Seite der Radkörperscheibe von radial innen nach radial außen verjüngen und sich die Trapeze auf der anderen, hier als die zweite Seite bezeichneten Seite der Radkörperscheibe von radial innen nach radial außen verbreitern. Die langen Kanten dieser Trapeze sind dabei vorzugsweise gerade ausgebildet. Die radial erstreckten Halbierenden der Trapeze liegen bevorzugt paarweise in derselben Radialebene, d. h. je eine erste und eine zweite Rippe liegen hinsichtlich ihrer Symmetrieachsen exakt „aufeinander“. Hier Kanten hingegen kreuzen aufgrund der unterschiedlichen Trapez-Ausrichtung einander axial versetzt. Die bevorzugt Anzahl solcher Rippenpaare beträgt sieben.The inventors have recognized that a trapezoidal design of the ribs leads to a considerable shift in the natural frequencies of a spur gear towards higher frequencies, in particular when the trapezoids are aligned differently on the different sides of the wheel body disk. According to the invention, the trapezoids on one side of the wheel body disk, referred to here as the first side, taper from radially inside to radially outside and the trapezoids on the other side of the wheel body disk, referred to here as the second side, taper from radially inside to radially widen outside. The long edges of these trapezoids are preferably straight. The radially extending bisectors of the trapezoids preferably lie in pairs in the same radial plane, i. H. A first and a second rib each lie exactly "on top of each other" with regard to their symmetry axes. Here edges, on the other hand, cross one another axially offset due to the different trapezoidal alignment. The preferred number of such pairs of ribs is seven.

Eine exakte Erklärung der dem beobachteten Phänomen der Resonanzfrequenzverschiebung zugrundeliegenden physikalischen Zusammenhänge ist derzeit nicht möglich. Es ist jedoch überraschend, dass die unterschiedliche Ausrichtung der Rippen-Trapeze auf den beiden Seiten der Radkörperscheibe gemäß den Erkenntnissen der Erfinder eine deutlich stärkere Auswirkung auf die resultierenden Frequenzen hat als andere Parameter, wie beispielsweise die (mittlere) Rippenbreite oder die Form des Rippenprofils.An exact explanation of the physical relationships underlying the observed phenomenon of resonant frequency shifting is not currently possible. However, it is surprising that the different alignment of the rib trapezoids on the two sides of the wheel body disk has a significantly stronger effect on the resulting frequencies than other parameters, such as the (average) rib width or the shape of the rib profile, according to the inventors' findings.

Gleichwohl ist bevorzugt vorgesehen, dass die Rippen über ihre überwiegende Länge ein gewölbtes, insbesondere kreissegmentartiges Profil aufweisen. Dies ist weniger einer zusätzlichen Steigerung der Stirnrad-Resonanzfrequenz geschuldet als vielmehr einerseits der leichteren Herstellbarkeit, beispielsweise durch Schmiedeverfahren, und andererseits der günstigeren Aerodynamik, die sich insbesondere bei hohen Drehzahlen im Vergleich zu scharfkantigen Rippenprofilen auswirkt.Nevertheless, it is preferably provided that the ribs have a curved profile, in particular a profile similar to a segment of a circle, over their predominant length. This is due less to an additional increase in the spur gear resonance frequency and more to the easier manufacturability, for example by forging processes, on the one hand, and the more favorable aerodynamics on the other hand, which has an effect particularly at high speeds compared to sharp-edged rib profiles.

Günstigerweise sind die radial inneren und/oder radial äußeren Ansätze der Rippen als lokal verbreiterte Ansatzfüße ausgebildet. Mit anderen Worten laufen die Rippen in ihren Ansatzbereichen bevorzugt in einer Kehlung, quasi-asymptotisch in das jeweils benachbarte Element, d.h. in die Nabe bzw. den ersten Zahnkranz, aus. Ein solch geschmeidiger Übergang erleichtert zum einen die Herstellung, beispielsweise durch Schmieden. Zum anderen führt die Vermeidung scharfer Ecken zu einer höheren Stabilität, da Ansatzpunkte für Kerbrisse vermieden werden.The radially inner and/or radially outer shoulders of the ribs are favorably designed as locally widened shoulder feet. In other words, the ribs in their attachment areas run out, preferably in a groove, quasi-asymptotically into the respective adjacent element, i.e. into the hub or the first ring gear. On the one hand, such a smooth transition facilitates production, for example by forging. On the other hand, the avoidance of sharp corners leads to greater stability, since starting points for notch cracks are avoided.

Als eine besonders günstige Weiterbildung der Erfindung hat es sich erwiesen, wenn die zweiten Rippen, d.h. die auf der zweiten Seite der Radkörperscheibe angeordneten Rippen, im Bereich ihrer radial äußeren Ansätze jeweils eine in Umfangsrichtung mittige Einbuchtung aufweisen. Ihr breites Ende wird durch diese Einbuchtung schwalbenschwanzartig aufgeteilt. Die Tiefe der Einbuchtung ist dabei allerdings günstigerweise geringer als die axiale Höhe der Rippe, sodass die tiefste Stelle der Einbuchtung axial oberhalb der Scheibenebene liegt. Hinsichtlich der Form der Einbuchtung wird die Form einer Kreiskalotte bevorzugt, die allerdings an ihrem radial äußeren Rand durch den hier ansetzenden ersten Zahnkranz bereichsweise abgeschnitten sein kann. Ein offensichtlicher Vorteil dieser Einbuchtung besteht in der Einsparung von Material und damit Gewicht, was sich im Hinblick auf das resultierende Trägheitsmoment an der vorgesehenen, radial recht weit außen angeordneten Position besonders stark bemerkbar macht, insbesondere bei hohen Drehzahlen. Allerdings scheint mit dieser Maßnahme auch ein zusätzlicher Stabilisierungseffekt und daher eine zusätzliche Verschiebung der Eigenfrequenzen des Rades in Richtung höherer Frequenzen verbunden zu sein.It has proven to be a particularly advantageous development of the invention if the second ribs, i.e. the ribs arranged on the second side of the wheel body disc, each have a central indentation in the circumferential direction in the area of their radially outer projections. Its wide end is divided like a dovetail by this indentation. However, the depth of the indentation is advantageously less than the axial height of the rib, so that the lowest point of the indentation lies axially above the plane of the disk. With regard to the shape of the indentation, the shape of a spherical cap is preferred, which, however, can be partially cut off at its radially outer edge by the first ring gear attached here. An obvious advantage of this indentation is the saving of material and thus weight, which is particularly noticeable with regard to the resulting moment of inertia at the intended radially very far outward position, especially at high speeds. However, this measure also seems to have an additional stabilizing effect and therefore an additional shift in the natural frequencies of the wheel towards higher frequencies.

Ein derart strukturiertes Stirnrad hat sich als so stabil erwiesen, dass es als Bestandteil eines Kombinationsrades nach Art eines Stufenplaneten erweitert werden kann. So ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Nabe auf ihrer der zweiten Seite der Scheibe entsprechenden Axialseite eine axiale Verlängerung trägt, auf der ein zweiter stirnverzahnter Zahnkranz, vorzugsweise mit geringerem Radius als der erste Zahnkranz, drehfest fixiert ist. Dabei ist der zweite Zahnkranz bevorzugt einstückig mit der Verlängerung der Nabe ausgebildet. Überhaupt ist bevorzugt eine einstückige Ausbildung von Nabe, Radkörper und erstem Zahnkranz vorgesehen. Die moderne Schmiedetechnik lässt die Herstellung von einstückigen Strukturen dieser Komplexität ohne Weiteres zu. Die einstückige Ausgestaltung hat sowohl im Hinblick auf den Montageaufwand als auch im Hinblick auf die Steifigkeit und damit die hohe Lage ihrer Eigenfrequenzen erhebliche Vorteile gegenüber Zusammenbau-Strukturen.A spur gear structured in this way has proven to be so stable that it can be expanded as part of a combination gear in the manner of a stepped planet. In a further development of the invention, the hub carries an axial extension on its axial side corresponding to the second side of the disk, on which a second face-toothed ring gear, preferably with a smaller radius than the first ring gear, is non-rotatably fixed. In this case, the second ring gear is preferably formed in one piece with the extension of the hub. In general, a one-piece design of hub, wheel body and first ring gear is preferably provided. Modern forging technology allows the production of one-piece structures of this complexity without further ado. The one-piece configuration has considerable advantages over assembled structures, both with regard to the assembly effort and with regard to the rigidity and thus the high position of their natural frequencies.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.Further features and advantages of the invention result from the following specific description and the drawings.

Figurenlistecharacter list

Es zeigen:

1 eine erste perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stirnrades,
2 eine Draufsicht auf die erste Seite des Stirnrades von 1,
3 eine zweite perspektivische Darstellung des Stirnrades von 1,
4 eine Draufsicht auf die zweite Seite des Stirnrades von 1.

Show it:

1 a first perspective view of a spur gear according to the invention,
2 a plan view of the first side of the spur gear of 1 ,
3 a second perspective view of the spur gear of 1 ,
4 a plan view of the second side of the spur gear of 1 .

Ausführliche Beschreibung bevorzugter AusführungsformenDetailed Description of Preferred Embodiments

Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche oder analoge Elemente hin.The same reference numbers in the figures indicate the same or analogous elements.

Die 1 bis 4, die nachfolgend gemeinsam beschrieben werden sollen, zeigen unterschiedliche Darstellungen einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stirnrades 10. Das Stirnrad ist im Wesentlichen aufgebaut aus einer Nabe 100 und einem ersten stirnverzahnten Zahnkranz 200, die über einen Radkörper 300 konzentrisch miteinander verbunden sind.The 1 until 4 , which are to be described together below, show different representations of a particularly preferred embodiment of a spur gear 10 according to the invention.

Der Radkörper 300 umfasst eine ebene Scheibe 301, deren erste Seite in den 1 und 2 und deren zweite Seite in den 3 und 4 sichtbar ist. Auf der ersten Seite der Scheibe 301 sind erste Rippen 310 angeordnet. Auf der zweiten Seite der Scheibe 301 sind zweite Rippen 320 angeordnet. Die Rippen 310, 320 erstrecken sich jeweils im Wesentlichen radial von einem radial inneren Ansatz 311 bzw. 321 an der Nabe 100 zu einem radial äußeren Ansatz 312 bzw. 322 am ersten Zahnkranz 200. Die Rippen 310, 320 sind jeweils trapezartig mit geraden Kanten 313 bzw. 323 ausgebildet. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die radial äußeren Ansätze 312 bzw. 322 gekehlt ausgebildet. Mit anderen Worten bilden sie geschwungen verbreiternde Ansatzfüße 314 bzw. 324, mit denen sie quasi-asymptotisch in den ersten Zahnkranz 200 übergehen.The wheel body 300 includes a flat disc 301, the first side in the 1 and 2 and its second page in the 3 and 4 is visible. First ribs 310 are arranged on the first side of the disk 301 . Second ribs 320 are arranged on the second side of the disk 301 . The ribs 310, 320 each extend essentially radially from a radially inner shoulder 311 or 321 on the hub 100 to a radially outer shoulder 312 or 322 on the first ring gear 200. The ribs 310, 320 are each trapezoidal with straight edges 313 or 323 trained. In the illustrated embodiment, the radially outer lugs 312 and 322 are splined. In other words, they form curved, widening attachment feet 314 and 324, with which they merge into the first ring gear 200 quasi-asymptotically.

Ein wesentlicher Unterschied zwischen den ersten Rippen 310 und den zweiten Rippen 320 liegt in der Ausrichtung ihres jeweiligen Trapezes. Die ersten Rippen 310 verjüngen sich von ihrem jeweiligen radial inneren Ansatz 311 zu ihrem jeweiligen radial äußeren Ansatz 312 kontinuierlich. Im Gegensatz dazu verbreitern sich die zweiten Rippen 320 von ihrem jeweiligen radial inneren Ansatz 321 zu ihrem jeweiligen radial äußeren Ansatz 322 kontinuierlich.A key difference between the first ribs 310 and the second ribs 320 lies in the orientation of their respective trapezoids. The first ribs 310 taper continuously from their respective radially inner shoulder 311 to their respective radially outer shoulder 312 . In contrast to this, the second ribs 320 widen continuously from their respective radially inner shoulder 321 to their respective radially outer shoulder 322 .

Eine Besonderheit der zweiten Rippen 320 besteht bei der dargestellten Ausführungsform in einer Einbuchtung 325, die in Umfangsrichtung mittig im Bereich des jeweiligen radial äußeren Ansatzes 322 positioniert ist. Die Einbuchtung 325 ist im Wesentlichen kreiskalottenartig ausgebildet. Die Ansatzfüße 324 der zweiten Rippen 320 erscheinen dadurch geteilt, die Rippen 320 schwalbenschwanzartig geformt.A special feature of the second ribs 320 in the embodiment shown is an indentation 325 which is positioned in the center of the circumferential direction in the area of the respective radially outer projection 322 . The indentation 325 is formed essentially in the manner of a spherical cap. The attachment feet 324 of the second ribs 320 appear divided as a result, the ribs 320 being shaped like a dovetail.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Stirnrad 10 Bestandteil eines komplexeren, vorzugsweise einstückigen Bauteils, bei welchem die Nabe 100 auf ihrer der zweiten Seite der Scheibe 301 zugeordneten Seite mit einer Nabenverlängerung 400 versehen ist, die einen zweiten Zahnkranz 410 trägt, dessen Radius deutlich kleiner ist als derjenige des ersten Zahnkranzes 200. Derart komplexe Gebilde können beispielsweise als Stufenplaneten in Getrieben von Kraftfahrzeug-Antriebssträngen dienen.In the illustrated embodiment, the spur gear 10 according to the invention is part of a more complex, preferably one-piece component, in which the hub 100 is provided on its side associated with the second side of the disc 301 with a hub extension 400 which carries a second ring gear 410, the radius of which is significantly smaller is than that of the first toothed ring 200. Such complex structures can be used, for example, as stepped planets in transmissions of motor vehicle drive trains.

Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere ist der Werkstoff zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Stirnrades 10 vom Fachmann weitgehend frei wählbar. Beispielsweise kann Kunststoff, z.B. als Kunststoffspritzgussprodukt, oder Metall, beispielsweise als Schmiedeprodukt, genutzt werden. Ihre besonderen Vorteile in Bezug auf die Verschiebung der Eigenfrequenzen hin zu besonders hohen Frequenzen kommt allerdings erst richtig zum Tragen, wenn die Erfindung im Kontext von Getrieben mit hohen Drehzahlen eingesetzt wird. Für derartige Getriebe werden typischerweise lediglich metallische Räder eingesetzt, weshalb Metall, insbesondere Stahl der bevorzugte Werkstoff zur Realisierung der vorliegenden Erfindung ist. Auch die in den Figuren gezeigte, bevorzugte Anzahl von genau sieben Rippen 310, 320 pro Seite ist für die vorliegende Erfindung nicht verbindlich.Of course, the embodiments discussed in the specific description and shown in the figures only represent illustrative exemplary embodiments of the present invention. In particular, the material for realizing a spur gear 10 according to the invention can be largely freely selected by a person skilled in the art. For example, plastic, e.g., as a plastic injection molded product, or metal, e.g., as a forged product, can be used. However, its particular advantages with regard to the shifting of the natural frequencies towards particularly high frequencies only really come into play when the invention is used in the context of transmissions with high speeds. Only metallic wheels are typically used for such transmissions, which is why metal, in particular steel, is the preferred material for realizing the present invention. The preferred number of exactly seven ribs 310, 320 per side shown in the figures is also not binding for the present invention.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Stirnradspur gear
100100: Nabehub
200200: erster Zahnkranzfirst sprocket
300300: Radkörperwheel body
301301: Scheibedisc
310310: erste Rippenfirst ribs
311311: innerer Ansatzinner approach
312312: äußerer Ansatzouter approach
313313: Kanteedge
314314: Ansatzfußfoot
320320: zweite Rippensecond ribs
321321: innerer Ansatzinner approach
322322: äußerer Ansatzouter approach
323323: Kanteedge
324324: Ansatzfußfoot
325325: Einbuchtungindentation
400400: Nabenverlängerunghub extension
410410: zweiter Zahnkranzsecond sprocket

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102013220800 B3 [0002]

Claims

Spur gear (10) with - a hub (100) occupying a radial inner area, - a first toothed ring gear (200) occupying a radial outer area and - a wheel body ( 300), which has a flat disk (301) having a first axial side and a second axial side facing away from the first axial side and integrally connected thereto a plurality of disks (301) extending radially from the hub (100) to the first ring gear (200), from the disc plane projecting ribs (310, 320), characterized in that those first ribs (310) that protrude from the first axial side of the disc (301), starting from its radially inner shoulder (311) to its radial outer shoulder (312) taper continuously, whereas those second ribs (320) that protrude from the second axial side of the disc (301) starting from its radially inner shoulder z (311) to their radially outer approach (312) widen continuously.

Spur gear (10) after claim 1 , characterized in that the edges (313, 323) of the ribs (310, 320) are straight.

Spur gear (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the ribs (310, 320) have a curved profile over most of their length.

Spur gear (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the radially inner and/or radially outer shoulders (311, 321; 312, 322) are designed as locally widened shoulder feet (314, 324).

Spur gear (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the second ribs (320) in the region of their radially outer projections (322) each have a central indentation (325) in the circumferential direction.

Spur gear (10) after claim 5 , characterized in that the indentation (325) is designed in the manner of a spherical cap.

Spur gear (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the wheel body (300) is arranged centered with respect to the axial height of the first ring gear (200).

Spur gear (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the hub (100) carries on its axial side corresponding to the second side of the disc (301) an axial hub extension (400) on which a second spur-toothed ring gear (410) is non-rotatably fixed is.

Spur gear (10) after claim 8 , characterized in that the second ring gear (410) is formed integrally with the hub extension (400).

Spur gear (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the hub (100), the wheel body (300) and the first ring gear (200) are formed in one piece.